Rullauuni kumin kovettamiseen: Vinkkejä lämpötilan hallintaan

By Mike Chen, Tuotantojohtaja | Yli 12 vuotta kumiteollisuuden alalla |LinkedIn

Keskeiset tiedot

• PID-lämpötilansäätö pitää kovetusuunin lämpötilan ±1–2 °C:n sisällä asetusarvosta, mikä on kriittistä erän kaikkien osien tasaisen ristisidostiheyden kannalta.
• Kahdeksankulmaisilla rummuilla varustetuissa rullauuneissa lämpötilan tasaisuus on parempi kuin staattisissa uuneissa, koska jatkuva pyöriminen altistaa kaikki osien pinnat kiertävälle kuumalle ilmalle.
• Omronin PID-säädin, jossa on 4–20 mA:n SSR-lähtö, estää lämmittimen ylikuormituksen moduloimalla tehoa jatkuvasti sen sijaan, että lämmitin käynnistetään ja sammutetaan säännöllisesti.
• Nykyaikaisissa valssikuivatusuuneissa on kaksi ylikuumenemissuojaa, jotka sammuttavat lämmittimen automaattisesti, jos pääohjain vikaantuu, estäen tulipalon ja tuotevahingot.

Kumin kovetuksessa käytettävällä valssiuunilla on eri tarkoitus kuin ensisijaisilla vulkanointipuristimilla. Toissijainen vulkanointi – jota kutsutaan myös jälkikovetukseksi – viimeistelee puristus- tai ruiskutusmuotissa alkavan ristisilloitusprosessin. Koska kumiseosten fysikaaliset ominaisuudet kehittyvät jatkuvasti toissijaisen vulkanoinnin aikana, kovetusuunin johdonmukainen lämpötilan säätö vaikuttaa suoraan lopputuotteen laatuun.

Tämä artikkeli käsittelee kumin kovetuksessa valssiuuneissa käytettyjä lämpötilan säätöjärjestelmiä, käytännön vinkkejä tasaisen lämmityksen ylläpitämiseen ja prosessiparametrien optimointia eri kumiseoksille ja eräkoille.

Miksi lämpötilan säätö kumin kovetusuunissa vaikuttaa tuotteen laatuun

Kumin kovettuminen noudattaa yhdisteen kovettumiskäyrän määrittelemää aika-lämpötilasuhdetta. Jokaista 10 °C:n kovettumislämpötilan nousua kohden reaktionopeus noin kaksinkertaistuu. Jopa 5 °C:n lämpötilan vaihtelu osa-erässä voi aiheuttaa mitattavia eroja vetolujuudessa, murtovenymässä ja puristuspainumassassa saman tuotantoerän sisällä.

PerASTM D573jaISO 188Kumin lämpövanhentamisen standardien mukaan lämpötilan ja ominaisuuksien muutoksen välinen suhde on ennustettavissa, kun lämpötilaa säädetään tarkasti. Määrittelyalueen alapäässä kovettuneilla tuotteilla voi olla epätäydellinen silloittuminen, mikä johtaa alhaisempaan moduuliin ja suurempaan puristuspainumaan. Korkeamman pään tuotteet voivat kovettua liikaa, jolloin niistä tulee hauraita ja venymä heikkenee. Tarkalla lämpötilansäädöllä varustettu kumin kovetukseen tarkoitettu valssiuuni poistaa tämän erä- ja osakohtaisen vaihtelun.

Tehtaallamme suorittamassamme yli 200 toissijaisen vulkanointierän testissä XCJ-K600-valssiuunilla havaitsimme, että PID-säädellyssä lämpötilassa ±1,5 °C:n sisällä asetusarvosta kovetettujen osien Shore A -kovuuden vaihtelu oli 23 % pienempi kuin osien, jotka kovetettiin uuneissa ±5 °C:n lämpötilavaihteluilla.

Lämpötilan säätöjärjestelmät kumin kovetusta varten tarkoitetussa valssiuunissa

Nykyaikaisissa kumin kovetukseen tarkoitetuissa valssiuuneissa on kolme ohjausjärjestelmää, jotka toimivat yhdessä ylläpitääkseen tasaisia ​​käsittelyolosuhteita.

PID-säädin SSR-lähdöllä

XCJ-K600- ja XCJ-K900-valssiuunien Omron PID -lämpötilansäädin käyttää verrannollisuus-integraali-derivaatta-algoritmia laskeakseen jatkuvasti tarvittavaa lämmittimen tehoa. 4–20 mA:n lähtösignaali ohjaa puolijohderelettä (SSR), joka moduloi lämmittimen tehoa jatkuvasti sen sijaan, että lämmitin käynnistetään ja sammutetaan säännöllisesti. Tämä jatkuva säätötila poistaa lämpötilan ylityksen ja alituksen, jota esiintyy yksinkertaisissa päälle-pois-termostaateissa. Tuloksena on vakaa kammion lämpötila ±1–2 °C:n tarkkuudella asetusarvoissa huonelämpötilan ja 260 °C:n välillä.

Kuuman ilman kiertojärjestelmä

Turbiinipuhallinta käyttävä korkean lämpötilan pitkäakselinen moottori tuottaa 3000 CBM/h ilmankiertoa. Koska kuuma ilma liikkuu jatkuvasti kahdeksankulmaisen rummun läpi ja pyörivien kumiosien yli, jokainen osa saa saman lämpöaltistuksen. Tämä kierto estää kuumien kohtien muodostumisen lämmittimien lähelle ja kylmien vyöhykkeiden muodostumisen oven tai kulmien lähelle. 100 mm:n suolapuuvillaeriste pitää ulkoseinän lämpötilan alle 35 °C:ssa 200 °C:n käytön aikana, mikä vähentää lämpöhäviötä ja parantaa lämpötilan vakautta.

Kahdeksankulmainen rummun pyöriminen tasaisen lämmönkäsittelyn takaamiseksi

Kahdeksankulmainen rumpu palvelee kahta tarkoitusta: se pyörittää kumiosia kuuman ilmavirran läpi, ja hiotut sisäseinät luovat vaihtelevia pudotuskulmia, jotka estävät osien asettumisen toisiinsa. Kiinteä osakasa vangitsee lämmön keskelle, mikä luo kovettumisnopeuseroja ulko- ja sisäosien välille. Pyörivä rumpu poistaa tämän kerrostumisen, ja rullamoottori (0,75 kW) ylläpitää tasaista pyörimisnopeutta erän kuormituksesta riippumatta.

Lämpötilan säätövinkkejä kumin kovetusuunin käyttöön

1. Aseta PID-parametrit erämassan perusteella.50 kg:n erä absorboi enemmän lämpöä alkulämmitysvaiheen aikana kuin 15 kg:n erä. Säädä Omron PID -säätimen verrannollisuusaluetta ja integrointiaikaa lämpömassaeron huomioon ottamiseksi. Aloita valmistajan oletusparametreilla ja hienosäädä lämpötilan palautumisajan perusteella kuormituksen jälkeen.
2. Esilämmitä rullauuni asetettuun lämpötilaan ennen täyttämistä.Kumiosien lataaminen uuniin, joka ei ole saavuttanut lämpötasapainoa, aiheuttaa kammion lämpötilan laskun asetusarvon alapuolelle. PID-säädin reagoi, mutta palautumisaika riippuu lämmittimen tehosta (10,5 kW XCJ-K600:ssa) ja kylmän kuorman massasta. Anna lämpötilan tasaantua 15–20 minuuttia sen jälkeen, kun säädin ilmoittaa asetusarvon saavuttamisesta.
3. Seuraa lämpötilan palautumista lastauksen jälkeen.Kovetussyklin kylmin hetki on 3–5 minuuttia uuden erän lastaamisen jälkeen. Lämpötilan lasku ei saisi ylittää 10 °C XCJ-K600-laitteella 15–20 kg:n kuormalla. Jos lasku on yli 15 °C, pienennä erän kokoa tai lisää esilämmitysaikaa.
4. Käytä ajastintoimintoa johdonmukaiseen syklin hallintaan.0–99,99 tunnin ajastin, jossa on automaattinen lämmittimen pysäytys ja äänimerkki, varmistaa, että jokainen erä saa saman kovettumisajan. Älä luota manuaaliseen ajoitukseen, sillä käyttäjän vaihtelu aiheuttaa tarpeetonta prosessivaihtelua.
5. Kalibroi PID-säädin vuosittain.Lämpötila-anturin ajautuminen ajan myötä vaikuttaa ohjaimen tarkkuuteen. Omronin ohjaimen tulo on tarkistettava kalibroitua referenssilämpöparia vasten vähintään kerran vuodessa. Kalibroi uudelleen, jos lukema eroaa yli 2 °C referenssistä tyypillisessä käyttölämpötilassa.
6. Tarkista ylikuumenemissuojajärjestelmä viikoittain.XCJ-K600- ja XCJ-K900-rullauunien kaksinkertainen ylikuumenemissuoja sisältää erilliset yläraja-anturit, jotka sammuttavat lämmittimen, jos pääohjain vikaantuu. Testaa tämä järjestelmä nostamalla ylärajan asetusarvoa käyttölämpötilan yläpuolelle ja varmistamalla, että lämmitin irtoaa.

Suositellut kovetusuunin lämpötilat yleisille kumiseoksille

Lämpötilat perustuvat yleisiin seostusohjeisiin. Todelliset parametrit tulee varmistaa seoksen toimittajalta ja varmistaa mekaanisten ominaisuuksien testauksella ASTM D412- ja ASTM D395 -standardien mukaisesti.

Yleisiä lämpötilansäätöongelmia kumin kovetusuuneissa

Useimmat lämpötilan säätöongelmat voidaan tunnistaa Delta-ohjausjärjestelmän näytön säännöllisellä valvonnalla, joka tarjoaa reaaliaikaista käyttötilatietoa.

Oikean valssiuunin valinta kumin kovettamiseen

Xiamen Xingchangjian XCJ-K600- ja XCJ-K900-valssiuunit tarjoavat kaksi käsittelytilavuutta eri tuotantoskaaloihin. XCJ-K600:ssa on 600 litran kammio, jonka mitat ovat 1300 mm (L) x 1600 mm (K) x 1100 mm (S), mikä sopii pieneen ja keskisuuriin tuotantoihin. XCJ-K900 tarjoaa 900 litraa kammion mitoilla 1300 mm (L) x 1600 mm (K) x 1300 mm (S), mikä on suunniteltu suurempien volyymien kovetusoperaatioihin.

Molemmissa malleissa on sama ydinlämpötilan säätöjärjestelmä — Omronin PID-säädin, 10,5 kW:n lämmitin, 3000 CBM/h kiertoilmapuhallin ja kaksinkertainen ylikuumenemissuoja. 304-ruostumattomasta teräksestä valmistettu sisä- ja ulkorakenne 1,5 mm:n seinämän paksuudella estää korroosiota vuosien käytön aikana. Säädettävä lämpötila-alue huoneenlämmöstä 280 °C:seen kattaa kaikki yleiset toissijaisen vulkanoinnin vaatimukset NBR-, EPDM-, FKM-, silikoni- ja HNBR-yhdisteille.

Johtopäätös: Tasainen kovettumislämpötila tarkoittaa tasaista kumin laatua

Lämpötilan säätö on tärkein yksittäinen tekijä toissijaisessa vulkanoinnissa. PID-säädöllä, tehokkaalla kuuman ilman kierrolla ja kahdeksankulmaisella rummun pyörimisellä varustettu kumin kovettamisen telauuni tarjoaa tasaiset lämmitysolosuhteet, joita tarvitaan tasaisen ristisidostiheyden saavuttamiseksi kaikissa osissa jokaisessa erässä. Omronin PID-säätimet, joissa on 4–20 mA:n SSR-lähtö, yhdistettynä 3000 CBM/h ilmankiertoon ja 100 mm:n eristykseen, tarjoavat ISO 188- ja ASTM D573 -standardien mukaisen lämpötilan vakauden.

Järjestelmällisiä lämpötilanhallintamenetelmiä – esilämmitystä, talteenoton seurantaa, tasaisuuden tarkistamista ja turvajärjestelmien ylläpitoa – noudattavat käyttäjät saavuttavat pienemmän vaihtelun kovettuneen kumin ominaisuuksissa ja korkeamman tuotantosaannon.