Kompletne instalacje do produkcji mieszanek gumowych

Zestawione w tabeli rozwiązania prezentują szeroką gamę stosowanych systemów w produkcji mieszanek gumowych.

1. Składowanie, transport i dozowanie surowców:

System automatycznego składowania, naważania i dozowania składników mieszanek gumowych

W przypadku systemów masowych tj. o dużej wydajności i jednocześnie z ograniczoną ilością komponentów, receptury zazwyczaj zawierają niewiele składników. Z uwagi na znaczne pojemności mikserów i związane z tym duże wielkości namiarów oraz jednocześnie krótkie czasy cykli konieczna jest tu całkowita automatyzacja systemu naważania. To znacznie zwiększa wydajność mieszalni, poprawiając również bezpieczeństwo pracy i ułatwiając certyfikowanie wyrobu.

Popularnym rozwiązaniem jest zainstalowanie baterii średniej wielkości silosów, zbiorników olejów oraz automatycznych systemów ważących i dozujących bezpośrednio nad mikserem. Ponieważ duża wydajność linii zapewnia ciągły przepływ materiałów jest niewielkie ryzyko, że zaczną one zalegać w silosach, podobnie jak ryzyko zanieczyszczenia jednej receptury pozostałościami innej.

W przypadku systemów elastycznych tj. do produkcji mieszanek o dużej różnorodności, ze względu na bardzo dużą ilość składników receptur składowanie wszystkich surowców w silosach nie jest możliwe i ogranicza się to do kilku najczęściej używanych. Ze względu na niewielkie zużycie każdego z komponentów istniałoby ryzyko ich zalegania i cały szereg konsekwencji związanych z opróżnianiem silosów.

W tego typu systemach spotykane się następujące rozwiązania:

• instalowanie wielu małych silosów, które, w zależności od zmian recepturowych, napełniane są każdorazowo innymi składnikami,
• zastosowanie ruchomych zbiorników kontenerowych, umieszczanych nad automatycznymi stacjami naważania,
• ręczne naważanie komponentów w przypadku najmniejszych instalacji.

2. Miksery zamknięte: Intermixer i Banbury.

W przypadku systemów masowych istotne są takie parametry miksera zamkniętego jak:

• duża pojemność komory roboczej,
• wysoka prędkość obrotowa rotorów,
• wysokie ciśnienie docisku stempla,
• duża moc silnika napędowego.

Natomiast w przypadku systemów elastycznych preferuje się stosowanie rozwiązań gwarantujących przede wszystkim łatwą zmienność receptur produkcji, a więc:

• większa ilości mikserów o mniejszych pojemnościach zamiast wysokowydajnych mikserów o dużej pojemności.
• opracowanie planu produkcyjnego pozwalającego na maksymalne wyeliminowanie czasów martwych na czyszczenie mikserów pomiędzy kolejnymi partiami mieszanek o różnych właściwościach oraz skrócenie tego czasu.
• rozwiązania ułatwiające czyszczenie tj.: łatwy dostępem do strefy zrzutu, chromowane płyty w strefie załadunku redukujące osadzanie zabrudzeń, łatwo dostępne pierścienie uszczelniające rotory itp.

Aktualnie stosowane są dwa podstawowe typy rotorów:

• rotory zazębiające się (INTERMIXER)
• rotory styczne (BANBURY)

Rotory zazębiające się (INTERMIXER)
Jedną z podstawowych właściwości rotorów zazębiających się jest wysoka intensywność efektu ścinania w obrabianym materiale zachodząca pomiędzy rotorami. Wynika ona z różnic prędkości grzbietu grzebienia jednego rotora i przeciwległego drugiego rotora oraz z niewielkiego prześwitu między nimi. Cecha ta przy współdziałaniu dużej siły docisku stempla i dużej prędkości obrotowej rotorów pozwala na wprowadzenie dużej ilości energii do mieszanki w krótkim czasie, co sprzyja uzyskaniu dużej wydajności. Duża powierzchnia zewnętrzna rotorów zapewnia szybką wymianę ciepła między mieszanką a medium chłodzącym.

Rotory styczne (BANBURY)
Rotory styczne natomiast obrabiają mieszankę dużo łagodniej a intensywność ścinania między nimi jest mniejsza. Ten typ rotorów jest zalecany dla mieszanek bardziej wrażliwych termicznie i wymagających łagodnego przetwarzania. Jeśli chodzi natomiast o kwestię chłodzenia to rotory zazębiające się, ze względu na rozbudowaną powierzchnię zewnętrzną, posiadają dużo korzystniejszą proporcję pomiędzy wielkością powierzchni wymiany ciepła a objętością przetwarzanej mieszanki niż rotory styczne – różnica w powierzchni chłodzenia może wynosić nawet 60 - 70 %. Dodatkowo mniejsze odległości między powierzchniami metalowych elementów roboczych rotorów zazębiających się powodują, że znajdująca się między nimi mieszanka gumowa ma mniejszą grubość, co poprawia warunki odbierania ciepła.

3. Urządzenia linii po mikserze zamkniętym.

W zależności od typu produkcji, urządzenia znajdujące się po mikserze muszą łączyć w sobie większość spośród poniższych funkcji:

• kontynuacja mieszania i homogenizacji mieszanki,
• możliwość wprowadzania do mieszanki dodatków, które nie mogą być dozowane do miksera,
• schładzanie gorącej mieszanki eliminujące ryzyko podwulkanizacji,
• formowanie pasa lub płyty mieszanki,

Dla spełnienia w/w wymagań stosuje się systemy wyposażone w walcarki lub linie pracujące w cyklu automatycznym i wyposażone w mieszalniki dwuślimakowe stożkowe CTM™ i wytłaczarki dwuślimakowe stożkowe .

Linia z mikserem zamkniętym i walcarkami

Linia z mikserem zamkniętym, mieszalnikiem CTM™ i wytłaczarką CTE

Linie z walcarkami

Walcarka to tradycyjne urządzenie do produkcji mieszanek gumowych, które biegiem lat, doczekało się wielu usprawnień, poprawiających jego funkcjonalność i wydajność. Należą do nich:

• płynie regulowane obroty i niezależny napęd walców,
• możliwość zmiany frykcji,
• walce drążone na obwodzie,
• stock blender,
• regulowane automatyczne noże odcinające,
• automatyczna regulacja hydrauliczna szczeliny.

Do głównych zalet walcarek należą: szybka zmiana parametrów produkcji, łatwość czyszczenia oraz możliwość formowania zarówno taśm jak i płyt.

Rozwiązania 1A i 1B to tradycyjne rozwiązania, w których stosowane są walcarki. W systemach, w których po mikserze zamkniętym stosowane są walcarki, duży wpływ na jakość otrzymywanej mieszanki mają indywidualne umiejętności operatorów walcarek. Systemy 1A i 1B nie posiadają możliwości prowadzenia filtracji w linii. W tym układzie filtracja mieszanek jest prowadzona na oddzielnej linii filtracyjnej.

Szczegóły technologii produckji mieszanek gumowych na walcarkach.

Linie z mieszalnikiem CTM™ i wytłaczarką CTE.

Obecnie coraz częściej stosowanym rozwiązaniem są linie pracujące w systemie automatycznym, zawierające mieszalniki CTM™ (Conical Twin Mixer) i wytłaczarki CTE (Conical Twin Extruder).

Mieszalnik CTM™.

Jest to mieszalnik o komorze roboczej w kształcie dwóch ściętych stożków, wewnątrz której pracują dwa ślimaki stożkowe przeciwbieżne. Na otworze wylotowym CTM™ znajduje się zasuwa, która pozostaje zamknięta w fazie mieszania i otwiera się automatycznie w fazie rozładunku.

W zależności od szybkości obrotów ślimaków, od ich temperatury oraz od częstotliwości zmian kierunku obrotów, CTM™ może pracować jako homogenizator i urządzenie chłodzące lub też jako mieszalnik. CTM™, nie wymagając obsługi operatora, wykonuje cykl mieszania w sposób automatyczny, o sekwencjach precyzyjnie zaprogramowanych dla danej mieszanki. CTM™ gwarantuje zatem stałość i najwyższą powtarzalność mieszania a krzywa reometryczna dla każdej kolejnej szarży ma dokładnie taki sam przebieg jak dla poprzednich.

Energia, jaką CTM™ jest w stanie dostarczyć do mieszanki w określonym czasie może być dowolnie zmieniana w funkcji prędkości obrotowej ślimaków oraz temperatury płynu chłodzącego. CTM™ może zarówno kontynuować pracę miksera zamkniętego, tym samym skracając jego cykl, jak też być używany jako urządzenie chłodzące umieszczone pod spustem z miksera zamkniętego, tak jak tradycyjna walcarka. CTM™ może pracować we wszystkich pośrednich warunkach pomiędzy pierwszym a drugim przypadkiem z łatwością dopasowując się do dowolnego typu mieszanki. Właściwie użyty CTM™ pozwala na zredukowanie czasu cyklu produkcji mieszanek gumowych oraz uzyskanie idealnej homogeniczności i powtarzalności mieszanki. Dzięki możliwości skrócenia cyklu mieszania w mieszalniku zamkniętym i kontynuacji mieszania w precyzyjnie sterowanej temperaturze w mieszalniku CTM™ w wielu przypadkach można zastąpić proces dwucyklowy jednocyklowym, bez ryzykowania zjawiska podwulkanizacji.

Wytłaczarka CTE - filtrowanie w linii mieszalnikowej.

Obecnie rośnie popyt na filtrowane mieszanki gumowe. Tradycyjnie proces filtracji wymaga oddzielnej linii do filtrowania na zimno i prowadzenia procesu wieloetapowo, co wiąże się z koniecznością ponownego podgrzania i przetłoczenia już gotowej mieszanki oraz jej ponownego schłodzenia i układania. Filtrowanie prowadzone w ten sposób powoduje wzrost kosztów zarówno z uwagi na wydłużenie procesu produkcyjnego, jak i z uwagi na wzrost zużycia energii.

Rozwiązania 3A i 3B eliminują te problemy. Polegają na wykorzystaniu ciepłej jeszcze mieszkanki oraz na przefiltrowaniu jej bezpośrednio w linii przy pomocy wytłaczarki CTE i pompy zębatej GP, która tłoczy mieszankę przez sito filtracyjne. Filtrowanie w linii pozwala na znaczne obniżenie kosztów produkcji mieszanki, gdyż filtrowanie wykonywane jest w jednym procesie, w ostatnim etapie produkcji mieszanki gumowej.

Wytłaczarka CTE zasila pompę zębatą oraz pełnieni roli bufora mieszanki gumowej, który pozwala na pracę periodyczną urządzeniom znajdującym się w linii przed CTE, natomiast sama wytłaczarka CTE oraz urządzenia położone za nią, pracują w trybie ciągłym.

Rozwiązania 1A i 1B to tradycyjne rozwiązania, w których stosowane są walcarki. Są to systemy, w których duży wpływ na jakość otrzymywanej mieszanki mają indywidualne umiejętności operatorów walcarek. System 1C to znaczny postęp w stosunku do rozwiązania 1A i 1B ponieważ walcarka została zastąpiona nowoczesnym mieszalnikiem CTM™. Pozwala to na częściowe zautomatyzowanie procesu. Systemy 1A, 1B i 1C nie posiadają możliwości prowadzenia filtracji w linii. W tym układzie filtracja mieszanek jest prowadzona na oddzielnej linii filtracyjnej. Systemy 2A i 2B to typowe układy maszyn stosowane w przemyśle oponiarskim.

Systemy 3A i 3B to automatyczne linie do produkcji mieszanek gumowych. Szczególnie linia w układzie 3B tj.: MIXER + CTM + CTE + GP + BATCH OFF to rozwiązanie pozwalające na otrzymywanie mieszanek najwyższej jakości w pełnym cyklu automatycznym. Produkcja mieszanek odbywa się bez udziału operatorów. Linia wymaga tylko pracownika nadzorującego jej funkcjonowanie. Otrzymywane mieszanki posiadają bardzo dobrą homogeniczność a kolejne szarże są w najwyższym stopniu powtarzalne. Automatyzacja procesu pozwala na skrócenie czasów cyklu co w konsekwencji obniża koszty produkcji mieszanek. Zarówno w systemie 3A jak i 3B filtracja mieszanek dokonywana jest w linii, co jest najbardziej korzystnym rozwiązaniem, zarówno pod względem ekonomicznym jak i organizacji produkcji.

Szczegóły technologii COLMEC produckji mieszanek gumowch w trybie automatycznym.