Nagy pontosságú hőmérséklet-szabályozás gumi- és szilikon-feldolgozásához

A gumitermékek előállítására számos gyártási eljárás létezik. A gumigyártás leggyakoribb gyártási folyamatai közé tartozik az extrudálás, a gumírozás, a hőformázás (préselés) és a kalanderezés. A különböző eljárási módszerekhez igazított szerszámtemperáló készülékek széles választékát kínáljuk Önnek, amelyek megfelelnek a hőmérséklet-tartományokra, a térfogatáramokra és a rendszerekbe való integrálásra vonatkozó legkülönfélébb követelményeknek.

Az elasztomer anyagokból készült alkatrészek gyártásának előfeltételei az alapanyagminőség megbízhatósága, a nyersanyagok pontos súlyarányai, az ellenőrzött keverési folyamat és az optimalizált formázási folyamatok. Ebben az összetett környezetben a hőmérséklet-szabályozást önálló megoldásként vagy teljesen a rendszerbe integrálva oldjuk meg az Ön számára szerszámtemperáló készülékeinkkel.

Az elasztomerek három dimenzióban térhálósított makromolekulákból álló polimerek. Az egyes polimerláncok ilyen keresztkötése (vulkanizáció) eredményezi ezen anyagok gumi-elasztikus tulajdonságait. A köznyelvben az elasztomereket ezért gumiként is emlegetik. Az elasztomerek a bomlási hőmérsékletükig vulkanizált polimeranyagok, amelyek alacsony hőmérsékleten üvegszerű keménységűek, és magas hőmérsékleten sem folynak viszkózusan, de gumielasztikusan viselkednek, különösen szobahőmérséklettől a bomlási hőmérsékletig. Az elasztomerek szobahőmérsékleten kis erők hatására nagy és átmenetileg reverzibilis alakváltozásokat tesznek lehetővé. Tehermentesítés után a makromolekulák gyakorlatilag visszatérnek eredeti helyzetükbe.

A következő leírások röviden ismertetik azokat az anyagokat, amelyek optimálisan feldolgozhatók hőmérséklet-szabályozó egységeink segítségével.

Elasztomer keverék. A természetes és szintetikus kaucsukok nem a szokásos értelemben vett anyagok, hanem csak alapanyagok, amelyekhez a vulkanizálás előtt számos további vegyület komponenst kell hozzáadni. Az alapanyag gumin kívül minden elasztomer számos adalékanyagot tartalmaz, mint például töltőanyagokat, lágyítókat, feldolgozási segédanyagokat, öregedésgátlókat, vulkanizálószereket, vulkanizálás gyorsítókat, aktivátorokat, vulkanizálás késleltetőket, pigmenteket stb. Egy elasztomer-keverék átlagosan 10-20 komponensből áll. Mindezeket az összetevőket elasztomer-keveréknek vagy elasztomer-kompoundnak nevezzük. A felhasznált gumi határozza meg a vulkanizátum alapvető tulajdonságait, különösen az öregedéssel szembeni ellenállást és az alacsony hőmérsékleten való rugalmasságot, valamint a különböző közegekkel, például olajokkal, üzemanyagokkal, vízzel és oldószerekkel szembeni viselkedést. A mechanikai tulajdonságok, például a rugalmasság és a szilárdság szintje szintén a polimer alapanyagtól, de az úgynevezett erősítő korommal vagy világos töltőanyagokkal való töltéstől is függ. Adalékanyagok segítségével bizonyos tulajdonságok változtathatók (pl. keménység) és javíthatók (pl. alacsony hőmérsékletű rugalmasság, ütésállóság, nyomószilárdság, hő- és duzzadásállóság). Az elasztomerek nagyon összetett anyagok, és az adott alkalmazáshoz igazítható keverékek.

Habosított elasztomerek. A habosított elasztomereket úgy állítják elő, hogy a vulkanizálatlan gumikeverékhez habosító anyagot adnak, amely a vulkanizálás során gázt bocsát ki, pórusokat képezve és tágítva a keveréket. Az így kapott anyagból készülő termékek szűrők, kárpitok, tömítések, matracok és műszaki cikkek.

Ráfröccsöntés, többkomponenses fröccsöntés (2K fröccsöntés): gumi-fém, gumi-műanyag. Az öntött gumi alkatrészek a lehető legnagyobb tervezési szabadságot teszik lehetővé, mivel az elasztomerkeverékek jó nyúlási tulajdonságai miatt még a bonyolult kontúrokat is ki lehet formázni. Gumival különféle kompozit rendszerek állíthatók elő. Az öntött gumi és fém alkatrészek, valamint a gumi és műanyag kompozit vegyes rendszerei jelentős költségmegtakarítást tesznek lehetővé. A megfelelő kötési rendszer kiválasztása döntő fontosságú a gumi-fém kompozit alkatrészek minősége szempontjából. Még a legnagyobb terhelés esetén sem szabad, hogy az elasztomerréteg leváljon a fémalkatrészről vagy a műanyagról.

Az ilyen kompozit alkatrészek számos előnnyel járnak:

• Az egyes alkatrészek számának csökkentése és ezáltal az egyszerűsítés
• Az összeszerelési munka és az összeszerelési hibák kiküszöbölése
• Megbízhatóság és üzembiztonság a szilárd kompozitnak köszönhetően
• Az alkatrészek nagyobb teherbírása

Keverés/keverés. A keverés két szakaszban történik. A nyersanyagok előkeverése, majd a végső keverés a térhálósítószerek és gyorsítók hozzáadásával és az anyagok homogenizálásával. Mind az előkeverés, mind a végső keverés dagasztókban vagy hengerművekben történik. A folyamat eredményeként létrejövő termékek nem vulkanizált gumikeverékek, amelyek granulátum vagy előanyag formájában formázásra alkalmasak.

Formázás. A formázás különböző feldolgozási formákkal végezhető:

• Préselési - sajtolási eljárás
• Kalanderezés
• Kézi konfekcionálás
• Fröccsöntés
• Extrudálás

Ez a feldolgozási lépés vulkanizálatlan nyersanyagokat és vulkanizált kész alkatrészeket vagy félkész termékeket egyaránt eredményez. Mindkét változatban a hőmérséklet-szabályozási folyamatokat ideálisan kísérik szerszámtemperáló készülékeink.

Vulkanizálás. szerszámtemperáló egységeink ideális támogatást nyújtanak a vulkanizáláshoz. A vulkanizálás az a kémiai-fizikai átalakulás, amelynek során a túlnyomórészt műanyag gumiból gumi-elasztikus anyag lesz. Ezt a folyamatot, amely a makromolekulák reakcióképes helyeken történő összekapcsolódása révén megy végbe, keresztkötésnek is nevezik. A vulkanizáláshoz vulkanizálószerre van szükség. A legrégebbi és leggyakrabban használt vulkanizálószer (térhálósítószer) a kén. Az így előállított gumi a gumihoz (alapanyaghoz) képest tartósan rugalmas tulajdonságokkal rendelkezik, mechanikai igénybevétel hatására visszatér eredeti helyzetébe, nagyobb szakítószilárdsággal, nyúlással és az öregedéssel és időjárás viszontagságaival szembeni ellenálló képességgel rendelkezik.

A gumi (anyag) rugalmassága a kénhidak számától függ. Minél több a kénhidak száma, annál keményebb és kevésbé rugalmas a gumi. A kénhidak száma viszont a hozzáadott kén mennyiségétől és a vulkanizálás időtartamától függ. Ahogy a gumi öregszik, a kénhidakat oxigénhidak váltják fel; a gumi törékennyé és porózussá válik.

A vulkanizálás általában a formázással azonos folyamatban történik. Ez azt jelenti, hogy a vulkanizálás történhet fűtött szerszámban vagy speciális vulkanizáló kemencében.

• Formázás sajtolással A sajtolás a formázott gumi alkatrészek gyártásának hagyományos módszere. A kész alkatrésznek megfelelő mennyiségű vulkanizálatlan gumikeveréket általában kézzel helyezik egy fűtött vulkanizáló formába. A formát ezután nyomás alatt egy sajtolóban lezárják. A keverék a présnyomás és a hőmérséklet hatására megpuhul, szétfolyik és kitölti a formázott alkatrész üregét. A gumikeveréket 140-200 °C-os hőmérsékleten vulkanizálják. A vulkanizált (térhálósított) formázott alkatrész ezután forrón, maradandó deformáció nélkül eltávolítható, mivel már nem reagál hőre lágyulóan. A formát úgy kell kialakítani, hogy a lehűlés után a kész alkatrész ne zsugorodjon. A sajtolási eljárás általában lényegesen hosszabb fűtési időt igényel, mint a fröccsöntés, mivel a hideg gumikeveréket kizárólag a szerszám faláról melegítik a térhálósodási hőmérsékletre. A sajtolóformázás továbbfejlesztett változata a transzferformázás. Itt a formázókeveréket a formába történő befecskendezés során a súrlódás hatására tovább melegítik. Ez lerövidíti a kikeményedési időt. Ennek az eljárásnak az a hátránya, hogy a nagyobb elhasználódás miatt a szerszámköltségek lényegesen magasabbak, és a térhálósított elasztomerekből is több hulladék keletkezik. A sajtolási eljárás kisebb mennyiségek és egyszerűbb gyártási alkatrészek esetén gazdaságos.
• 
  A fröccsöntéses transzferformázási eljárás (ITM) A fröccsöntéses transzferformázási eljárás (ITM) a transzferformázási eljárás egy változata, amelyben a szerszám felső részén található transzferegységet egy fröccsöntőgép fröccsöntőegységén keresztül töltik meg a lágyított gumikeverékkel. A már lágyított gumikeverék átadásával a vulkanizációs forma egyenletesebb kitöltése érhető el. A transzferformázó hidegcsatornákat a transzferformázási eljárás vagy a fröccsöntéses transzferformázási eljárás (ITM) során használják a gumiból készült öntött alkatrészek gyártására. Az átvezető egységet hűtőközeggel hűtik, és egy szigetelőlemezzel termikusan elválasztják a szerszám fűtött vulkanizációs zónájától. Hűtőközegként általában vizet használnak. Az átmenet a hűtött és a fűtött zónából a fúvókaelemeken keresztül történik. A fúvókás hidegcsatornákkal ellentétben a fúvókaelemeket az átömlesztő hidegcsatornákban nem egyenként hűtik, hanem csak a teljes hűtőblokkban. Az átvezető egységben lévő elasztomeranyag nem vulkanizálódik az egyes gyártási ciklusok során, és a következő ciklusban felhasználható a formázott alkatrészek előállításához. Míg a fúvókás hidegcsatornákat többnyire kis kaliberű és nagy volumenű fröccsöntött alkatrészekhez használják, addig a transzferformázó hidegcsatornák inkább nagy kaliberű és inkább kis volumenű gumiszerű fröccsöntött alkatrészekhez alkalmasak.
• 
  Formázás kalanderezéssel. A kalander úgy működik, mint egy hengermű. Az általában egymással párhuzamosan elhelyezett hengerek temperálhatók. A görgőhézag méretétől függően különböző vastagságú fóliák állíthatók elő. A vulkanizálás autoklávban, présben vagy folyamatosan vulkanizálógépben történik.
• 
  Fröccsöntéssel történő formázás. A fröccsöntési eljárás során a gumiszerű alkatrészek előállítása során a gumikeveréket először előmelegítik és lágyítják (80-100 °C) egy fröccsöntőgép csigás egységében, majd a felmelegített formába fecskendezik a beömlőcsatornákon keresztül. A kialakítástól függően megkülönböztetünk vízszintes és függőleges fröccsöntőgépeket. A fröccsöntési folyamat vagy a csiga közvetlen mozgatásával a hengerben, vagy egy külön hengeren (fröccsöntő dugattyú) keresztül történő fröccsöntéssel történik. A fröccsöntési eljárás korszerűbb, mint a sajtolási eljárás, és a teljesen automatikus eljárásnak köszönhetően hatékonysági előnyöket kínál. A fröccsöntőegységben történő lágyítással lényegesen rövidebb felfűtési idő érhető el. A fúvókás hidegcsatornák alkalmazásával a hulladék mennyisége minimálisra csökkenthető.
• 
  Formázás extrudálással Az extrudálás során a forgó csiga veszi át a töltött gumikeverék lágyítását. A csiga összenyomja és felmelegíti az anyagot, majd egy megfelelő fúvókán keresztül kipréseli. A megfelelő kalibráló és térhálósító egységeken való áthaladás után az extrudátumot a kívánt hosszúságúra vágják. A térhálósítás nyomás nélkül, sófürdőben, UHF-álló forrólevegő-csatornában vagy külön autoklávban történhet.