Precyzyjna kontrola temperatury w przetwórstwie gumy i silikonu
Sprawdzone rozwiązania Tool-Temp
W produkcji wyrobów gumowych kluczowe znaczenie ma utrzymanie właściwej temperatury na każdym etapie przetwarzania, ponieważ to właśnie ona w dużej mierze decyduje o jakości finalnych elementów. Rozwiązania oferowane przez Tool-Temp zapewniają stabilne i precyzyjne warunki pracy, skutecznie wspierając cały proces technologiczny. Wysoka trwałość oraz niezawodność zastosowanych systemów sprawiają, że inwestycja szybko przekłada się na wymierne korzyści.
Wykorzystanie ciekłych nośników ciepła w obróbce gumy zapewnia szereg istotnych zalet. Pozwala na uzyskanie równomiernego rozkładu temperatury oraz umożliwia jednoczesne dostarczanie i odprowadzanie ciepła w jednej strefie roboczej. Dokładna, dynamicznie reagująca regulacja temperatury poprawia strukturę mieszanki i umożliwia osiągnięcie wysokiej jakości powierzchni gotowego produktu.
Rosnące wymagania rynku w zakresie wydajności produkcji, jakości wyrobów gumowych oraz ich trwałości sprawiają, że precyzyjna kontrola temperatury staje się kluczowym elementem procesu technologicznego. W odpowiedzi na te potrzeby oferujemy szeroką gamę zaawansowanych, wysokowydajnych systemów regulacji temperatury.
Rozwiązania Tool-Temp doskonale sprawdzają się w różnych metodach przetwarzania gumy, takich jak:
- Tłoczenie – produkcja elementów gumowych o złożonych kształtach
- Formowanie wtryskowe (ITM) – wytwarzanie precyzyjnych formowanych części
- Kalandrowanie – obróbka i produkcja folii gumowych
- Formowanie wtryskowe – procesy wymagające stabilnej temperatury form
- Wytłaczanie – uplastycznianie i homogenizacja mieszanek gumowych
Tool-Temp – rozwiązania w produkcji wyrobów gumowych
Solidna konstrukcja, wysoka trwałość i przygotowanie do pracy w trybie 24/7 – nasze systemy kontroli temperatury są stworzone do niezawodnego działania w każdym procesie produkcyjnym.
Produkty Tool-Temp są projektowane i wytwarzane wyłącznie w Szwajcarii. Już na etapie konstrukcji wyjątkową uwagę przykłada się do doboru komponentów najwyższej jakości. Wszystkie elementy mające kontakt z wodą wykonane są ze stali nierdzewnej lub brązu. We wszystkich modelach rezygnujemy z elastycznych połączeń, świadomie stosując trwałą, wzmocnioną instalację rurową.
Każde urządzenie wykorzystuje najnowszą technologię regulacji temperatury z dokładnością do jednej dziesiątej stopnia oraz wyposażone jest w zintegrowany pomiar przepływu, umożliwiający stały nadzór nad cyrkulacją medium.
Tool-Temp charakteryzuje się wysokim poziomem integracji pionowej, co zapewnia pełną kontrolę nad jakością na każdym etapie produkcji. Kluczowe komponenty — takie jak pompy, wymienniki ciepła, przepływomierze oraz specjalistyczne przełączniki i przekaźniki — powstają bezpośrednio w naszej fabryce w Sulgen.
Szybka reakcja na potrzeby dotyczące rozwiązań niestandardowych jest dla nas standardem i integralnym elementem oferowanych usług. Dbamy o to, aby proces regulacji temperatury przebiegał w sposób możliwie najbardziej efektywny i niezawodny, dzięki czemu możesz w pełni skoncentrować się na kluczowych etapach swojej produkcji.
Kalandrowanie, wytłaczanie czy wtrysk – zoptymalizowane procesy produkcyjne dzięki urządzeniom Tool-Temp
Istnieje kilka procesów produkcji wyrobów gumowych. Niektóre z najpopularniejszych procesów produkcji gumy to wytłaczanie, zanurzanie w lateksie, formowanie i kalandrowanie. Oferujemy szeroką gamę systemów kontroli temperatury dostosowanych do różnych metod procesowych, które spełniają najbardziej zróżnicowane wymagania dotyczące zakresów temperatur, przepływów objętościowych i integracji z systemami.
Warunkami wstępnymi produkcji komponentów wykonanych z materiałów elastomerowych są niezawodność jakości surowców, dokładne proporcje wagowe surowców, kontrolowany proces mieszania i zoptymalizowane procesy formowania. W tym złożonym środowisku rozwiązujemy kwestię kontroli temperatury jako samodzielne rozwiązanie lub w pełni zintegrowane z systemem.
Elastomery to polimery składające się z makrocząsteczek usieciowanych w trzech wymiarach. To sieciowanie poszczególnych łańcuchów polimerowych (wulkanizacja) prowadzi do gumowo-elastycznych właściwości tych materiałów. W języku potocznym elastomery są zatem określane również jako guma. Elastomery to materiały polimerowe wulkanizowane do temperatury rozkładu, które są twarde jak szkło w niskich temperaturach i nie płyną lepko nawet w wysokich temperaturach, ale zachowują się gumowo-elastycznie, szczególnie w temperaturach pokojowych do temperatury rozkładu. W temperaturze pokojowej elastomery pozwalają na duże i tymczasowo odwracalne odkształcenia pod wpływem niewielkich sił. Po odciążeniu makrocząsteczki praktycznie powracają do swojej pierwotnej pozycji.
Poniższe opisy krótko wyjaśniają materiały, które mogą być optymalnie przetwarzane za pomocą naszych jednostek kontroli temperatury.
Mieszanki elastomerowe
Kauczuki naturalne i syntetyczne nie są materiałami w klasycznym rozumieniu tego pojęcia. Stanowią one surowce, do których przed procesem wulkanizacji należy dodać szereg innych substancji. Oprócz bazowego kauczuku naturalnego wszystkie elastomery zawierają liczne dodatki, takie jak: napełniacze, plastyfikatory, środki przetwórcze, przeciwutleniacze, środki wulkanizujące, katalizatory wulkanizacji, aktywatory, opóźniacze wulkanizacji, pigmenty itp.
Przeciętnie mieszanka elastomerowa składa się z 10 do 20 komponentów. Suma wszystkich tych składników określana jest mianem mieszanki elastomerowej. Rodzaj zastosowanego kauczuku naturalnego determinuje podstawowe właściwości produktu po wulkanizacji, w szczególności odporność na starzenie, elastyczność w niskich temperaturach oraz zachowanie materiału w kontakcie z mediami takimi jak oleje, paliwa, woda czy rozpuszczalniki.
Właściwości mechaniczne, takie jak sprężystość i twardość, zależą zarówno od rodzaju polimeru bazowego, jak i od zastosowanych napełniaczy, np. sadzy technicznej lub lekkich wypełniaczy. Zastosowanie odpowiednich dodatków umożliwia modyfikację określonych cech (np. twardości) oraz poprawę innych właściwości, takich jak elastyczność w niskich temperaturach, odporność na uderzenia, trwałość przy ściskaniu, odporność na wysoką temperaturę czy pęcznienie. Skład elastomerów jest wysoce złożony i każdorazowo dostosowywany do konkretnego zastosowania.
Elastomery spienione
Elastomery spienione powstają poprzez dodanie środka porotwórczego do niewulkanizowanej mieszanki kauczuku naturalnego. Podczas wulkanizacji wydziela się gaz, który tworzy pory i powoduje spienienie materiału. Proces ten stosowany jest do produkcji takich wyrobów jak filtry, elementy amortyzujące, uszczelnienia, opakowania, materace oraz różnego rodzaju komponenty techniczne.
Kompozyty: guma–metal, guma–tworzywo sztuczne
Formowane elementy gumowe oferują bardzo dużą swobodę projektową dzięki doskonałym właściwościom rozciągliwym mieszanek elastomerowych, które umożliwiają wyjmowanie z form nawet bardzo złożonych kształtów. Guma może być wykorzystywana do wytwarzania różnego rodzaju kompozytów. Połączenia elementów gumowych z metalem lub tworzywami sztucznymi pozwalają na uzyskanie istotnych oszczędności kosztowych.
Kluczowym czynnikiem wpływającym na jakość elementów kompozytowych guma–metal jest dobór odpowiedniej technologii łączenia. Nawet przy bardzo dużych obciążeniach warstwa elastomeru nie może oddzielać się od elementu metalowego lub z tworzywa sztucznego.
Takie elementy kompozytowe oferują wiele zalet:
- redukcję liczby pojedynczych części, a tym samym łatwiejszą obsługę jednego elementu,
- brak konieczności montażu, co eliminuje błędy wynikające z procesów montażowych,
- wysoką niezawodność i bezpieczeństwo eksploatacyjne dzięki trwałemu połączeniu materiałów,
- możliwość przenoszenia większych obciążeń.
Mieszanie / komponowanie
Mieszanka elastomerowa powstaje w dwóch etapach. Najpierw przygotowywana jest wstępna mieszanka surowców, a następnie – poprzez dodanie środków sieciujących i katalizatorów oraz zapewnienie jednorodności – powstaje mieszanka końcowa. Zarówno etap wstępnego mieszania, jak i przygotowanie finalnej mieszanki realizowane są z wykorzystaniem mieszalników (ugniatarek) lub walcarek.
Efektem tego procesu są niewulkanizowane mieszanki kauczuku naturalnego w postaci granulatu, gotowe do dalszego formowania.
Formowanie
Formowanie może być realizowane przy użyciu różnych metod technologicznych:
- formowanie ciśnieniowe,
- kalandrowanie,
- formowanie ręczne,
- formowanie wtryskowe,
- wytłaczanie.
Na tym etapie powstają zarówno niewulkanizowane półfabrykaty, jak i zwulkanizowane elementy gotowe lub półgotowe. Regulacja temperatury w obu przypadkach może być optymalnie wspierana przez nasze urządzenia do regulacji temperatury.
Wulkanizacja
Nasze urządzenia do regulacji temperatury zapewniają optymalne warunki dla procesu wulkanizacji. Wulkanizacja to chemiczno-fizyczna przemiana plastycznego kauczuku naturalnego w materiał o właściwościach gumowo-elastycznych. Proces ten, określany również jako sieciowanie, polega na tworzeniu wiązań pomiędzy makrocząsteczkami w reaktywnych punktach struktury polimeru.
Wulkanizacja wymaga zastosowania środka wulkanizującego — najstarszym i najczęściej stosowanym z nich jest siarka. W porównaniu z surowym kauczukiem materiał uzyskany w wyniku wulkanizacji charakteryzuje się trwałą elastycznością, zdolnością powrotu do pierwotnego kształtu po obciążeniu mechanicznym, większą wytrzymałością na rozciąganie, lepszą sprężystością oraz zwiększoną odpornością na starzenie i wpływy atmosferyczne.
Elastyczność gumy zależy od liczby mostków siarkowych. Im jest ich więcej, tym materiał staje się twardszy i mniej elastyczny. Liczba mostków siarkowych zależy od ilości dodanej siarki oraz czasu trwania wulkanizacji. Wraz z procesem starzenia mostki siarkowe stopniowo zastępowane są mostkami tlenowymi, co powoduje, że guma staje się bardziej krucha i porowata.
Wulkanizacja bardzo często odbywa się w tym samym etapie co formowanie. Może być ona przeprowadzana zarówno w podgrzewanej formie, jak i w specjalnym piecu wulkanizacyjnym.
- Formowanie ciśnieniowe
Formowanie ciśnieniowe jest tradycyjną metodą wytwarzania kształtowych elementów gumowych. Odpowiednia ilość niewulkanizowanej mieszanki kauczuku naturalnego, wystarczająca do wyprodukowania określonej liczby elementów, jest zazwyczaj ręcznie umieszczana w formie wulkanizacyjnej. Następnie forma zostaje zamknięta i poddana działaniu ciśnienia.
Pod wpływem ciśnienia i temperatury mieszanka ulega uplastycznieniu i rozpływa się, wypełniając gniazdo formy. W temperaturach od 140 do 200 °C następuje wulkanizacja mieszanki gumowej. Zwulkanizowany (usieciowany) element zachowuje się wówczas podobnie do termoplastu i może zostać wyjęty z formy na gorąco bez ryzyka deformacji. Forma musi być zaprojektowana w taki sposób, aby po ochłodzeniu nie dochodziło do skurczu gotowego wyrobu.
W porównaniu z formowaniem wtryskowym, formowanie ciśnieniowe wymaga znacznie dłuższych czasów nagrzewania, ponieważ zimna mieszanka gumowa jest ogrzewana do temperatury wulkanizacji wyłącznie przez ścianki formy.
Rozwinięciem tej metody jest formowanie ciśnieniowo-przenośne (compression transfer moulding). W tym przypadku mieszanka jest dodatkowo podgrzewana podczas wtrysku na skutek tarcia, co skraca czas tworzenia wiązań sieciujących. Wadą tej technologii są wyższe koszty form wynikające z większego zużycia oraz większa ilość odpadu usieciowanego elastomeru. Formowanie ciśnieniowe jest najbardziej opłacalne przy produkcji prostych elementów w niewielkich seriach. - Formowanie wtryskowo-przenośne (ITM)
Formowanie wtryskowo-przenośne (Injection Transfer Moulding – ITM) stanowi odmianę formowania przenośnego, w której jednostka przenośna w górnej części formy napełniana jest uplastycznioną mieszanką kauczuku naturalnego za pomocą jednostki wtryskowej wtryskarki. Przenoszenie już uplastycznionej mieszanki umożliwia bardziej równomierne wypełnienie formy wulkanizacyjnej.
W formowaniu ciśnieniowym oraz wtryskowo-przenośnym (ITM) stosuje się zimne kanały przenośne. Medium chłodzące schładza jednostkę przenośną, która jest oddzielona termicznie od ogrzewanej strefy wulkanizacji w formie za pomocą płyty izolacyjnej. Najczęściej jako medium chłodzące stosowana jest woda.
Przejście ze strefy chłodzonej do strefy ogrzewanej realizowane jest za pomocą elementów dyszowych. W przeciwieństwie do klasycznych zimnych kanałów dyszowych, elementy dyszowe w systemach przenośnych nie są chłodzone indywidualnie, lecz poprzez wspólny blok chłodzący. Materiał elastomerowy znajdujący się w jednostce przenośnej nie ulega wulkanizacji w każdym cyklu produkcyjnym i może być ponownie wykorzystany w kolejnym cyklu.
Podczas gdy zimne kanały dyszowe stosowane są głównie przy małych przekrojach i dużych seriach produkcyjnych, zimne kanały przenośne lepiej sprawdzają się przy dużych przekrojach i mniejszych seriach elementów gumowych. - Kalandrowanie
Kalandry działają w sposób zbliżony do walcarek. Równoległe walce, ustawione jeden nad drugim, mogą być indywidualnie regulowane temperaturowo. W zależności od szerokości szczeliny pomiędzy walcami możliwe jest wytwarzanie arkuszy o różnej grubości.
Wulkanizacja odbywa się albo okresowo w autoklawie lub prasie, albo w sposób ciągły – w specjalnej maszynie wulkanizacyjnej. - Formowanie wtryskowe
W formowaniu wtryskowym kształtowych elementów gumowych mieszanka kauczuku naturalnego jest najpierw podgrzewana i uplastyczniana w jednostce ślimakowej (80–100 °C), a następnie wtryskiwana do ogrzewanej formy poprzez kanały doprowadzające. Stosowane są dwa typy maszyn: wtryskarki poziome oraz pionowe.
Proces wtrysku odbywa się albo poprzez bezpośredni ruch ślimaka w cylindrze, albo za pomocą oddzielnego tłoka wtryskowego. W porównaniu z formowaniem ciśnieniowym, formowanie wtryskowe jest nowocześniejszą technologią i zapewnia wyższą efektywność dzięki pełnej automatyzacji procesu. Uplastycznianie materiału w jednostce wtryskowej znacząco skraca czasy nagrzewania, a zastosowanie zimnych kanałów dyszowych pozwala ograniczyć ilość odpadów do minimum. - Wytłaczanie
Podczas wytłaczania obracający się ślimak przejmuje plastyfikację wypełnionej mieszanki gumowej. Ślimak ściska i podgrzewa materiał, a następnie wytłacza go przez odpowiednią dyszę. Po przejściu przez odpowiednie jednostki kalibrujące i sieciujące, ekstrudat jest cięty na wymagane długości. Sieciowanie może odbywać się bez ciśnienia w kąpieli solnej, kanale gorącego powietrza odpornym na UHF lub w oddzielnym autoklawie.