Podstawy przetwórstwa mieszanek kauczukowych

Podstawy przetwórstwa mieszanek…

Czy wiesz, drogi czytelniku, że i ty możesz osiągnąć finansowy sukces w branży gumowej – podobnie jak Benjamin Franklin Goodrich? Tak, tak… Nic nie stoi na przeszkodzie. Oczywiście nie chodzi o to, aby od razu zbudować wielką fabrykę opon. Zacząć można od niewielkiego warsztatu i jego podstawowego wyposażenia, zaś pierwszym krokiem może być uruchomienie produkcji gumowych wyrobów formowych. 

Jakie urządzenia i narzędzia będą nam potrzebne do rozpoczęcia działalności? Musimy postarać się o wagi o różnych zakresach ważenia (powiedzmy, że dwie), walcarkę, prasę hydrauliczną, formy wulkanizacyjne i narzędzia do ich otwierania, kilka ostrych noży oraz parę grubych rękawic roboczych. Do obróbki wykończeniowej przydadzą się ostre nożyczki, szlifierka lub tokarka.

Waga

Wagi mogą posłużyć do odważania surowców – kauczuku, napełniaczy, substancji pomocniczych, składników zespołu wulkanizacyjnego – jeśli zdecydujemy się sami sporządzać mieszanki kauczukowe. Z kolei gdy nie odpowiada nam obecność wszędobylskiej sadzy i innych pylących surowców, bądź ze względu na efektywność pracy decydujemy się na zakup mieszanek od wyspecjalizowanego wytwórcy, wagi będą wykorzystywane do przygotowywania właściwych namiarów na walcarkę oraz naważek konfekcji na wyroby.

Walcarka

Walcarki są, oprócz kalandrów, najstarszymi i najbardziej rozpowszechnionymi urządzeniami stosowanymi do obróbki kauczuków i mieszanek kauczukowych. Stanowią wyposażenie praktycznie każdego zakładu produkującego gumę. Choć na przestrzeni ponad 180 lat ulegały przeobrażeniom w wyniku wprowadzanych udoskonaleń, takich jak np. ogrzewanie/chłodzenie walców, napęd elektryczny, czy osłony i systemy bezpieczeństwa, to zasada ich działania pozostaje niezmienna od 1836 r., kiedy to zgłoszenia patentowego dokonał Edwin M. Chaffee. Składniki mieszanki wprowadza się w szczelinę pomiędzy dwa poziome, równolegle zamontowane metalowe walce, których temperaturę można regulować. Walce obracają się współbieżnie z różną prędkością – zazwyczaj stosunek ich prędkości obwodowych wynosi 1:1,15. Mieszanka kauczukowa tworzy wstęgę na tym walcu, który obraca się wolniej (zazwyczaj znajduje się on bliżej operatora).

Walcarki produkowane są w szerokim zakresie długości i średnic walców, więc możemy dobrać urządzenie adekwatnie do potrzeb. Walcarki laboratoryjne mogą mieć niewielkie wałki – o długości 10 centymetrów i średnicy 3 centymetrów. Walcarki przemysłowe posiadają walce nawet trzymetrowej długości i są w stanie przyjąć namiar 200 kilogramów mieszanki. Wielkość namiaru w dm3 obliczamy ze wzoru v=65DL, gdzie D oznacza średnicę walca przedniego, a L jego długość roboczą w metrach. Jeśli namiar jest dobrany prawidłowo, to przedni, roboczy walec urządzenia jest całkowicie pokryty przetwarzaną masą, a między walcami zbiera się jej niewielki nadmiar w postaci charakterystycznego grzebienia. 

Dla uproszczenia przyjmijmy, że posiadamy gotowe mieszanki. W takim przypadku walcarka posłuży nam do odświeżenia i podgrzania mieszanki przed dalszym przerobem oraz do formowania konfekcji. Dlaczego trzeba przeprowadzić te operacje?

Mieszanki kauczukowe przechowujemy zazwyczaj w zaciemnionych pomieszczeniach w temperaturze od -5°C do 25°C (przy czym zalecana jest temperatura 5–15°C), z dala od grzejników i innych źródeł promieniowania, aby zapobiec powstawaniu w nich nierozpuszczalnego żelu uniemożliwiającego właściwą obróbkę. Podczas składowania zachodzą jednak procesy krystalizacji kauczuku oraz migracji niskocząsteczkowych składników (plastyfikatorów, substancji ochronnych) ku powierzchni mieszanki. Dlatego przed przystąpieniem do formowania wyrobów mieszankę należy ponownie uplastycznić i zhomogenizować.

W przypadku produkcji wyrobów formowych warto przygotować odpowiednio konfekcję, czyli nadać mieszance kształt zbliżony do gniazda formy. Czynność ta pozwala zaoszczędzić czas i surowiec oraz właściwie uformować kształtki. Uplastycznioną i podgrzaną na walcarce mieszankę łatwiej się tnie i formuje w odpowiedniej wielkości wałki, kostki, czy paski. Jeśli przygotujemy naważki z tolerancją ±1,5% masy wyrobu, łatwiej nam będzie usunąć powstające podczas wulkanizacji wypływki gumy.

Obsługiwanie walcarki wymaga wprawy i pomimo, że nowoczesne urządzenia muszą posiadać odpowiednie zabezpieczenia, zalecana jest duża ostrożność. Naważkę mieszanki wprowadzamy pomiędzy maksymalnie ściśnięte walce, aby nie przeciążyć maszyny i przyspieszyć uplastycznienie surowca. Gdy jest on już podgrzany, stopniowo zwiększamy szczelinę i pozwalamy, by utworzyła się wstęga, którą kilkakrotnie ścinamy i narzucamy między walce. Czas mieszania powinien być możliwie najkrótszy.