Wie kann man das Problem der klebenden Mischwalze lösen?

Beim Mischen von Kautschuk und Kunststoffen mit einem offenen Walzwerk wird die Produktionseffizienz durch das Problem des Festklebens der Walzen nicht nur stark gebremst, sondern auch die Reinigung ist zeit- und arbeitsintensiv. Darüber hinaus kann das wiederholte Festkleben von Walzen zu einer lokalen Überhitzung der Gummimischung führen, wodurch die Mischqualität beeinträchtigt wird. Warum also kleben Walzen? In den meisten Fällen liegt es an einem Missverhältnis zwischen drei zentralen Parametern: Temperatur, Drehgeschwindigkeit und Walzenspalt. Diese werden im Folgenden im Detail analysiert.

I. Die Temperatur: Der direkteste Einflußfaktor

Eine unsachgemäße Steuerung der Walzentemperatur ist der Hauptgrund dafür, dass die Gummimischung an den Walzen klebt.

Wenn die Temperatur der Walze zu hoch ist, steigt die Temperatur der Gummimischung an der Kontaktfläche mit der Walze schnell an. Die Viskosität der Gummimischung in der Nähe der Walze nimmt ab, und ihre Fließfähigkeit nimmt zu, so dass sie leicht in die mikroskopisch kleinen Vertiefungen der Walze eindringen und dort haften kann. Dies gilt insbesondere für Kautschuke mit einer von Natur aus hohen Viskosität, wie Naturkautschuk und Styrol-Butadien-Kautschuk, bei denen die Gefahr des Verklebens mit den Walzen bei hohen Temperaturen größer ist.

Wenn die Temperatur der Walze zu niedrig ist, nimmt die Härte der Gummimischung zu und ihre Fließfähigkeit ab, so dass sie sich an den Walzenspalten ansammelt und stagniert. Bei wiederholtem Taumeln neigt sie außerdem dazu, an der Walzenoberfläche zu kleben.

Anpassungsempfehlungen:

Die Temperatur der vorderen Walze sollte im Allgemeinen 5-10 °C niedriger sein als die der hinteren Walze, damit die Gummimischung die vordere Walze besser beschichten kann.

Verschiedene Kautschuktypen haben ihre eigenen geeigneten Temperaturfenster: Naturkautschuk wird im Allgemeinen bei 50-60 °C kontrolliert; Nitrilkautschuk muss sogar noch niedriger sein, bei 40-50 °C; und Chloroprenkautschuk sollte 50 °C nicht überschreiten.

Wenn die Walze bereits verklebt ist, können Sie versuchen, eine kleine Menge Stearinsäure oder ein Trennmittel auf die Walzenoberfläche aufzutragen, aber das ist nur eine vorübergehende Maßnahme. Um das Problem grundlegend zu lösen, müssen Sie die Temperatur anpassen.

II. Rotationsgeschwindigkeit und Geschwindigkeitsverhältnis: Ein zweischneidiges Schwert der Scherkraft

Die Rotationsgeschwindigkeit der Walzen und das Geschwindigkeitsverhältnis zwischen der vorderen und der hinteren Walze bestimmen die Größe der Scherkraft, die auf die Gummimischung einwirkt.

Wenn das Geschwindigkeitsverhältnis zu hoch ist, ist die Scherkraft zu groß, was zu einer schnellen Wärmeentwicklung führt. Dies verursacht eine starke Reibung zwischen der Gummimischung und den Walzen, was zu einem erheblichen lokalen Temperaturanstieg führt und die Gefahr des Festklebens der Walzen beim Mischen erhöht.

Ist das Geschwindigkeitsverhältnis zu niedrig, ist die Scherkraft unzureichend, was zu einer schlechten Dispersion der Mischungsbestandteile und einem unzureichenden Taumeln der Gummimischung auf den Walzen führt, was ebenfalls leicht zu einer lokalen Verklebung führt.

Anpassungsempfehlungen:

Die üblicherweise verwendeten Drehzahlverhältnisse für offene Mühlen liegen zwischen 1:1,1 und 1:1,3. Ein etwas höheres Drehzahlverhältnis ist für das Plastifizieren akzeptabel, während ein etwas niedrigeres Verhältnis für das Mischen vorzuziehen ist.

Wenn die Walzen festkleben, kann die Drehzahl entsprechend reduziert werden, um die durch die Scherung erzeugte Wärme zu verringern.

Wenn sich die Gummimischung bereits um die Walzen gewickelt hat, aber an der Unterseite ein Schlupf auftritt, kann das Geschwindigkeitsverhältnis fein abgestimmt werden, um den Vorschub zu verbessern.

III. Walzenspalt (Spielraum): Der “Regulator” des Gummimischungsbestands

Die Größe des Walzenspaltes hat einen direkten Einfluss auf die Menge der angesammelten Gummimischung und den Druckzustand am Walzenspalt.

Ist der Walzenspalt zu klein, sinkt der Durchsatz der Gummimischung, der angesammelte Gummi taumelt nicht ausreichend, und die Verweilzeit am Walzenspalt ist kurz, was einen Wärmestau begünstigt, so dass die Gummimischung an der Walze kleben bleibt.

Wenn der Walzenspalt zu groß ist, sammelt sich zu viel Gummi an, und die Gummimischung faltet sich immer wieder am Walzenspalt, kann aber nicht reibungslos durchlaufen, was zu einem übermäßigen lokalen Druck führt, der auch zum Verkleben der Gummimischung mit der Walze führen kann.

Anpassungsempfehlungen:

In der Anfangsphase des Mischens kann der Walzenspalt etwas größer sein und bei 3-5 mm gehalten werden, um den Eintritt der Gummimischung und die Zugabe von Mischungsmitteln zu erleichtern.

Verringern Sie nach der Zugabe von Füllstoffen den Walzenspalt schrittweise auf 1-2 mm, um die Scherdispergierung zu verbessern.

Wenn die Walze klebt, versuchen Sie, den Walzenspalt entsprechend zu vergrößern, um den Druck auf die angesammelte Gummimischung zu verringern.

IV. Koordinierte Anpassung von drei Schlüsselfaktoren

Temperatur, Rotationsgeschwindigkeit und Walzenspalt sind keine isolierten Variablen, sondern beeinflussen sich gegenseitig. Zum Beispiel:

• Wenn die Walzentemperatur zu hoch ist, kann die Drehzahl entsprechend reduziert werden, um die durch das Scheren erzeugte Wärme zu verringern.
• Wenn das Geschwindigkeitsverhältnis groß ist, sollte die Walzentemperatur entsprechend reduziert werden, um den Effekt der Reibungserwärmung auszugleichen.
• Wenn der Walzenspalt verkleinert wird, verringert sich die Menge des durchlaufenden Gummimaterials. In diesem Fall kann die Rotationsgeschwindigkeit fein abgestimmt werden, um eine gleichmäßige Materialzufuhr zu gewährleisten.
• Bei Problemen mit dem Mischen und dem Anhaften an den Walzen wird empfohlen, die einzelnen Faktoren in der folgenden Reihenfolge zu überprüfen: zuerst die Temperatur, dann den Walzenspalt und schließlich die Geschwindigkeit.

V. Andere Einflussfaktoren

Neben den drei oben genannten Faktoren können auch die folgenden Faktoren zum Verkleben der Rollen führen:

• Formulierung der Gummimischung: Ein zu hoher Anteil an Füllöl und ein ungeeignetes Verhältnis bestimmter polarer Additive erhöht die Wahrscheinlichkeit des Festklebens von Walzen.
• Zustand der Walzenoberfläche: Verschleiß der Walzenoberfläche, Kratzer oder Abblättern von Chrom erhöhen das Risiko des Festklebens der Walzen erheblich.
• Reihenfolge der Zugabe: Eine zu frühe Zugabe des Weichmachers weicht die Gummimischung auf und erleichtert das Anhaften der Walze; eine zu späte Zugabe führt zu einer schlechten Dispersion.