เครื่องผสมภายในเทียบกับโรงบดแบบเปิด: การวิเคราะห์เปรียบเทียบกระบวนการแปรรูปยางพารา

การผสมยางเป็นขั้นตอนสำคัญในการผลิตผลิตภัณฑ์ยางต่างๆ เครื่องจักรหลักสองประเภทที่ใช้ในด้านนี้ ได้แก่ เครื่องผสมภายใน (เช่น เครื่องผสม Banbury) และเครื่องบดแบบสองลูกกลิ้งแบบเปิด แม้ว่าทั้งสองประเภทมีจุดประสงค์เพื่อกระจายสารเติมแต่งลงในฐานยาง แต่หลักการทำงาน ขั้นตอน และผลลัพธ์นั้นแตกต่างกันอย่างมาก บทความนี้จะอธิบายขั้นตอนการทำงานทีละขั้นตอนสำหรับแต่ละประเภท

ขั้นตอนการประมวลผลเครื่องผสมภายใน

เครื่องผสมภายในทำงานเป็นระบบผสมแบบปิดที่มีความเข้มสูง กระบวนการเริ่มต้นด้วยการอุ่นห้องผสมล่วงหน้าให้มีอุณหภูมิประมาณ 50–80°C และตรวจสอบให้แน่ใจว่าใบพัดสะอาด จากนั้นจึงป้อนพอลิเมอร์ยาง (เช่น ยางธรรมชาติหรือ SBR) ผ่านทางช่องป้อนวัสดุ ลูกสูบจะเลื่อนลงเพื่อสร้างแรงดัน และใบพัดจะเริ่มหมุนด้วยความเร็วที่แปรผันได้ (โดยทั่วไป 20–60 รอบต่อนาที) แรงเฉือนและแรงเสียดทานที่รุนแรงจะสร้างความร้อน ทำให้ยางอ่อนตัวลงภายใน 1–2 นาที

หลังจากที่โพลิเมอร์สลายตัวแล้ว ผู้ปฏิบัติงานจะยกคันโยกขึ้นและเติมสารเติมแต่งที่เป็นของแข็ง เช่น ผงคาร์บอน ซิลิกา น้ำมัน และสารช่วยในการแปรรูป ผ่านทางถังป้อนตามลำดับที่กำหนดไว้ล่วงหน้า โดยปกติแล้วจะเติมซิงค์ออกไซด์และกรดสเตียริกตามมา จากนั้นจึงเติมสารเร่งปฏิกิริยาและกำมะถันในภายหลัง (เว้นแต่จะใช้กระบวนการผสมสองขั้นตอนเพื่อหลีกเลี่ยงการไหม้) จากนั้นจะลดคันโยกลงอีกครั้ง และการผสมจะดำเนินต่อไปเป็นเวลา 3-5 นาที อุณหภูมิในห้องอาจสูงถึง 120-160 องศาเซลเซียส การแลกเปลี่ยนความร้อนที่มีประสิทธิภาพผ่านปลอกระบายความร้อนด้วยน้ำจะช่วยป้องกันความร้อนสูงเกินไป

เมื่อส่วนผสมกระจายตัวได้ที่แล้ว ผู้ปฏิบัติงานจะเปิดประตูระบายด้านล่าง และส่วนผสมที่ผสมแล้วจะถูกปล่อยออกมาเป็นก้อน ลูกกลิ้งยางซิลิโคนผลิตในประเทศจีน โดยทั่วไปแล้ววงจรทั้งหมดจะใช้เวลา 5-8 นาที เครื่องผสมภายในนี้เหมาะสำหรับการผลิตในปริมาณมาก ให้การกระจายตัวที่สม่ำเสมอ ลดฝุ่น และลดความต้องการแรงงาน อย่างไรก็ตาม ไม่สามารถรองรับส่วนผสมที่ไวต่ออุณหภูมิได้ง่ายหากไม่มีการจัดลำดับที่เหมาะสม

ขั้นตอนการแปรรูปด้วยเครื่องรีดแบบเปิด (เครื่องรีดสองลูกกลิ้ง)

โรงรีดแบบเปิดมีลูกกลิ้งแนวนอนสองตัวที่หมุนสวนทางกัน โดยสามารถปรับช่องว่างและอัตราส่วนแรงเสียดทานได้ การอุ่นลูกกลิ้งล่วงหน้าถึง 40–60°C เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการยึดเกาะ ขั้นตอนเริ่มต้นด้วยการป้อนยางดิบเข้าไปในช่องว่างระหว่างลูกกลิ้ง ยางจะก่อตัวเป็นก้อนกลิ้งและพันรอบลูกกลิ้งด้านหน้า ผู้ควบคุมโรงรีดจะตัด พับ และป้อนยางใหม่ด้วยมือเพื่อส่งเสริมการแตกตัวและการอ่อนตัว ซึ่งเป็นกระบวนการที่เรียกว่า "การรีด" ที่ใช้เวลา 3–5 นาที

จากนั้นจึงค่อยๆ เติมสารเติมแต่งลงไป ผงต่างๆ เช่น ผงคาร์บอนแบล็ก จะถูกโรยลงบนลูกกลิ้ง ในขณะที่น้ำมันจะถูกเทลงไปอย่างช้าๆ เพื่อป้องกันการลื่นไถล ต่างจากเครื่องผสมแบบปิด ผู้ปฏิบัติงานจะใช้ไม้พายหรือมีดตัดแต่งส่วนผสม พับ และขึ้นรูปเป็น "ลูกกลิ้ง" อย่างต่อเนื่องเพื่อผสมวัสดุต่างๆ เข้าด้วยกัน เพื่อให้การผสมเป็นไปอย่างทั่วถึง ผู้ปฏิบัติงานอาจทำการ "ผสมแบบไขว้" (การตัดและหมุนแผ่น) หรือ "การพับเป็นรูปสามเหลี่ยม" (การพับให้เป็นรูปสามเหลี่ยม) ช่องว่างของเครื่องบดจะค่อยๆ แคบลงเพื่อเพิ่มแรงเฉือน

เมื่อส่วนผสมทั้งหมดกระจายตัวอย่างสม่ำเสมอ (โดยทั่วไปใช้เวลา 10-20 นาที) สารประกอบจะถูกรีดออกเป็นแผ่นต่อเนื่องหรือตัดเป็นแผ่น การควบคุมอุณหภูมิเป็นแบบแมนนวล – การหมุนเวียนน้ำผ่านลูกกลิ้งจะช่วยระบายความร้อน แต่ความร้อนสูงเกินไปอาจเกิดขึ้นได้หากผสมเป็นเวลานาน โรงรีดแบบเปิดมีความยืดหยุ่นสำหรับชุดการผลิตขนาดเล็ก การเปลี่ยนสี และสารประกอบที่ไวต่อปฏิกิริยา (เช่น สารประกอบที่มีตัวเร่งปฏิกิริยาที่เร็วมาก) อย่างไรก็ตาม ต้องใช้ทักษะของผู้ปฏิบัติงานสูง ทำให้คนงานสัมผัสกับฝุ่นและความร้อน และมีประสิทธิภาพการผลิตต่ำกว่า

ความแตกต่างที่สำคัญในกระบวนการทำงาน

คุณสมบัติ: เครื่องผสมภายในแบบเปิด
เวลาในการทำงานแต่ละรอบ 5–8 นาที 10–20 นาที
ความยากง่ายในการทำงาน ต่ำ (ระบบอัตโนมัติ) สูง (ระบบใช้แรงงานคน)
การสัมผัสฝุ่นละออง น้อยมาก มาก
การควบคุมอุณหภูมิ ดีเยี่ยม (มีปลอกหุ้ม) ปานกลาง
ขนาดชุดการผลิต ขนาดใหญ่ (50–500 กก.) ขนาดเล็ก (1–50 กก.)

โดยสรุปแล้ว เครื่องผสมภายในเหมาะสำหรับงานผสมขนาดใหญ่ที่มีประสิทธิภาพและสะอาด ในขณะที่เครื่องบดแบบเปิดยังคงจำเป็นสำหรับงานผสมปริมาณน้อย สารประกอบพิเศษ และงานในห้องปฏิบัติการ โรงงานหลายแห่งใช้ทั้งสองแบบสลับกัน: การผสมภายในสำหรับการกระจายตัวเบื้องต้น ตามด้วยการบดแบบเปิดสำหรับการระบายความร้อน การเติมสารเร่งปฏิกิริยา และการขึ้นรูปแผ่นขั้นสุดท้าย การทำความเข้าใจขั้นตอนเหล่านี้ช่วยให้ผู้ผลิตสารประกอบสามารถเลือกเครื่องมือที่เหมาะสมสำหรับแต่ละงานได้