Mikser pomiarowy do badań polimerów oraz innych materiałów.

Mikser pomiarowy do badań materiałów w warunkach laboratoryjnych

Miksery pomiarowe SiTech3D SMM-30 i SMX 30-60 są przeznaczone do badań materiałów podczas mieszania wsadowego, ugniatania i uplastyczniania w warunkach laboratoryjnych. W praktyce urządzenie pełni funkcję reometru momentu obrotowego, umożliwiając analizę zachowania materiału pod wpływem temperatury, energii ścinania i czasu procesu. Tego typu badania są wykorzystywane w pracach badawczo-rozwojowych, przygotowaniu formulacji, analizach porównawczych oraz w kontroli jakości.

Podstawą działania urządzenia jest termostatowana komora robocza z dwoma rotorami uplastyczniającymi materiał. W trakcie testu możliwa jest ciągła rejestracja momentu obrotowego rotorów oraz temperatury, co pozwala analizować przebieg stapiania, homogenizacji, stabilność procesu i wpływ dodatków na zachowanie mieszaniny. Dzięki temu użytkownik otrzymuje nie tylko materiał po wymieszaniu, ale również pełniejszą informację o dynamice procesu i odpowiedzi materiału na zadane warunki pracy.

Konstrukcja i parametry pracy

W zależności od konfiguracji dostępne są dwa warianty urządzenia: SMM-30 z komorą roboczą o objętości 30 cm3 oraz SMX 30-60 z komorą o objętości 30-60 cm3. Maksymalna prędkość obrotowa rotorów wynosi 200 obr./min, a maksymalny moment obrotowy 200 Nm. Urządzenia są przystosowane do pracy w temperaturze do 400°C, co pozwala prowadzić badania szerokiej grupy materiałów wymagających kontrolowanego mieszania w małej skali.

Kontrola temperatury komory roboczej realizowana jest przez zaawansowany cyfrowy sterownik PID. Układ pracuje w trzech strefach kontroli temperatury i może wykorzystywać czujniki Pt100 lub termopary. Standardowa rozdzielczość pomiaru temperatury wynosi 16 bit i 0,1°C, z opcją rozszerzenia do 24 bit i 0,01°C. Chłodzenie komory może być realizowane powietrzem lub wodą, co ułatwia dopasowanie konfiguracji do charakteru badania i rodzaju materiału.

Napęd, pomiar i sterowanie

Miksery wykorzystują serwonapęd zapewniający precyzyjną regulację prędkości obrotowej rotorów oraz stabilną pracę w całym zakresie testu. Układ pomiarowy umożliwia cyfrowy pomiar momentu obrotowego rotorów oraz monitoring parametrów pracy silnika napędowego. Takie rozwiązanie pozwala wiarygodnie oceniać opór mieszania, zmiany lepkości procesowej i wpływ formulacji na przebieg testu.

Za sterowanie urządzeniem odpowiada sterownik PLC współpracujący z ekranem dotykowym 5,7 lub 10 cali. Urządzenie umożliwia archiwizację receptur, zapis mierzonych parametrów na nośniku USB oraz na serwerze, a także komunikację przez Ethernet TCP/IP, Powerlink i OPC UA. Dostępne jest również zdalne sterowanie przez WiFi. Taka architektura ułatwia integrację z nowoczesnym środowiskiem laboratoryjnym i przemysłowym.

Znaczenie badawcze i technologiczne

Mikser pomiarowy jest narzędziem szczególnie przydatnym tam, gdzie konieczna jest ocena wpływu dodatków, napełniaczy, pigmentów, modyfikatorów, stabilizatorów lub innych składników formulacji na przebieg mieszania i uplastyczniania. Analiza przebiegu momentu obrotowego oraz temperatury w czasie pozwala porównywać receptury, badać powtarzalność partii materiału, oceniać stabilność procesu oraz identyfikować zmiany, które nie zawsze są widoczne w ocenie gotowej próbki.

Urządzenie może być wykorzystywane do badań termoplastów, duroplastów, elastomerów, mas ceramicznych, pigmentów, wypełniaczy oraz innych materiałów dających się uplastyczniać i mieszać w warunkach laboratoryjnych. W zależności od konfiguracji i doboru rotorów mikser może wspierać zarówno badania formulacyjne, jak i rutynowe zadania kontroli jakości.

Rotory i dopasowanie do materiału

W systemie mieszalnika pomiarowego duże znaczenie ma geometria rotorów, ponieważ wpływa ona na intensywność ścinania, sposób transportu materiału w komorze i poziom homogenizacji. W zależności od rodzaju materiału i celu badania mogą być stosowane różne typy rotorów, przeznaczone odpowiednio do termoplastów, materiałów o wyższym momencie obrotowym, elastomerów oraz wybranych układów specjalnych. Dzięki temu urządzenie może być dopasowane do specyfiki badanego materiału i wymagań procesu laboratoryjnego.

Zastosowania

Miksery pomiarowe SiTech3D znajdują zastosowanie w laboratoriach R&D, działach technologicznych, jednostkach badawczych i kontroli jakości. Mogą być wykorzystywane do opracowywania nowych formulacji, badań compoundingu laboratoryjnego, oceny wpływu dodatków funkcjonalnych, porównywania partii surowców oraz przygotowania materiału do dalszych analiz termicznych, mechanicznych i strukturalnych.

Rodzaje rotorów do mieszalników pomiarowych.

Rotory są podstawowym elementem systemu mieszalników pomiarowych. Różne typy konstrukcyjne wirników są przeznaczone do różnych procesów mieszania i bezpośrednio wpływają na jakość produktów, wydajność i zużycie energii. Wirniki wykonane są ze specjalnej stali, przeciwbieżność względem siebie oraz różnica prędkości 3: 2 zapewnia doskonałe mieszanie i dobrą charakterystykę mieszania i ścinania.

• Rotor typu roller:       Zwykle służy do testowania materiałów termoplastycznych i mieszania z dodatkami.

• Rotor typu cam:        Zwykle stosuje się go do testowania polimerów termoplastycznych, kompozytów ceramicznych, żywności i innych materiałów o wysokim momencie obrotowym.

• Rotor typu Banbury: Jest zwykle używany do testowania naturalnych i syntetycznych elastomerów pod kątem płynięcia i utwardzania, mieszając z dodatkami.

• Rotor typu Sigma:    Jest zwykle używany do testowania żywności, leków i materiałów, które mają niskiego momentu obrotowego.

• Rotor typu delta:      Zwykle stosuje się go do testowania sieciujących polimerów termoutwardzalnych.

Rys.1 Rotory mieszalników pomiarowych (Measuring Mixers).