Walcarki dwuwalcowe laboratoryjne do polimerów i gumy

Walcarki jako urządzenia pomiarowe do badania tworzyw termoplastycznych i gumy.

Walcarki są urządzeniami stosowanymi w przetwórstwie tworzyw termoplastycznych i gumy oraz jako precyzyjne narzędzia pomiarowe w badaniach naukowych. Służą do oceny właściwości reologicznych, mechanicznych oraz przetwórczych materiałów, umożliwiając analizę ich zachowania w warunkach zbliżonych do rzeczywistych procesów przemysłowych.

Tworzywa termoplastyczne i guma są podstawowymi materiałami używanymi w szerokim spektrum zastosowań przemysłowych. Właściwości tych materiałów, takie jak elastyczność, wytrzymałość mechaniczna oraz stabilność termiczna, mają kluczowe znaczenie dla ich przydatności w różnych aplikacjach. Walcarki są wykorzystywane jako urządzenia laboratoryjne, które umożliwiają badanie i optymalizację właściwości przetwórczych oraz mechanicznych tworzyw termoplastycznych i gumy.

Walcarki - zastosowanie, budowa i znaczenie w badaniach materiałowych.

Walcarki laboratoryjne są specjalistycznymi urządzeniami wykorzystywanymi w laboratoriach badawczych, jednostkach naukowych oraz działach kontroli jakości w przemyśle. Ich głównym zadaniem jest precyzyjne walcowanie materiałów – najczęściej, gumy lub tworzyw sztucznych – w warunkach laboratoryjnych, umożliwiających kontrolę parametrów procesu oraz analizę właściwości uzyskanych próbek.

Materiał (tworzywo termoplastyczne lub guma) jest wprowadzany pomiędzy walce, gdzie poddawany jest działaniu sił mechanicznych oraz ogrzewaniu. Proces ten prowadzi do deformacji materiału, umożliwiając badanie jego właściwości reologicznych, takich jak płynność, lepkość oraz właściwości mechanicznych, takich jak wytrzymałość na rozciąganie i ściskanie.

Walcarki są wyposażone w zaawansowane systemy pomiarowe mogą monitorować takie parametry jak siła nacisku, temperatura walców, prędkość obrotowa oraz grubość powstałej warstwy materiału. Te dane są kluczowe do precyzyjnej analizy zachowania materiału podczas przetwarzania.

Dzięki walcarkom można wprowadzać zmiany w składzie mieszanek polimerowych lub gumowych, w celu poprawy ich właściwości przetwórczych, takich jak elastyczność, wytrzymałość czy odporność na starzenie. Pozwala to na dostosowanie materiałów do specyficznych wymagań aplikacyjnych.

Walcarki są również stosowane w badaniach nad kompozytami polimerowymi, gdzie pozwalają na homogenizację materiałów i badanie wpływu różnych dodatków na właściwości końcowego produktu. Walcarki mogą być stosowane do szerokiej gamy materiałów, w tym tworzyw termoplastycznych, gumy, kompozytów oraz mieszanek polimerowych. Dzięki regulacji parametrów procesu, mogą symulować różnorodne warunki przetwórcze. Walcarki pozwalają na dokładną kontrolę warunków, takich jak temperatura i prędkość walcowania, co jest kluczowe do uzyskania powtarzalnych wyników oraz do dokładnej analizy właściwości materiałów.

Walcarki, poza tradycyjnym zastosowaniem w przetwórstwie tworzyw termoplastycznych i gumy, pełnią również istotną rolę jako urządzenia pomiarowe w badaniach materiałowych. Dzięki możliwości precyzyjnej kontroli warunków przetwarzania, walcarki umożliwiają analizę właściwości reologicznych, mechanicznych i przetwórczych materiałów.

Czym są walcarki laboratoryjne?

Walcarka laboratoryjna to pomniejszona wersja walcarki przemysłowej, zaprojektowana z myślą o pracy na niewielkich próbkach materiału. Urządzenie składa się zazwyczaj z dwóch lub więcej walców obracających się w przeciwnych kierunkach, pomiędzy którymi przepuszczany jest materiał. Regulacja szczeliny między walcami pozwala na kontrolę grubości i struktury obrabianej próbki.

Budowa i zasada działania walcarki.

Podstawowe elementy walcarki laboratoryjnej obejmują:

• walce robocze wykonane z wysokowytrzymałych materiałów (np. stali narzędziowej),
• napęd mechaniczny lub elektryczny, zapewniający stabilną prędkość obrotową,
• mechanizm regulacji szczeliny walców, często o bardzo wysokiej precyzji,
• system sterowania, który w nowoczesnych modelach może być cyfrowy.

Zasada działania polega na stopniowym zgniataniu materiału poprzez jego wielokrotne przeprowadzanie pomiędzy walcami, co prowadzi do zmniejszenia grubości, zmiany struktury krystalicznej lub uzyskania pożądanych właściwości mechanicznych. Walcarki laboratoryjne odgrywają ważną rolę w badaniach nad materiałami oraz w rozwoju nowoczesnych technologii obróbki plastycznej. Dzięki nim możliwe jest prowadzenie precyzyjnych eksperymentów, optymalizacja procesów produkcyjnych oraz podnoszenie jakości wyrobów końcowych. Ich wszechstronność i dokładność sprawiają, że są nieodzownym elementem wyposażenia nowoczesnych laboratoriów badawczych.

W walcarkach kluczowe są cechy, które zapewniają precyzję, powtarzalność i bezpieczeństwo procesu, a także możliwość wiernego odwzorowania warunków przemysłowych. Najważniejsze aspekty to:

Walcarki LM-150/320, LM-200/400, LM-250/500, dedykowane pod polimery i gumę:

• Charakterystyka: Dzięki zastosowaniu masywnych korpusów i serwonapędów B&R, maszyny te utrzymują zadaną szczelinę nawet przy maksymalnym oporze materiału. Tensometryczny pomiar pozwala na ciągły monitoring tych sił, co chroni maszynę przed przekroczeniem granicy plastyczności stali walców.
• Kompensacja szczeliny roboczej: Modele LM posiadają mechanizm kompensacji odległości między walcami w zależności od ich temperatury. Jest to kluczowa cecha, która zapobiega zmianom grubości próbki podczas nagrzewania się maszyny. Jest to funkcja bardzo ceniona przy produkcji bardzo cienkich folii, gdzie zmiana temperatury o 10 stopni mogłaby "zamknąć" szczelinę.
• Precyzyjna kontrola parametrów: Urządzenia oferują w pełni niezależną regulację prędkości obrotowej każdego walca (fricion) oraz zaawansowane systemy grzewczo-chłodzące, co pozwala na bardzo precyzyjne odwzorowanie procesów przemysłowych w skali mikro.
• Automatyczne rozwieranie walców: SiTech3D duży nacisk kładzie się na fakt, że po naciśnięciu przycisku bezpieczeństwa walce nie tylko się zatrzymują, ale automatycznie odsuwają od siebie na bezpieczną odległość. Jest to funkcja o kluczowym znaczeniu w razie wypadku (ułatwia uwolnienie dłoni).
• Kompensacja szczeliny jako element bezpieczeństwa: Precyzyjny system kompensacji szczeliny w SiTech3D nie tylko wpływa na jakość, ale zapobiega niekontrolowanemu wzrostowi sił działających na łożyska i walce, co chroni strukturę maszyny przed uszkodzeniem. Zastosowanie sterowników B&R pozwala na bardzo wysoką częstotliwość próbkowania danych. W maszynach, które nie mają tak szybkiego procesora, pomiar siły może być spóźniony o ułamek sekundy, co przy ogromnych siłach może być krytyczne. Połączenie tensometrów z szybkim sterowaniem cyfrowym robi z tej maszyny urządzenie klasy premium. Ten pomiar siły to nie tylko statystyka, to aktywna tarcza (Active Protection). Jeśli do szczeliny wpadnie coś, system w ułamku sekundy wykryje skok siły (pik na tensometrze). Zamiast zniszczyć łożyska lub wygiąć walce, sterownik B&R natychmiast rozsunie walce na maksymalną szerokość i zatrzyma napęd.
• Pomiary reologiczne: Kładziemy ogromny nacisk na pomiary reologiczne. Walcarki LM oferują pomiar momentu obrotowego na każdym walcu oraz czujniki siły nacisku na łożyska, co czyni walcarkę instrumentem pomiarom wym, a nie tylko mieszarką. Dzięki tensometrom (pomiarowi siły), badacz nie tylko patrzy na to, czy materiał się wymieszał. Widzi na wykresie w czasie rzeczywistym:
  • Moment przejścia fazowego: Kiedy guma zaczyna "płynąć", siła gwałtownie spada.
  • Lepkość materiału: Im większa siła rozwierająca przy danej szczelinie, tym większa lepkość mieszanki.
  • Powtarzalność: Możesz zapisać w systemie (np. przez wspomniany OPC UA), że dana mieszanka przy szczelinie 0,5 mm generuje 50 kN siły. Jeśli kolejna partia generuje 60 kN, od razu wiesz, że skład surowców jest inny.
• Precyzja wykonania: Ekstremalnie precyzyjne wykonanie. Walce są pokryte warstwą chromu technicznego oraz trzy razy szlifowane oraz polerowane.
• Wysoka dopuszczalna siła: Walcarki laboratoryjne LM są zaprojektowane tak, aby wytrzymywać siły rzędu kilkuset kiloniutonów (kN). Pozwala to na bezpieczną pracę z bardzo sztywnymi materiałami, takimi jak twarde mieszanki gumowe czy kompozyty techniczne.
• Mechanizm napędowy: Walcarki te wykorzystują mocne napędy, które potrafią przezwyciężyć opór materiału znajdującego się w szczelinie.
• Precyzyjna kontrola grubości: Możesz płynnie zmieniać parametry procesu bez konieczności zatrzymywania maszyny i usuwania materiału. Jest to kluczowe przy testowaniu różnych stopni ścinania materiału w jednym cyklu badawczym. Regulacja szczeliny pod pełnym obciążeniem w świecie inżynierii jest wyzwaniem. Wyobraź sobie, że między walcami znajduje się twarda guma lub gęsty kompozyt, który generuje nacisk rzędu kilku lub kilkunastu ton. Aby w takim momencie silnik był w stanie precyzyjnie przesunąć walec o 0,1 mm, konstrukcja musi być sztywna, a napędy potężne. Możliwość zmiany szczeliny "w locie" pozwala symulować procesy ciągłe. Możesz zacząć od szerokiego rozstawu, aby wstępnie wymieszać składniki, a potem płynnie schodzić do bardzo wąskiej szczeliny, by uzyskać idealnie gładką folię. To wszystko w jednym cyklu, bez zdejmowania materiału z walców.
• Lab 4.0 (Laboratorium 4.0) to koncepcja cyfrowej transformacji laboratoriów, będąca odpowiednikiem Przemysłu 4.0 w sferze badawczo-rozwojowej i kontroli jakości. Polega ona na pełnej integracji urządzeń, oprogramowania i procesów w jeden inteligentny ekosystem. Wspieramy OPC UA, traktując je jako standardowy "most" do systemów nadrzędnych (MES/LIMS). Warstwa komunikacyjna dla klienta jest zgodna z Lab 4.0. Dzięki zastosowaniu pełnego stosu technologicznego B&R, walcarki SiTech3D są "przezroczyste" dla informatyków przemysłowych.