Effetto%20del%20processo%20di%20mescolazione%20sulla%20difettosit - PowerPoint PPT Presentation

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Effetto%20del%20processo%20di%20mescolazione%20sulla%20difettosit

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Title: I test per l uniformit delle mescole Author: Proni Last modified by: Antonio Proni Created Date: 4/12/2005 11:37:35 AM Document presentation format – PowerPoint PPT presentation

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Title: Effetto%20del%20processo%20di%20mescolazione%20sulla%20difettosit

1
Effetto del processo di mescolazione sulla
difettosità delle mescole
2
Tipi di difetti

I difetti di una mescola in gomma possono essere
legati alle
Dimensioni sono specificate solitamente con
intervalli di tolleranza opportuni tenendo conto
che la gomma è un materiale flessibile
Aspetto sono i difetti che potrebbero
compromettere la funzione del prodotto o la sua
accettazione da parte del cliente. Bisogna
definire una procedura di ispezione che
identifichi un difetto e determini una serie di
azioni basate sulla severità del difetto
Funzione i test derivano dalle specifiche delle
prestazioni del prodotto. Bisogna definire metodi
di analisi ed intervalli di tolleranza legati
alle specifiche prestazionali del prodotto

3
Obiettivi della mescolazione

Trasformare la formulazione in un prodotto
I cui componenti siano perfettamente dispersi
nella matrice elastomerica
Che sia facilmente trasformabile in semilavorato
Vulcanizzi in modo efficiente ed uniforme
Esplichi le proprietà di progetto sul prodotto
finito

4
Effetto delle 4M del mixing sulla qualità del
prodotto
5
Fasi delloperazione di mixing

Plastificazione o riduzione della viscosità
Incorporazione
Distribuzione
Dispersione
Tutte queste fasi possono avvenire anche
contempora-neamente e ciascuna di queste può
essere la fase che determina la velocità del
processo

6
Riduzione della viscosità

La riduzione della viscosità avviene con tre
meccanismi interdipendenti
Aumento della temperatura causata dalla
trasformazione della energia meccanica in energia
termica
Estensione delle catene liberazione delle catene
macromolecolari aggrovigliate
Masticazione scissione delle catene
macromo-lecolari con omogeneizzazione del
materiale (gomma naturale) sia per effetto
meccanico, sia attraverso agenti chimici

7
Incorporazione

Come la viscosità e la elasticità della gomma si
riducono, la gomma scorre lungo gli additivi,
incorporandoli ed includendoli nella matrice
gommosa.
Va detto che la carica si presenta in pellets per
problemi di trasporto ed ambientali e questi
pellets vengono rotti facilmente in agglomerati
sempre più piccoli
La efficienza dellincorporazione dipende dai
flussi di gomma di ricircolo indotti nella gomma
dal mixer, che si sovrappongono ed includono i
volumi di additivi
Due sono i meccanismi proposti

8
Meccanismi per lincorporazionea)laminazione
b)spezzettamento
9
Confronto dellefficienza del mixing esponenziale
e laminare
10
Mixing dispersivo

La gomma si immobilizza negli interstizi delle
cariche e fa aumentare la viscosità della miscela
Sforzi elevati si applicano agli agglomerati di
particelle incomprimibili causandone la rottura
Questo processo si chiama mixing dispersivo e
porta le particelle da agglomerati relativamente
larghi (10-100micron) ad aggregati fino a meno di
1 micron
Queste forze si riducono progressivamente per il
rilascio della gomma occlusa dovuta alla frattura
degli agglomerati ed alla riduzione della
dimensione di essi

11
Mixing distributivo

Parallelamente si ha una riduzione di viscosità
della miscela per effetto dellaumento della
temperatura con rapida diminuzione
dellefficienza del mixing dispersivo
Il mixing distributivo avviene parallelamente al
mixing dispersivo ed è la fase in cui i frammenti
di agglomerato vengono separati ed uniformemente
distribuiti una volta che sono stati fratturati
Il grado finale della distribuzione del nero
dipendono dal tipo di nero, dalle condizioni di
mescolazione e dal tipo di gomma.
I cambiamenti in consumo di potenza della varie
fasi sono indicativi delle fasi di processo in
cui ci si trova e danno indicazioni sulle
caratteristiche del prodotto finito

12
Curva di potenza con il tempo nella
mescolazione
13
Tests per la qualità e luniformità delle
mescole

Ci sono dei test che ci danno informazioni sulla
qualità ed altri sulla consistenza del processo
di mixing
Per ciò che riguarda il primo aspetto ricordo ad
es.
1)La misura del grado di dispersione dei
filler per la dispersione si guarda quante
particelle di agglomerato sono rimaste attraverso
il SEM
Per il secondo ad es.
2) La consistenza del network del filler si
esamina con landamento del modulo in shear in
funzione dellampiezza della deformazione
(effetto Payne)

Tuttavia entrambi i tests richiedono tempi lunghi
per la esecuzione e non sono generalmente
fattibili nelle aree di produzione
Test più semplici come una una ispezione visiva
della sporcabilità o della lucentezza della
superficie della mescola tal quale e della
mescola trazionata sono più adatti a tale scopo
Oppure ci possono essere misure di moduli a due
punti vale a dire di modulo in funzione
dellampiezza di defor-mazione a 0,1 e 0,5 che
danno informazioni precise sia sulla dispersione
che sul network della carica (vedi slide
successiva riportata a due punti) od infine esami
ottici della mescola e della dispersione della
carica rispetto ad una scala di confronto
(Dispergrader).
Nella pratica industriale però per controllare le
mescole si usano i controlli rapidi ed alcuni
controlli statistici

15
Andamento del modulo G in funzione dellampiezza
di deformazione per diverse mescole
16
I controlli rapidi

Tutti i batch vengono controllati dati i rischi
con-nessi nel processo a valle se si utilizza
anche un solo batch di irregolare
Generalmente lo strumento usato per il controllo
è il reometro MDR che fornisce, attraverso la
curva reometrica, informazioni correlate con
al-cune proprietà tecnologiche della mescola e
con la processabilità allimpiego (ad es. MH ed
E)
Altri controlli(Viscosità, densità ad es.)
possono essere fatti in funzione del tipo di
mescola
I limiti vengono definiti durante la
industrializ-zazione delle singole mescole
secondo regole definite legate a metodologie di
controllo statistico del processo

17
Curva reometrica e parametri dinamici nel
controllo rapido
18
Problemi del controllo rapido

1.Correlazione tra i limiti dei controlli rapidi
e specifiche tecniche delle mescole
Il problema diventa determinare la
correlazione quantitativa fra questi parametri
(ad es. E, MH) considerando anche il fatto che
alcune caratteristiche delle mescole (ad
es.proprietà tensili) sono poco correlate alla
curva reometrica
2.Limiti di controllo e specifiche tecniche
I limiti di controllo sono legati alla capacità
qualitativa del processo utilizzato
Esiste il problema della possibile incoerenza fra
la capacità qualitativa del processo rispetto
delle specifiche tecniche (cplt 1,33)
3.Standardizzazione dei limiti di controllo
Ripetibilità e riproducibilità del test
reometrico
Limiti di controllo differenti per diversi
laboratori

19
Trend chart, control and warning limits
20
Il controllo del prodotto attraverso i
parametri di processo

Per controllare il prodotto attraverso i
parametri di processo si usano vari parametri
quali Tempo, Temperatura, Energia
Il Tempo di mixing totale da solo non è un buon
criterio per la sua scarsa riproducibilità
La curva Tempo Temperatura è importante per
prevenire la vulcanizzazione prematura nel
banbury. Comunque una sola termocop-pia può
essere insufficiente per avere la situazione
della distribuzione delle tempera-ture
allinterno del by nella mescola la
distribuzione delle temperature è allincirca
13,5C
LEnergia può essere considerata il miglior
parametro da usare per avere costanza qualitativa
e la mescola è scaricata ad una prescritta
energia totale

Altri importanti parametri sono la curva tempo-
torque ed il movimento del ram
Vanno comunque tenuti presenti altri fattori che
possono cambiare leffetto sulla mescola dei
parametri di processo come le modalità di
alimentazione del materiale, la stagnazione ecc.
E utile vedere a priori con misure di
dispersione se è più conveniente usare come
criterio di scarico la energia da sola od insieme
ad altri parametri di processo
Un sistema di controllo complessivo sulla mescola
usando i parametri di processo è la Process Point
Analysis che permette di controllare il prodotto
durante la fase di mescolazione utilizzando in
ogni istante i parametri di processo

22
Process point analysis of mixing
23
Indice di processabilità

Un modo analogo di controllare il prodotto
durante la mescolazione e di mettere a punto un
ciclo ottimale di mescolazione in laboratorio è
il metodo dellindice di processabilità
Il massimo del secondo picco di torque chiamato
anche BIT è un punto in cui la incorporazione
del nero è finita successivamente si arriva al
t oltre il quale il lavoro va a rompere le
catene polimeriche
A ciò corrisponde il massimo di die swell ed un
aumento della densità od anche della resistività
in alcuni casi (vedi seguito)

24
Correlazione fra indice di processabilità (t)e
controllo di processo
25
Conclusioni

La mescolazione può essere causa di difetti del
manufatto
Analisi fisiche semplici permettono
lindividua-zione di possibili difetti e di
rapide correzioni
Lanalisi dei parametri di processo,
lindividua-zione di intervalli di tolleranza e
la loro correzio-ne in tempo reale rappresentano
un tool impor-tante per minimizzare gli scarti

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