סערות יש לא רק בים. מסתבר שכל ערבוב מוצלח מצריך סערה פרטית משלו. MIXACO מסבירים על ההבדל בין ערבוב חם לקר. מה עושים עם חומרים בצפיפות נמוכה, למה גיר תורם לקירור והאם חייבים צריכת אנרגיה גבוהה לערבוב יעיל?
אחת השיטות הנפוצות בתעשייה לערבוב חומרים היא שימוש במיקסרים. אלו מהווים דרך נוחה ויעילה להטמעת תוספים והכנת תערובות הנפוצות בחומרים כדוגמת PVC. ערבוב יעיל וטוב חיוני כדי לקבל חומר איכותי ותפוקות גבוהות.
תהליך ערבוב במיקסר מורכב הרבה יותר מערבוב חומרים בקערה ופרמטרים רבים צריכים להילקח בחשבון. MIXACO, המתמחה בייצור מיקסרים וראשי ערבוב ריכזה עבורכם מדריך לערבוב יעיל.
אילו פרמטרים חשובים לקבלת ערבוב אידיאלי?
- צפיפות התערובת בצובר (blend bulk density)
- פיזור צבע אחיד
- הומוגניות
- חומר ללא מאמצים
- העדר הצטברות של לכלוך וחומרים לאורך זמן
- זרימה טובה
חם או קר? זאת השאלה!
על מנת להבין טוב יותר את האתגרים בערבוב איכותי, נפריד בין שני תהליכי ערבוב:
- ערבוב בחימום – המיקסר והערבוב יוצר חיכוך כדי להחדיר חום לתערובת. החיכוך נוצר בעיקר על ידי התכנון של כלי הערבוב, וגם מחיכוך בין חלקיקי הרכיבים בתערובת.
- ערבוב בקירור – כאן המיקסר מתוכנן כך שימנע היווצרות חום בתהליך. הוא עובד במהירות ערבוב נמוכה תוך צמצום החיכוך כאשר מנגנון מעבר הטמפרטורה הוא הולכה. ככל ששטח הפנים של המיקסר יגדל, זמן הקירור יתקצר. האתגר הוא בעמידה בתפוקות גבוהות תוך מניעת היווצרות חום.
חשוב לציין כי לא רק כלי הערבוב משפיעים על זמן הערבוב, אלא גם מרכיבי התערובת. אולם ההחלפה של מרכיבי התערובת היא מסובכת, אם בכלל אפשרית ועל כן יש להתמודד איתם מכיוונים אחרים ויצירתיים הקשורים למיקסר הערבוב.
התמודדות עם ההשפעות של רכיבי המערכת
התכונות הטבעיות של מלאנים ומרככים בתערובות PVC משפיעות על קצב הקירור. גיר לדוגמה מאיץ את קצב הקירור בזכות מוליכות תרמית הגבוהה פי 35 מזו של PVC. לעומתו, מרככים מאטים את קצב הקירור, למרות שהמוליכות התרמית שלהם זהה כמעט לזו של PVC. זאת בגלל שקיבולת החום שלהם גבוהה פי 2 מזו של PVC, כלומר הם אוגרים בתוכם יותר אנרגיית חום.
גם סוגי מייצבים שונים משפיעים על זמן הערבוב. מייצבים המכילים חומרים אורגנים מאריכים את זמן הערבוב (פוגעים בחיכוך) לעומת חומרים אנאורגנים ומתכות (משפרים חיכוך). שינוי המייצב אינו ישים ברוב המקרים ועל כן מציעה MIXACO התאמות של הלהבים במיקסר, בתכנון או בקונפיגורציה, שמגבירים את עומס המנוע ומזרימים אנרגיה לחומר (תמונה 1). אנרגיה זו מתיכה את התוספים ואז השפעתם על התערובת פוחתת.
תערובות קלות, נוזליות במיוחד, או עם טווח רחב של צפיפויות פחות מושפעות מכוח הכובד. הן נשארות בחלקו העליון של המיקסר ואינן מאפשרות ערבוב הומוגני. הנמכת הלהבים מייצרת חלל עליון גדול יותר אליו יכול החומר "לקרוס" וכך מעודדת ערבוב (תמונה 2).
המערבולת המושלמת
ערבוב טוב מאפשר קבלת חומר באיכות גבוהה ואחידה לאורך זמן. אולם את איכות הביצועים יש לשלב עם תפוקות גבוהות (כ-10 מחזורי ערבוב בשעה) ויעילות אנרגטית. על מנת להגיע לקצב כזה, חייבת להיווצר בערבוב מערבולת (vortex) מושלמת.
בערבוב אידיאלי במיקסר נוצרת מערבולת המאופיינת באזור ללא חומר בתוך מסלול זרימת החומר המעגלי, כדומה למראהו של הוריקן. אז החיכוך וכוחות הגזירה הנוצרים בין החלקיקים גבוהים ומאפשרים ערבוב איכותי.
התכנון המכאני ומהירות הראש של המיקסר קובעים את אופי המערבולת. הלהב התחתון דוחף את החומר בעיקר למעלה ולצדדים (תמונה 3A) והכלים המרכזיים ומהירות הסיבוב מייצרים כוח צנטריפוגלי (תמונה 3B). למעשה החומר נלחץ אל קירות הכלי ובמרכז נוצר ואקום. החומר נגרר אל הפיר ונדחף למטה (תמונה 3C) ונוצרת המערבולת. תוך כדי התהליך נוצרות גם מערבולות ספונטניות שמייצרות חיכוך ומשפרות את הערבוב.
איך שולטים בתכונות המערבולת?
- עיצוב הלהבים.
- מהירות ראש המיקסר: במהירות נמוכה מדי (פחות מ-20 מטר לשניה) לא יווצר ואקום במרכז הכלי, והמיקסר עלול לרטוט בחוזקה. מנגד במהירות גבוהה מדי החומר ינוע בחוזקה למעלה ולצדדים ויווצר ואקום גדול מדי במרכז, ללא תנועה מעלה-מטה. זה נקרא "ערבוב דונאט" והוא פוגע באיכות החומר. מומלץ להיעזר בידע שנצבר ב- MIXACO לקבלת המלצה על המהירות הרצויה.
- אחוז מילוי הכלי: במילוי חסר החומר יישאר בחלק העליון של הכלי, וכלי הערבוב כמעט ולא ייגעו בו. מנגד, מילוי עודף לא משאיר מספיק מקום לתנועה של המערבולת, במיוחד בחימום כשחלקיקי ה-PVC מתנפחים. MIXACO ממליצים על מילוי של 85% מנפח הכלי.
חייבים צריכת אנרגיה גבוהה לערבוב יעיל?
צריכת האנרגיה ועומס המנוע המושפע מחיכוך הלהבים על גבי חומר הגלם, נותנים אינדיקציה למפעיל הציוד על הכוח המושקע בערבוב וחימום החומר. בעקבות ניסיונות שערכה MIXACO היא מצביעה על כך שטעות נפוצה לחשוב שיש קשר בין צריכת האנרגיה לזמן הערבוב. אם כך, מה משפיע על זמן הערבוב? לשאלה זו מספר גורמים: חומרי הגלם, המוליכות הטרמית שלהם וכוחות הגזירה והחיכוך (המוצגים על ידי עומס המנוע).
50 שנים של ערבוב
ב-MIXACO חיים ונושמים מערכות ערבוב כבר יותר מ-50 שנים. "ראשי הערבוב ומערכת הלהבים שלנו ייחודיים", אומרים בחברה. "יחד עם ליווי וייעוץ מקצועי נוכל לעזור לכם להגשים את יעדכם להגיע לחומרים האיכותיים ביותר תוך שיפור התפוקות והרווחיות".
למידע נוסף:
רונה, שי ברקאי, 052-555-2914, [email protected]
