Why Do Customers Always Complain About Caking & Burning? – The Critical Role of Hardness
“Last month, a client processed Shore A50 TPE in a vertical silo mixer – it fused into basketball-sized lumps in under 10 minutes, destroying 5 tons of material…” With over 20 years in this industry, we at Rumtoo-Maschine have learned one undeniable truth: matching mixer speed and type to Shore hardness isn’t optional—it’s essential for operational success and cost efficiency.
Understanding Material Hardness: The Foundation of Proper Mixer Selection
Material hardness, typically measured on the Shore scale, dictates how a polymer will behave during mixing. Misjudging this can lead to thermal degradation, material waste, and equipment damage.
- Shore A Scale: Used for elastomers and soft plastics (0A-100A), where lower values indicate softer materials.
- Shore D Scale: Applied to rigid plastics (0D-100D), with higher values representing harder materials.
- Critical Threshold: Shore A80 serves as the crucial dividing line in equipment selection:
- Materials >A80: May be processed in vertical mixers with caution
- Materials ≤A80: Require horizontal mixers for proper processing
Why Vertical Silo Mixers Become Destructive for Soft Materials
The Physics of Material Destruction:
Vertical silo mixers operate at high speeds that generate excessive friction and heat when processing softer materials:
- Blade tip speed ≈ 18m/s (calculated from 350rpm rotation)
- Localized temperature >120°C at contact points
- Centrifugal force > 200G at wall surface
Three Primary Risks for Soft Materials (≤A80)
| Risk Factor | Physics Mechanism | Real-World Consequence |
|---|---|---|
| Thermal Degradation | Friction heat > melting point | TPU-A65 yellowed at 110°C |
| Centrifugal Wall-Adhesion | 350rpm G-force > material adhesion | 80% silicone A30 stuck to walls |
| Molecular Fracture | Shear rate > polymer chain strength | SEBS gel A10 disintegrated |
Costly Lesson: An auto sealant manufacturer lost ¥800,000 when EPDM-A65 pre-cured in a vertical silo mixer. This demonstrates why vertical mixing machines should never be used for elastomers and soft plastics below Shore A80.
How Horizontal Mixers and Ribbon Blenders Preserve Material Integrity
Core Design Advantages:
Horizontal mixers from Rumtoo-Maschine utilize a gentle, efficient material flow process: Bottom → Ribbon lift → Top cascading → Axial dispersion → Counter-flow mixing → Repeat.
Key Preservation Mechanisms
Gentle Processing:
- Maximum temperature rise: <40°C (vs. 115°C in vertical mixers)
- Shear force reduction: 92% compared to vertical systems
Superior Material Flow Efficiency:
- 8-10 complete turnovers/minute
- Zero dead zones guaranteed for consistent mixing
Material Structure Preservation:
- Fiber retention: >1.2mm in 30% GF-TPV
- Foam integrity: 99.3% pore retention in EVA-A28
The Hardness-Equipment Compatibility Matrix
Materials to Avoid in High-Speed Vertical Silo Mixers
| Materialtyp | Hardness Range | Risk Assessment |
|---|---|---|
| Silicone Rubber | A10-A40 | Permanent hardening → material scrap |
| TPE Ultra-Soft | A0-A30 | Fusion into solid mass |
| EVA Foam | A25-A50 | Zellkollaps → Elastizitätsverlust |
| Flexibles PVC | A50-A70 | Weichmittelverdunstung → Sprödigkeit |
Für Vertikalmischer geeignete Materialien (Mit strenger Temperaturkontrolle)
| Materialtyp | Härte | Maximale Chargenzeit |
|---|---|---|
| 30% GF-PP | D85 | 8 Minuten |
| Starres TPU | 95A | 6 Minuten |
| PC/ABS-Legierung | R115 | 10 Minuten |
Wichtige Fragen zur richtigen Mischerauswahl
1. Welche Maschine eignet sich für mein spezifisches Material?
Entscheidungsprotokoll:
- Messen Sie die Materialhärte präzise mit einem Shore-Härteprüfer
- Bei Härte ≤80 Shore A: Wählen Sie einen Bandmischer oder Horizontalmischer
- Bei Härte ≥85 Shore A/D: Berücksichtigen Sie einen Vertikalsilo-Mischer mit Temperaturüberwachung
- Kritischer Übergangsbereich (A75-A85): Führen Sie vor der Entscheidung umfassende Materialtests durch
2. Sind Horizontalmischer nicht zu langsam für Produktionsbedürfnisse?
Vergleich der Homogenisierungszeit:
| Materialtyp | Zeit für Horizontalmischer | Ergebnis Vertikalsilo-Mischer |
|---|---|---|
| TPV-A60 | 8 Minuten | FEHLGESCHLAGEN (Materialdegradation) |
| HIPS R110 | 15 Minuten | 6 Minuten (akzeptabel) |
| LDPE-A65 | 10 Minuten | 4 Minuten (mit Degradation) |
⚠️ Wichtiger Hinweis: Weiche Materialien und bestimmte Pulver können in vertikalen Silomischern nicht ordnungsgemäß homogenisiert werden, ohne das Material zu beschädigen.
3. Was habe ich bereits die falsche Ausrüstung gekauft?
Schadensbegrenzungsmaßnahmen:
| Lösung | Kostenschätzung | Wirksamkeit | Nachteile |
|---|---|---|---|
| Flüssigstickstoffkühlung | $20,000+ | Mittel | 30% Kapazitätsreduzierung |
| Batchgrößenbegrenzung (30%) | $0 | Niedrig | 50% Durchsatzverlust |
| Umrüstung auf horizontales System | $50,000-$150,000 | Hoch | Typischerweise 14-monatige Amortisation |
Häufig gestellte Fragen
F: Wie oft sollte ich die Materialhärte für Mischprozesse testen?
A: Testen Sie die Härte bei jeder neuen Materialcharge und bei jedem Lieferantenwechsel. Materialeigenschaften können sich zwischen Chargen erheblich unterscheiden und die Mischleistung beeinflussen.
F: Kann ich einen vertikalen Mischer anpassen, um weichere Materialien zu verarbeiten?
A: Obwohl begrenzte Modifikationen wie reduzierte Blattgeschwindigkeit oder Kühljacken helfen können, bieten sie selten vollständige Lösungen. Das grundlegende Design vertikaler Mischer schafft inhärente Herausforderungen für weiche Materialien.
F: Was ist die typische Amortisationsdauer bei der Aufrüstung auf den richtigen Mischertyp?
A: Die meisten Betriebe erreichen eine Amortisation innerhalb von 12-18 Monaten durch reduzierten Materialabfall, geringeren Energieverbrauch und verringerte Stillstandszeiten. Rumtoo-Maschine hat dokumentierte Fälle, in denen Unternehmen die Kosten in unter einem Jahr wiedererlangt haben.
F: Wie beeinflusst die Umgebungstemperatur die Mischerauswahl?
A: Höhere Umgebungstemperaturen verstärken die Wärmeentwicklung in vertikalen Mischern. In warmen Klimazonen oder nicht klimatisierten Anlagen kann die Schwelle zum Wechsel zu horizontalen Mischern bis zu Shore A85 betragen.
F: Gibt es hybride Systeme, die sowohl weiche als auch harte Materialien effektiv verarbeiten können?
A: Einige fortschrittliche Systeme von Rumtoo-Maschine bieten variable Geschwindigkeitsregelungen und Kühlmöglichkeiten, die eine breitere Materialkompatibilität gewährleisten, aber spezialisierte Ausrüstung liefert in der Regel überlegene Ergebnisse für bestimmte Materialbereiche.
Fazit: Durch Erfahrung gelernte Lektionen
“Nachdem wir erlebt haben, wie Shore A35-Silikon in einem vertikalen Mischer verkohlt, wir bei" Rumtoo-Maschine reached a fundamental understanding:
MATERIAL HARDNESS = EQUIPMENT SELECTION LAW
MIXER RPM = MATERIAL PRESERVATION OR DESTRUCTION
This knowledge now drives our protocol: we require hardness reports before shipping any mixer – not as bureaucracy, but as ethical responsibility to our clients’ success and bottom line.”
The relationship between material hardness and mixer selection represents one of the most critical decisions in plastics processing. By understanding the Shore scale, recognizing the limitations of different mixer types, and implementing proper selection protocols, manufacturers can avoid costly mistakes, improve product quality, and enhance operational efficiency.
