Technologický proces vulkanizácie gumy. Matematická podpora pre neuro-fuzzy riadiaci systém pre viacnásobne prepojené tepelné objekty agregátu pogumovaných kovových povlakov Systémová analýza kinetiky vulkanizácie

Kuznecov A.S. 1, Kornyushko V.F. 2

1 postgraduálny študent, 2 doktor technických vied, profesor, vedúci Katedry informačných systémov v chemickej technológii, Moskovská technologická univerzita

PROCESY MIEŠANIA A ŠTRUKTÚRY ELASTOMÉRNYCH SYSTÉMOV AKO RIADIACICH OBJEKTOV V CHEMICKO-TECHNOLOGICKOM SYSTÉME

anotácia

V článku sa z hľadiska systémovej analýzy uvažuje o možnosti spojenia procesov miešania a štruktúrovania do jedného chemicko-technologického systému výroby produktov z elastomérov.

Kľúčové slová: miešanie, štruktúrovanie, systém, systémová analýza, riadenie, riadenie, chemicko-technologický systém.

Kuznecov A. S. 1 , Kornushko V. F. 2

1 postgraduálny študent, 2 PhD v inžinierstve, profesor, vedúci katedry informačných systémov v chemickej technológii, Moskovská štátna univerzita

PROCESY MIEŠANIA A ŠTRUKTUROVANIA AKO KONTROLNÉ OBJEKTY V CHEMICKO-INŽINIERSKEJ SYSTÉME

Abstraktné

Článok popisuje možnosť kombinovať na základe systémovej analýzy procesy miešania a vulkanizácie v jednotnom chemicko-inžinierskom systéme získavania elastomérových produktov.

Kľúčové slová: miešanie, štruktúrovanie, systém, systémová analýza, smerovanie, riadenie, chemicko-inžiniersky systém.

Úvod

Rozvoj chemického priemyslu nie je možný bez vytvárania nových technológií, zvyšovania produkcie produktov, zavádzania nových zariadení, hospodárneho využívania surovín a všetkých druhov energie a vytvárania nízkoodpadových odvetví.

Priemyselné procesy prebiehajú v zložitých chemicko-technologických systémoch (CTS), ktoré sú súborom zariadení a strojov spojených do jedného výrobného komplexu na výrobu produktov.

Moderná výroba produktov z elastomérov (výroba elastomérneho kompozitného materiálu (ECM), resp. kaučuku) je charakteristická prítomnosťou veľkého množstva etáp a technologických operácií, a to: príprava gumy a prísad, váženie pevných a sypkých materiálov, miešanie kaučuku s prísadami, lisovanie surovej kaučukovej zmesi - polotovaru, a vlastne aj samotný proces priestorového štrukturovania (vulkanizácie) kaučukovej zmesi - polotovaru na získanie hotového výrobku so súborom špecifikovaných vlastností.

Všetky procesy výroby produktov vyrobených z elastomérov sú úzko prepojené, preto je pre získanie produktov správnej kvality nevyhnutné prísne dodržiavanie všetkých stanovených technologických parametrov. Výroba štandardných výrobkov je uľahčená využívaním rôznych metód sledovania základných technologických veličín vo výrobe v centrálnych závodných laboratóriách (CPL).

Zložitosť a viacstupňový charakter procesu výroby produktov z elastomérov a potreba kontroly hlavných technologických ukazovateľov implikuje považovať proces výroby produktov z elastomérov za komplexný chemicko-technologický systém, ktorý zahŕňa všetky technologické etapy a operácie, prvky analýza hlavných etáp procesu, ich riadenie a kontrola.

1. Všeobecné charakteristiky procesov miešania a štruktúrovania

Výrobe hotových výrobkov (výrobkov so súborom špecifikovaných vlastností) predchádzajú dva hlavné technologické procesy systému výroby výrobkov z elastomérov, a to: proces miešania a vlastne vulkanizácia surovej kaučukovej zmesi. Sledovanie dodržiavania technologických parametrov týchto procesov je povinným postupom na zabezpečenie primeranej kvality výrobkov, zintenzívnenie výroby a zabránenie vzniku defektov.

V počiatočnom štádiu je kaučuk - polymérna báza a rôzne prísady. Po zavesení gumy a prísad sa začne proces miešania. Proces miešania je rozomletie zložiek a vedie k ich rovnomernejšej distribúcii v gume a lepšej disperzii.

Proces miešania sa vykonáva na valcoch alebo v gumovej miešačke. Výsledkom je polotovar - surová kaučuková zmes - medziprodukt, ktorý je následne podrobený vulkanizácii (štrukturovaniu). V štádiu surovej kaučukovej zmesi sa kontroluje rovnomernosť miešania, kontroluje sa zloženie zmesi a hodnotí sa jej vulkanizačná schopnosť.

Rovnomernosť miešania sa kontroluje indexom plasticity kaučukovej zmesi. Vzorky sa odoberajú z rôznych oblastí kaučukovej zmesi a index plasticity zmesi by mal byť pre rôzne vzorky približne rovnaký. Húževnatosť zmesi P sa musí v medziach chyby zhodovať s tou, ktorá je špecifikovaná v pase receptúry pre konkrétnu kaučukovú zmes.

Schopnosť vulkanizácie zmesi sa testuje pomocou vibračných reometrov rôznych konfigurácií. Reometer je v tomto prípade objektom pre fyzikálne modelovanie procesu štruktúrovania elastomérnych systémov.

Výsledkom vulkanizácie je hotový výrobok (guma, elastomérny kompozitný materiál) Guma je teda komplexný viaczložkový systém (obr. 1.).

Ryža. 1 – Zloženie elastomérneho materiálu

Proces štruktúrovania je chemický proces premeny surovej plastovej kaučukovej zmesi na elastickú gumu v dôsledku vytvorenia priestorovej siete chemických väzieb, ako aj technologický postup na získanie produktu, gumy, elastomérneho kompozitného materiálu fixáciou požadovaného tvaru. na zabezpečenie požadovanej funkcie výrobku.

1. Zostavenie modelu chemicko-technologického systému
   výroba elastomérových výrobkov

Akákoľvek chemická výroba je sledom troch hlavných operácií: príprava surovín, samotná chemická transformácia a izolácia cieľových produktov. Táto postupnosť operácií je stelesnená v jedinom komplexnom chemicko-technologickom systéme (CTS). Moderný chemický podnik pozostáva z veľkého množstva vzájomne prepojených subsystémov, medzi ktorými existujú podriadené vzťahy vo forme hierarchickej štruktúry s tromi hlavnými krokmi (obr. 2). Výnimkou nie je ani výroba elastomérov, ktorých výstupom je hotový výrobok so stanovenými vlastnosťami.

Ryža. 2 – Subsystémy chemicko-technologického systému výroby elastomérnych výrobkov

Základom budovania takéhoto systému, ako vlastne každého chemicko-technologického systému výrobných procesov, je systematický prístup. Systémové hľadisko na samostatný typický proces chemickej technológie nám umožňuje vyvinúť vedecky podloženú stratégiu komplexnej analýzy procesu a na tomto základe zostaviť rozsiahly program na syntézu jeho matematického popisu na implementáciu riadenia. programy v budúcnosti.

Táto schéma je príkladom chemicko-technologického systému so sériovým zapojením prvkov. Podľa prijatej klasifikácie je najmenšou úrovňou štandardný proces.

V prípade výroby elastomérov sa za jednotlivé výrobné etapy považujú také procesy: proces váženia prísad, rezanie gumy, miešanie na valcoch alebo v miešačke gumy, priestorové štruktúrovanie vo vulkanizačnom zariadení.

Ďalšiu úroveň predstavuje workshop. Na výrobu elastomérov ho možno prezentovať ako pozostávajúci zo subsystémov na dodávku a prípravu surovín, bloku na miešanie a získanie polotovaru, ako aj finálneho bloku na štruktúrovanie a identifikáciu defektov.

Presne na tejto úrovni sú realizované hlavné výrobné úlohy na zabezpečenie požadovanej úrovne kvality finálneho produktu, zintenzívnenie technologických procesov, analýza a kontrola procesov miešania a štruktúrovania a predchádzanie defektom.

1. Výber základných parametrov pre sledovanie a riadenie technologických procesov miešania a štruktúrovania

Proces štruktúrovania je chemický proces premeny surovej plastovej kaučukovej zmesi na elastickú gumu v dôsledku vytvorenia priestorovej siete chemických väzieb, ako aj technologický postup na získanie produktu, gumy, elastomérneho kompozitného materiálu fixáciou požadovaného tvaru. na zabezpečenie požadovanej funkcie výrobku.

V procesoch výroby produktov z elastomérov sú kontrolovanými parametrami: teplota Tc pri miešaní a vulkanizácii Tv, tlak P pri lisovaní, čas τ spracovania zmesi na valcoch, ako aj čas vulkanizácie (optimálny) τtop..

Teplota polotovaru na valcoch sa meria ihlovým termočlánkom alebo termočlánkom so záznamovými zariadeniami. Nechýbajú ani teplotné senzory. Zvyčajne sa riadi zmenou prietoku chladiacej vody k valcom nastavením ventilu. Vo výrobe sa používajú regulátory prietoku chladiacej vody.

Tlak je riadený pomocou olejového čerpadla s inštalovaným snímačom tlaku a príslušným regulátorom.

Parametre na výrobu zmesi určuje valec pomocou kontrolných kariet, ktoré obsahujú požadované hodnoty parametrov procesu.

Kontrolu kvality polotovaru (surovej zmesi) vykonávajú špecialisti z centrálneho továrenského laboratória (CFL) výrobcu podľa pasu zmesi. V tomto prípade sú hlavným prvkom sledovania kvality miešania a hodnotenia vulkanizačnej schopnosti kaučukovej zmesi údaje z vibračnej reometrie, ako aj analýza reometrickej krivky, ktorá je grafickým znázornením procesu a považuje sa za prvok riadenia a nastavovania procesu štruktúrovania elastomérnych systémov

Postup hodnotenia vulkanizačných charakteristík vykonáva technológ pomocou pasportu zmesi a databáz reometrických skúšok kaučukov.

Kontrolu získania štandardného výrobku - záverečnú fázu - vykonávajú špecialisti z oddelenia technickej kontroly kvality hotových výrobkov na základe skúšobných údajov o technických vlastnostiach výrobku.

Pri sledovaní kvality kaučukovej zmesi jedného špecifického zloženia existuje určitý rozsah hodnôt ukazovateľov vlastností, na základe ktorých sa získavajú produkty s požadovanými vlastnosťami.

Závery:

1. Použitie systematického prístupu pri analýze výrobných procesov elastomérových produktov nám umožňuje maximálne sledovať parametre zodpovedné za kvalitu procesu štruktúrovania.
2. Hlavné úlohy na zabezpečenie požadovaných ukazovateľov technologických procesov sú stanovené a riešené na dielenskej úrovni.

Literatúra

1. Systémová teória a systémová analýza v manažmente organizácií: TZ Adresár: Učebnica. príspevok / Ed. V.N. Volkova a A.A. Emeljanovej. – M.: Financie a štatistika, 2006. – 848 s.: chor. ISBN 5-279-02933-5
2. Kholodnov V.A., Hartmann K., Chepikova V.N., Andreeva V.P. Systémová analýza a rozhodovanie. Počítačové technológie na modelovanie chemicko-technologických systémov s materiálovou a tepelnou recykláciou. [Text]: učebnica./ V.A. Kholodnov, K. Hartmann. Petrohrad: SPbGTI (TU), 2006.-160 s.
3. Agayants I.M., Kuznetsov A.S., Ovsyannikov N.Ya. Modifikácia súradnicových osí pri kvantitatívnej interpretácii reometrických kriviek - M.: Fine chemical technologies, 2015, roč. 10 č. 2, s. 64-70.
4. Novakov I.A., Wolfson S.I., Novopoltseva O.M., Krakshin M.A. Reologické a vulkanizačné vlastnosti elastomérnych kompozícií. – M.: ICC “Akademkniga”, 2008. – 332 s.
5. Kuznetsov A.S., Kornyushko V.F., Agayants I.M. \Reogram ako nástroj riadenia technologického procesu štruktúrovania elastomérnych systémov \ M:. NHT-2015 str. 143.
6. Kaškinová Yu.V. Kvantitatívna interpretácia kinetických kriviek procesu vulkanizácie v systéme organizácie pracoviska gumárenského technológa: abstrakt dizertačnej práce. dis. ...sladkosti. tech. Sci. – Moskva, 2005. – 24 s.
7. Chernyshov V.N. Teória systémov a systémová analýza: učebnica. príspevok / V.N. Černyšov, A.V. Černyšov. – Tambov: vydavateľstvo Tamb. štát tech. Univ., 2008. – 96 s.

Referencie

1. Teoriya sistem a sistemnyj analiz v úprave organizácií: TZZ Referenčné číslo: Ucheb. posobie/Pod červený. V.N. Volkovoj i A.A. Emel'yanova. – M.: Finansy i štatistika, 2006. – 848 s: il. ISBN 5-279-02933-5
2. Holodnov V.A., Hartmann K., CHepíková V.N., Andreeva V.P.. Sistemnyj analiz i prinyatie reshenij. Komp’yuternye techhnologii modelirovaniya himiko-tekhnologicheskih sistem s material’nymi i teplovymi reciklami. : uchebnoe posobie./ V.A. Holodnov, K. Hartmann. SPb.: SPbGTI (TU), 2006.-160 s.
3. Agayanc I.M., Kuznecov A.S., Ovsyannikov N.YA. Modifikaciya osej koordinat pri kolichestvennoj interpretacii reometricheskih krivyh – M.: Tonkie himicheskie tekhnologii 2015 g. T.10 č. 2, s64-70.
4. Novakov I.A., Vol’fson S.I., Novopol’ceva O.M., Krakshin M.A. Reologicheskie i vulkanizacionnye svojstva ehlastomernyh kompozícii. – M.: IKC “Akademkniga”, 2008. – 332 s.
5. Kuznecov A.S., Kornyushko V.F., Agayanc I.M. \Reogramma kak instrument upravleniya technologicheskim processom strukturirovaniya ehlastomernyh system \M:. NHT-2015 s.143.
6. Kaškinová YU.V. Kolichestvennaya interpretaciya kineticheskih krivyh processa vulkanizacii v sisteme organizacii rabochego mesta techhnologa – rezinshchika: avtoref. dis. ... kand. techhn. nauk. – Moskva, 2005. – 24 s.
7. CHernyshov V.N. Teoriya sistem a sistemnyj analiz: ucheb. posobie/V.N. CHernyshov, A.V. Černyšov. – Tambov: Izd-vo Tamb. ide. techhn. un-ta., 2008. – 96 s.

1. AKTUÁLNY STAV PROBLÉMU A VYHLÁSENIE VÝSKUMNÉHO PROBLÉMU.

1.1. Vulkanizácia elementárnou sírou.

1.1.1. Interakcia síry s urýchľovačmi a aktivátormi.

1.1.2. Vulkanizácia gumy sírou bez urýchľovača.

1.1.3. Vulkanizácia gumy sírou v prítomnosti urýchľovača.

1.1.4. Mechanizmus jednotlivých stupňov vulkanizácie síry za prítomnosti urýchľovačov a aktivátorov.

1.1.5. Sekundárne reakcie polysulfidových priečnych väzieb. Fenomény postvulkanizácie (revulkanizácie) a reverzie.

1.1.6. Kinetický popis procesu vulkanizácie síry.

1.2. Modifikácia elastomérov chemickými činidlami.

1.2.1. Modifikácia fenolmi a donormi metylénových skupín.

1.2.2. Modifikácia polyhalogenidovými zlúčeninami.

1.3. Štruktúrovanie s cyklickými derivátmi tiomočoviny.

1.4 Vlastnosti štruktúry a vulkanizácie elastomérnych zmesí.

1.5. Hodnotenie kinetiky neizotermickej vulkanizácie vo výrobkoch.

2. OBJEKTY A METÓDY VÝSKUMU.

2.1. Predmety výskumu

2.2. Výskumné metódy.

2.2.1. Štúdium vlastností kaučukových zmesí a vulkanizátov.

2.2.2. Stanovenie koncentrácie priečnych väzieb.

2.3. Syntéza heterocyklických derivátov tiomočoviny.

3. EXPERIMENTÁLNA A DISKUSIA

VÝSLEDKY

3.1. Štúdium kinetických vlastností tvorby vulkanizačnej siete pod vplyvom sírnych vulkanizačných systémov.

3.2. Vplyv modifikátorov na štruktúrny účinok sírových vulkanizačných systémov.

3.3 Kinetika vulkanizácie kaučukových zmesí na báze heteropolárnych kaučukov.

3.4. Návrh vulkanizačných procesov pre elastomérne výrobky.

Odporúčaný zoznam dizertačných prác

• Vývoj a štúdium vlastností kaučukov na báze polárnych kaučukov modifikovaných polyhydrofosforylovými zlúčeninami pre produkty zariadení na ťažbu ropy 2001, kandidát technických vied Kutsov, Alexander Nikolaevič

• Multifunkčné prísady na báze azometínov pre technické kaučuky 2010, doktorka technických vied Novopoltseva, Oksana Mikhailovna

• Príprava, vlastnosti a použitie elastomérnych kompozícií vulkanizovaných systémami generujúcimi dinitrózo 2005, kandidát technických vied Makarov, Timofey Vladimirovič

• Fyzikálno-chemická modifikácia povrchových vrstiev elastomérov pri tvorbe kompozitných materiálov 1998, doktorka technických vied Eliseeva, Irina Mikhailovna

• Rozvoj vedeckých základov technológie výroby a spracovania termoplastickej obuvníckej gumy dynamickou vulkanizáciou 2007, doktor technických vied Karpukhin, Alexander Alexandrovič

Úvod dizertačnej práce (časť abstraktu) na tému „Štúdium kinetiky vulkanizácie diénových kaučukov s komplexnými štruktúrnymi systémami“

Podobné dizertačné práce v odbore "Technológia a spracovanie polymérov a kompozitov", 17.05.06 kód VAK

• Modelovanie neizotermickej vulkanizácie automobilových pneumatík na základe kinetického modelu 2009, kandidát technických vied Markelov, Vladimir Gennadievich

• Fyzikálnochemické základy a aktivačné zložky polydiénovej vulkanizácie 2012, doktorka technických vied Karmanová, Oľga Viktorovna

• Šungit je nová prísada do kaučukových zmesí na báze chlórovaných elastomérov 2011, kandidátka chemických vied Artamonová, Olga Andreevna

• Environmentálne hodnotenie a metódy znižovania emisií urýchľovačov sírovej vulkanizácie gumy pri výrobe gumárenských výrobkov 2011, kandidátka chemických vied Zakieva, Elmira Ziryakovna

• Vulkanizácia kaučukových zmesí oxidmi kovov rôzneho druhu a kvality 1998, kandidátka technických vied Pugach, Irina Gennadievna

Záver dizertačnej práce na tému „Technológia a spracovanie polymérov a kompozitov“, Molchanov, Vladimir Ivanovič

Zoznam odkazov na výskum dizertačnej práce Kandidát chemických vied Molchanov, Vladimir Ivanovič, 2000

Upozorňujeme, že vyššie uvedené vedecké texty sú zverejnené len na informačné účely a boli získané prostredníctvom rozpoznávania textu pôvodnej dizertačnej práce (OCR). Preto môžu obsahovať chyby spojené s nedokonalými rozpoznávacími algoritmami. V súboroch PDF dizertačných prác a abstraktov, ktoré dodávame, sa takéto chyby nevyskytujú.

Spôsob riadenia sa týka výroby gumárenských výrobkov, a to spôsobov riadenia procesu vulkanizácie. Metóda sa uskutočňuje úpravou času vulkanizácie v závislosti od času získania maximálneho šmykového modulu kaučukovej zmesi pri vulkanizácii vzoriek na reometri a odchýlky modulu pružnosti v ťahu kaučuku v hotových výrobkoch od danej hodnoty. To umožňuje zistiť rušivé vplyvy na proces vulkanizácie na základe charakteristík východiskových komponentov a prevádzkových parametrov procesov na získanie kaučukovej zmesi a vulkanizácie. Technickým výsledkom je zvýšenie stability mechanických vlastností gumených výrobkov. 5 chorých.

[0001] Predložený vynález sa týka výroby gumových produktov, menovite spôsobov riadenia procesu vulkanizácie.

Výrobný proces gumárenských výrobkov zahŕňa etapy získavania gumárenských zmesí a ich vulkanizácie. Vulkanizácia je jedným z najdôležitejších procesov v technológii výroby gumy. Vulkanizácia sa uskutočňuje udržiavaním kaučukovej zmesi v lisoch, špeciálnych kotloch alebo vulkanizéroch po určitú dobu pri teplote 130-160°C. V tomto prípade sú kaučukové makromolekuly spojené priečnymi chemickými väzbami do priestorovej vulkanizačnej siete, v dôsledku čoho sa plastická kaučuková zmes mení na vysoko elastickú gumu. Priestorová sieť vzniká ako výsledok tepelne aktivovaných chemických reakcií medzi molekulami gumy a vulkanizačnými zložkami (vulkanizátory, urýchľovače, aktivátory).

Hlavnými faktormi ovplyvňujúcimi proces vulkanizácie a kvalitu hotových výrobkov sú povaha vulkanizačného média, teplota vulkanizácie, trvanie vulkanizácie, tlak na povrch vulkanizovaného produktu a podmienky ohrevu.

Pri existujúcich technológiách je režim vulkanizácie zvyčajne vopred vyvinutý výpočtovými a experimentálnymi metódami a je nastavený program pre proces vulkanizácie pri výrobe produktov. Na zabezpečenie včasnej implementácie predpísaného režimu je proces vybavený riadiacimi a automatizačnými nástrojmi, ktoré najpresnejšie implementujú predpísaný prísny program na vykonávanie režimu vulkanizácie. Nevýhodou tejto metódy je nestabilita charakteristík vyrábaných produktov v dôsledku nemožnosti zabezpečiť úplnú reprodukovateľnosť procesu, v dôsledku obmedzení v presnosti automatizačných systémov a možnosti prepínania režimov, ako aj zmien charakteristík. gumovej zmesi v priebehu času.

Je známy spôsob vulkanizácie s reguláciou teploty v parných kotloch, doskách alebo plášťoch foriem zmenou prietoku chladiva. Nevýhodami tejto metódy sú veľké rozdiely v charakteristikách výsledných produktov v dôsledku posunov prevádzkových podmienok, ako aj zmeny reaktivity kaučukovej zmesi.

Je známy spôsob riadenia vulkanizačného procesu kontinuálnym monitorovaním tých parametrov procesu, ktoré určujú jeho priebeh: teplota chladív, teplota povrchov vulkanizovaného produktu. Nevýhodou tohto spôsobu je nestabilita charakteristík výsledných produktov v dôsledku nestability reaktivity dodávanej do formovania kaučukovej zmesi a získanie odlišných charakteristík produktu počas vulkanizácie za rovnakých teplotných podmienok.

Je známa metóda úpravy režimu vulkanizácie, vrátane stanovenia teplotného poľa vo vulkanizovanom produkte pomocou riadených vonkajších teplotných podmienok na vulkanizačných povrchoch produktov, stanovenia kinetiky neizotermickej vulkanizácie tenkých laboratórnych dosiek pomocou dynamického modulu harmonickej posun v zistených neizotermických podmienkach, určenie dĺžky trvania vulkanizačného procesu, pri ktorom sa vytvorí optimálny súbor najdôležitejších vlastností gumy, stanovenie teplotného poľa pre viacvrstvové štandardné vzorky simulujúce prvok pneumatiky v zložení a geometrii, získanie kinetiky neizotermickej vulkanizácie viacvrstvových dosiek a stanovenia ekvivalentnej doby vulkanizácie na základe vopred zvolenej optimálnej úrovne vlastností, vulkanizácia viacvrstvových vzoriek na laboratórnom lise pri konštantnej teplote v priebehu ekvivalentnej doby vulkanizácie a analýza výsledných charakteristík . Táto metóda je výrazne presnejšia ako metódy používané v priemysle na výpočet efektov a ekvivalentných časov vulkanizácie, je však ťažkopádnejšia a nezohľadňuje zmenu nestálosti reaktivity kaučukovej zmesi dodávanej na vulkanizáciu.

Je známy spôsob regulácie procesu vulkanizácie, pri ktorom sa meria teplota v oblastiach produktu, ktoré obmedzujú proces vulkanizácie, z týchto údajov sa vypočítajú stupne vulkanizácie a keď sa špecifikovaný a vypočítaný stupeň vulkanizácie zhodujú , cyklus vulkanizácie sa zastaví. Výhodou systému je nastavenie doby vulkanizácie pri zmene teplotných výkyvov procesu vulkanizácie. Nevýhodou tejto metódy je veľký rozptyl v charakteristikách výsledných produktov spôsobený heterogenitou kaučukovej zmesi z hľadiska reaktivity k vulkanizácii a odchýlkou ​​kinetických konštánt vulkanizácie použitých pri výpočte od skutočných kinetických konštánt kaučuku. spracovávaná zmes.

Je známy spôsob riadenia procesu vulkanizácie, ktorý spočíva vo výpočte teploty v kontrolovanej zóne ramena na R-C mriežke pomocou okrajových podmienok na základe meraní povrchovej teploty foriem a teploty membránovej dutiny, pričom sa vypočíta ekvivalentná vulkanizácia. časy, ktoré určujú stupeň vulkanizácie v kontrolovanom pásme, pri implementácii ekvivalentnej časovej vulkanizácie v reálnom procese sa proces zastaví. Nevýhodou tejto metódy je jej zložitosť a veľké kolísanie vlastností výsledných produktov v dôsledku zmien reaktivity na vulkanizáciu (aktivačná energia, preexponenciálny multiplikátor kinetických konštánt) kaučukovej zmesi.

Navrhovanej metóde je najbližšia metóda riadenia procesu vulkanizácie, pri ktorej sa synchrónne s vlastným procesom vulkanizácie podľa okrajových podmienok na základe meraní teploty na povrchu kovovej formy vypočítava teplota vo vulkanizovaných výrobkoch. pomocou mriežkového elektrického modelu sa vypočítané hodnoty teploty nastavia na vulkameter, na ktorom sa paralelne s hlavnou Počas procesu vulkanizácie zisťuje kinetika neizotermickej vulkanizácie vzorky z vsádzky spracovávanej kaučukovej zmesi. po dosiahnutí danej úrovne vulkanizácie sa generujú riadiace príkazy na vulkanizačnom merači pre jednotku vulkanizácie produktu [AS ZSSR č. 467835]. Nevýhodou metódy je veľká náročnosť implementácie v technologickom procese a obmedzený rozsah aplikácie.

Cieľom vynálezu je zvýšiť stabilitu charakteristík vyrábaných produktov.

Tento cieľ je dosiahnutý tým, že čas vulkanizácie gumárenských výrobkov na výrobnej linke sa upravuje v závislosti od času získania maximálneho šmykového modulu kaučukovej zmesi pri vulkanizácii vzoriek spracovávanej kaučukovej zmesi v laboratórnych podmienkach na reometri a odchýlka modulu pevnosti v ťahu gumy vo vyrábaných výrobkoch od stanovenej hodnoty.

Navrhované riešenie je znázornené na obr.

Obrázok 1 zobrazuje funkčný diagram riadiaceho systému, ktorý implementuje navrhovaný spôsob riadenia.

Obrázok 2 zobrazuje blokovú schému riadiaceho systému, ktorý implementuje navrhovaný spôsob riadenia.

Obrázok 3 zobrazuje časový rad pevnosti v ťahu spojky Jubo, vyrobenej v OJSC Balakovorezinotekhnika.

Obrázok 4 ukazuje charakteristické kinetické krivky pre moment šmyku vzoriek kaučukovej zmesi.

Obrázok 5 ukazuje časový rad zmien v trvaní vulkanizácie vzoriek kaučukovej zmesi na 90 % dosiahnuteľného šmykového modulu vulkanizátu.

Funkčná schéma systému, ktorý implementuje navrhovanú metódu riadenia (pozri obr. 1) znázorňuje štádium prípravy kaučukovej zmesi 1, vulkanizačný stupeň 2, reometer 3 na štúdium kinetiky vulkanizácie vzoriek kaučukovej zmesi, mechanický zariadenie na dynamickú analýzu 4 (alebo stroj na skúšanie ťahu) na určenie modulu na naťahovanie gumy pre hotové výrobky alebo satelitné vzorky, ovládacie zariadenie 5.

Spôsob kontroly je implementovaný nasledovne. Vzorky zo šarží kaučukovej zmesi sa analyzujú na reometri a hodnoty času vulkanizácie, pri ktorom má šmykový moment kaučuku maximálnu hodnotu, sa odošlú do riadiaceho zariadenia 5. Pri reaktivite kaučukovej zmesi zmeny, riadiace zariadenie upraví čas vulkanizácie produktov. Poruchy sa teda spracovávajú podľa charakteristík počiatočných zložiek, ktoré ovplyvňujú reaktivitu výslednej kaučukovej zmesi. Modul v ťahu gumy v hotových výrobkoch sa meria dynamickou mechanickou analýzou alebo na stroji na skúšanie ťahu a tiež sa posiela do riadiaceho zariadenia. Nepresnosť výslednej úpravy, ako aj prítomnosť zmien teplôt chladiacich kvapalín, podmienok výmeny tepla a iných rušivých vplyvov na proces vulkanizácie sú spracované úpravou času vulkanizácie v závislosti od odchýlky modulu pružnosti gumy v vyrobené výrobky od stanovenej hodnoty.

Bloková schéma riadiaceho systému, ktorý implementuje tento spôsob riadenia a je znázornená na obr. 2, obsahuje riadiace zariadenie priameho riadiaceho kanála 6, riadiace zariadenie spätnoväzbového kanálu 7, objekt na riadenie procesu vulkanizácie 8, transport oneskorovací spoj 9 na zohľadnenie dĺžky času na určenie charakteristík gumy hotových výrobkov, porovnávací prvok spätnoväzbového kanála 10, sčítačku 11 na sčítanie úprav doby vulkanizácie cez priamy riadiaci kanál a spätnoväzbový kanál sčítačku 12 na zohľadnenie vplyvu nekontrolovaných porúch na proces vulkanizácie.

Pri zmene reaktivity kaučukovej zmesi sa zmení odhad τ max a riadiace zariadenie cez priamy riadiaci kanál 1 upraví čas vulkanizácie v technologickom procese o hodnotu Δτ 1.

V reálnom procese sa podmienky vulkanizácie líšia od podmienok na reometri, preto sa čas vulkanizácie potrebný na získanie maximálnej hodnoty krútiaceho momentu v reálnom procese tiež líši od doby získanej na zariadení a tento rozdiel sa časom mení v dôsledku nestability. podmienok vulkanizácie. Tieto poruchy f sú spracované spätnoväzbovým kanálom zavedením korekcie Δτ2 riadiacim zariadením 7 spätnoväzbovej slučky v závislosti od odchýlky gumového modulu vo vyrábaných výrobkoch od špecifikovanej hodnoty E set.

Spoj 9 na oneskorenie dopravy pri analýze dynamiky systému zohľadňuje vplyv času potrebného na analýzu vlastností gumy hotového výrobku.

Obrázok 3 zobrazuje časový rad podmienenej vypínacej sily spojky Juba, vyrábanej OJSC Balakovorezinotekhnika. Údaje ukazujú širokú škálu produktov pre tento ukazovateľ. Časový rad možno znázorniť ako súčet troch zložiek: nízkofrekvenčná x 1, stredná frekvencia x 2, vysokofrekvenčná x 3. Prítomnosť nízkofrekvenčného komponentu poukazuje na nedostatočnú účinnosť existujúceho systému riadenia procesov a zásadnú možnosť vybudovania efektívneho systému spätnej väzby na zníženie rozptylu parametrov hotového výrobku podľa jeho charakteristík.

Obrázok 4 ukazuje charakteristické experimentálne kinetické krivky pre šmykový moment počas vulkanizácie vzoriek kaučukovej zmesi, získané na reometri Alfa Technologies MDR2000. Údaje ukazujú heterogenitu kaučukovej zmesi z hľadiska reaktivity na proces vulkanizácie. Časový rozptyl na dosiahnutie maximálneho krútiaceho momentu sa pohybuje od 6,5 minúty (krivky 1.2) do viac ako 12 minút (krivky 3.4). Rozpätie pri dokončení procesu vulkanizácie sa pohybuje od nedosiahnutia maximálnej hodnoty krútiaceho momentu (krivky 3.4) až po prítomnosť procesu prevulkanizácie (krivky 1.5).

Obrázok 5 ukazuje časový rad času vulkanizácie na 90 % úroveň maximálneho šmykového momentu, získaný štúdiom vulkanizácie vzoriek kaučukovej zmesi na reometri MDR2000 Alfa Technologies. Údaje ukazujú prítomnosť nízkofrekvenčných variácií v čase vytvrdzovania na získanie maximálneho šmykového momentu vulkanizátu.

Prítomnosť veľkého rozptylu v mechanických charakteristikách spojky Juba (obr. 3) naznačuje relevantnosť riešenia problému zvyšovania stability charakteristík gumových výrobkov s cieľom zvýšiť ich prevádzkovú spoľahlivosť a konkurencieschopnosť. Prítomnosť nestability v reaktivite kaučukovej zmesi na proces vulkanizácie (obr. 4, 5) naznačuje potrebu zmeny času v priebehu procesu vulkanizácie výrobkov vyrobených z tejto kaučukovej zmesi. Prítomnosť nízkofrekvenčných komponentov v časovom rade podmienenej lomovej sily hotových výrobkov (obr. 3) a v čase vulkanizácie na získanie maximálneho šmykového momentu vulkanizátu (obr. 5) naznačuje zásadnú možnosť zvýšenia ukazovatele kvality hotového výrobku úpravou času vulkanizácie.

Vyššie uvedené potvrdzuje prítomnosť v navrhovanom technickom riešení:

Technický výsledok, t.j. navrhované riešenie je zamerané na zvýšenie stability mechanických charakteristík gumových výrobkov, zníženie počtu chybných výrobkov a tým aj zníženie mernej spotreby počiatočných komponentov a energie;

Podstatné vlastnosti spočívajúce v úprave trvania procesu vulkanizácie v závislosti od reaktivity kaučukovej zmesi na proces vulkanizácie a v závislosti od odchýlky modulu pružnosti v ťahu kaučuku v hotových výrobkoch od stanovenej hodnoty;

Odoslanie dobrej práce do databázy znalostí je jednoduché. Použite nižšie uvedený formulár

Študenti, postgraduálni študenti, mladí vedci, ktorí využívajú vedomostnú základňu pri štúdiu a práci, vám budú veľmi vďační.

Uverejnené dňa http://www.allbest.ru/

VulcanizAcie-- technologický proces interakcie kaučukov s vulkanizačným činidlom, pri ktorom dochádza k zosieťovaniu molekúl kaučuku do jedinej priestorovej siete. Vulkanizačnými činidlami môžu byť: síra, peroxidy, oxidy kovov, zlúčeniny amínového typu atď. Na zvýšenie rýchlosti vulkanizácie sa používajú rôzne urýchľovacie katalyzátory.

Vulkanizácia zvyšuje pevnostné charakteristiky gumy, jej tvrdosť, elasticitu, tepelnú a mrazuvzdornosť a znižuje stupeň napučiavania a rozpustnosti v organických rozpúšťadlách. Podstatou vulkanizácie je spojenie lineárnych makromolekúl kaučuku do jedného „zosieťovaného“ systému, takzvanej vulkanizačnej siete. V dôsledku vulkanizácie vznikajú medzi makromolekulami priečne väzby, ktorých počet a štruktúra závisí od spôsobu B. Pri vulkanizácii sa niektoré vlastnosti vulkanizovanej zmesi nemenia v čase monotónne, ale prechádzajú maximom alebo minimom. Stupeň vulkanizácie, pri ktorom sa dosiahne najlepšia kombinácia rôznych fyzikálnych a mechanických vlastností gumy, sa nazýva vulkanizačné optimum.

Vulkanizácia sa zvyčajne vykonáva na zmesi gumy s rôznymi látkami, ktoré poskytujú gume potrebné úžitkové vlastnosti (plnivá, napríklad sadze, krieda, kaolín, ako aj zmäkčovadlá, antioxidanty atď.).

Vo väčšine prípadov sa kaučuky na všeobecné použitie (prírodný, butadién, styrén butadién) vulkanizujú ich zahriatím s elementárnou sírou na 140-160 °C (kyselina sírová). Výsledné medzimolekulové priečne väzby sa vyskytujú prostredníctvom jedného alebo viacerých atómov síry. Ak sa do kaučuku pridá 0,5-5% síry, získa sa mäkký vulkanizát (autodušky a pneumatiky, gule, duše atď.); pridanie 30-50% síry vedie k vytvoreniu tvrdého, nepružného materiálu - ebonitu. Vulkanizáciu síry je možné urýchliť pridaním malého množstva organických zlúčenín, tzv. urýchľovačov vulkanizácie - captax, thiuram a pod.. Účinok týchto látok sa naplno prejaví až v prítomnosti aktivátorov - oxidov kovov (najčastejšie oxidu zinočnatého).

V priemysle sa vulkanizácia sírou vykonáva zahrievaním vulkanizovaného produktu vo formách pod vysokým tlakom alebo vo forme nelisovaných produktov (vo „voľnej“ forme) v kotloch, autoklávoch, individuálnych vulkanizéroch a zariadeniach na kontinuálnu vulkanizáciu. atď. V týchto zariadeniach sa ohrev vykonáva parou, vzduchom, prehriatou vodou, elektrinou a vysokofrekvenčnými prúdmi. Formy sú zvyčajne umiestnené medzi vyhrievanými doskami hydraulického lisu. Vulkanizáciu sírou objavili C. Goodyear (USA, 1839) a T. Hancock (Veľká Británia, 1843). Na vulkanizáciu kaučukov na špeciálne účely sa používajú organické peroxidy (napríklad benzoylperoxid), syntetické živice (napríklad fenolformaldehyd), nitro- a diazozlúčeniny a iné; Podmienky procesu sú rovnaké ako pri vulkanizácii sírou.

Vulkanizácia je možná aj vplyvom ionizujúceho žiarenia - g-žiarenie z rádioaktívneho kobaltu, tok rýchlych elektrónov (radiačná vulkanizácia). Bezsírne a radiačné kaučukové metódy umožňujú získať kaučuky, ktoré majú vysokú tepelnú a chemickú odolnosť.

V priemysle polymérov sa vulkanizácia používa pri extrúznej výrobe gumy.

Vulkanizácia u popravaepneumatiky

Technologický postup opravy pneumatík pozostáva z prípravy poškodených miest na nanášanie opravných materiálov, nanášania opravných materiálov na poškodené miesta a vulkanizácie opravovaných miest.

Vulkanizácia opravovaných plôch je jednou z najdôležitejších operácií pri oprave pneumatík.

Podstatou vulkanizácie je, že pri zahriatí na určitú teplotu dochádza v nevulkanizovanom kaučuku k fyzikálno-chemickému procesu, v dôsledku ktorého kaučuk získava elasticitu, pevnosť, pružnosť a ďalšie potrebné vlastnosti.

Keď sú dva kusy gumy zlepené gumovým lepidlom vulkanizované, zmenia sa na monolitickú štruktúru a pevnosť ich spojenia sa nelíši od adhéznej sily základného materiálu vo vnútri každého kusu. Zároveň, aby sa zabezpečila potrebná pevnosť, musia byť kusy gumy stlačené - stlačené pod tlakom 5 kg/cm2.

Na to, aby prebehol proces vulkanizácie, ho nestačí iba zahriať na požadovanú teplotu, teda na 143+2°; Proces vulkanizácie neprebieha okamžite, takže zahriate pneumatiky musia byť určitý čas udržiavané na vulkanizačnej teplote.

Vulkanizácia môže nastať pri nižších teplotách ako 143°, ale trvá to dlhšie. Ak teda teplota klesne z uvedenej teploty napríklad len o 10°, čas vulkanizácie by sa mal zdvojnásobiť. Pre skrátenie času na predhriatie pri vulkanizácii sa používajú elektrické manžety, ktoré umožňujú súčasné zahrievanie na oboch stranách pneumatiky, čím sa skracuje čas vulkanizácie a zlepšuje sa kvalita opráv. Pri jednostrannom zahrievaní hrubých pneumatík dochádza k prevulkanizácii gumových častí v kontakte s vulkanizačným zariadením a k podvulkanizácii gumy na opačnej strane. Doba vulkanizácie sa v závislosti od typu poškodenia a veľkosti pneumatiky pohybuje od 30 do 180 minút pre pneumatiky a od 15 do 20 minút pre duše

Na vulkanizáciu v motorových vozidlách sa používa stacionárny vulkanizačný prístroj model 601, vyrábaný spoločnosťou GARO trust.

Pracovná zostava vulkanizačného aparátu obsahuje sektorové korzety, sťahovanie korzetov, výstelky nášľapných a bočných profilov, svorky, prítlačné podložky, vrecia s pieskom, matrace.

Pri tlaku pary v kotle 4 kg/cm2 je požadovaná povrchová teplota vulkanizačného zariadenia 143"+2°. Pri tlaku 4,0--4,1 kg/cm2 sa musí otvárať poistný ventil.

Vulkanizačné zariadenia musia byť pred uvedením do prevádzky skontrolované inšpektorom kotla.

Vnútorné poškodenie pneumatík je vulkanizované na sektoroch, vonkajšie poškodenie je vyliečené na doskách pomocou profilových obložení. Poškodením (v prítomnosti elektrických manžiet sú vulkanizované na dosku s profilovou podšívkou, v neprítomnosti elektrických manžiet oddelene: najprv zvnútra na sektore, potom zvonku na dosku s profilovou podšívkou.

Elektrická manžeta sa skladá z niekoľkých vrstiev gumy a vonkajšej vrstvy z pogumovaného odierania, v strede ktorej je špirála z nichrómového drôtu na zahrievanie a termostat na udržiavanie konštantnej teploty (150°).

vulkanizačný priemysel oprava pneumatík

Ryža. 4. Stacionárna vulkanizačná aparatúra GARO model 601: 1 - sektor; 2 -- bočná doska; 3 -- kotol-vyvíjač pary; 4 -- malé svorky pre fotoaparáty; 5 -- držiak pre fotoaparáty; 6 -- tlakomer; 7-svorka pre pneumatiky; 8 - ohnisko; 9 -- vodomerné sklo; 10 -- ručné piestové čerpadlo; 11 -- sacia trubica

Pred vulkanizáciou sú vyznačené hranice oblasti pneumatiky, ktorá sa má opraviť. Aby ste zabránili lepeniu, poprášte ju mastencom, ako aj vrecom s pieskom, elektrickou manžetou a vulkanizačným zariadením (sektory, profilové obloženia atď.), ktoré sú v kontakte s pneumatikou.

Pri vulkanizácii na sektore sa krimpovanie dosiahne utiahnutím korzetu a pri vulkanizácii na doske pomocou vreca piesku a svorky.

Profilové obloženia (behúň a pätka) sa vyberajú podľa umiestnenia opravovanej pneumatiky a jej veľkosti.

Počas vulkanizácie sa elektrická manžeta nachádza medzi pneumatikou a vrecom s pieskom.

Časy začiatku a konca vulkanizácie sú označené kriedou na špeciálnej tabuli inštalovanej v blízkosti vulkanizačného zariadenia.

Opravené pneumatiky musia spĺňať nasledujúce požiadavky:

1) pneumatiky nesmú mať neopravené plochy;

2) na vnútornej strane pneumatiky by nemali byť žiadne opuchy alebo stopy po delaminácii, podvulkanizácii, záhyboch alebo zhrubnutí, ktoré zhoršujú výkon duše;

3) gumené časti aplikované pozdĺž behúňa alebo bočnej steny musia byť úplne vulkanizované na tvrdosť Shore 55-65;

4) plochy behúňa väčšie ako 200 mm obnovené počas procesu opravy musia mať vzor identický s celým behúňom pneumatiky; vzor „Terénne vozidlo“ sa musí použiť bez ohľadu na veľkosť obnovenej plochy behúňa;

5) tvar pätky pneumatiky by nemal byť skreslený;

6) zhrubnutia a priehlbiny, ktoré deformujú vonkajšie rozmery a povrch pneumatiky, nie sú povolené;

7) opravené oblasti by nemali mať žiadne nevybavené veci; prítomnosť škrupín alebo pórov s plochou do 20 mm 2 a do hĺbky 2 mm je povolená v množstve najviac dvoch na štvorcový decimeter;

8) kvalita opravy pneumatík musí zabezpečiť ich zaručený počet najazdených kilometrov po oprave.

Vulkanizácia u popravaekamery

Podobne ako pri procese opravy pneumatík, proces opravy duší pozostáva z prípravy poškodených oblastí na záplatovanie, záplatovanie a vytvrdzovanie.

Náplň práce pri príprave poškodených miest na záplatovanie zahŕňa: identifikácia skrytých a viditeľných poškodení, odstraňovanie starých nevulkanizovaných záplat, zaoblenie hrán s ostrými rohmi, zdrsnenie gumy okolo poškodenia, čistenie komôr od zdrsňujúceho prachu.

Ryža. 5. Sektor na vulkanizáciu pneumatík: 1 -- sektor; 2 -- pneumatika; 2 -- korzet; 4 -- utiahnite

Ryža. 6. Vulkanizácia poškodenia pätky pneumatiky na pätkovej doske: 1 - pneumatika; 2 -- bočný plech: 3 -- bočný obklad; 4 -- vrece s pieskom; 5 -- kovová platňa; 6 -- svorka

Viditeľné poškodenie odhalí vonkajšia kontrola pri dobrom osvetlení a obkreslí sa chemickou ceruzkou.

Na identifikáciu skrytých poškodení, t. j. malých vpichov, ktoré sú pre oko neviditeľné, sa fotoaparát v nafúknutom stave ponorí do vodného kúpeľa a miesto vpichu sa určí podľa unikajúcich vzduchových bublín, ktoré sú tiež označené chemikáliou. ceruzka. Poškodený povrch komory sa zdrsní karborundovým kameňom alebo drôtenou kefou v šírke 25-35 mm od hranice poškodenia, čím sa zabráni vniknutiu zdrsňujúceho prachu do komory. Drsné miesta sa čistia kefou.

Opravné materiály na opravu duší sú: nevulkanizovaná duša 2 mm hrubá, kaučuk na dušu nevhodné na opravu a pogumovaný odier. Všetky vpichy a trhliny do veľkosti 30 mm sú utesnené surovou nevulkanizovanou gumou. Poškodenie väčšie ako 30 mm sa opravuje pomocou gumy pre fotoaparáty. Táto guma musí byť elastická, bez prasklín alebo mechanického poškodenia. Surová guma sa osvieži benzínom, natrie sa lepidlom s koncentráciou 1:8 a suší sa 40-45 minút. Komory sa zdrsnia drôtenou kefou alebo karborundovým kameňom na zdrsňovači, potom sa očistia od prachu, osviežia sa benzínom a 25 minút sa sušia, potom sa dvakrát natrú lepidlom s koncentráciou 1:8 a po každej aplikácii sa vysušia 30-40 minút pri teplote 20--30°. Chránič sa raz natrie lepidlom s koncentráciou 1:8 a potom sa vysuší.

Náplasť je vyrezaná tak, aby pokrývala otvor na všetkých stranách o 20-30 mm a bola o 2-3 mm menšia ako hranice drsného povrchu. Nanáša sa na opravené miesto komory jednou stranou a valčekom sa postupne prevalcuje po celej ploche tak, aby medzi ňou a komorou nezostali žiadne vzduchové bubliny. Pri lepení záplat musíte zabezpečiť, aby boli lepené povrchy úplne čisté, bez vlhkosti, prachu a mastných škvŕn.

V prípadoch, keď má komora trhlinu väčšiu ako 500 mm, je možné ju opraviť vyrezaním poškodeného kusu a vložením rovnakého kusu z inej komory rovnakej veľkosti. Táto metóda opravy sa nazýva komorové spájanie. Šírka škáry musí byť minimálne 50 mm.

Poškodené vonkajšie závity telies ventilov sa obnovujú pomocou matríc a vnútorné závity sa obnovujú pomocou závitníkov.

Ak je potrebné ventil vymeniť, vyreže sa spolu s prírubou a na nové miesto sa navulkanizuje ďalší ventil. Miesto starého ventilu je opravené ako bežné poškodenie.

Vulkanizácia poškodených miest sa vykonáva na vulkanizačnom stroji model 601 alebo na vulkanizačnom stroji GARO pre vulkanizačné komory. Čas vulkanizácie náplastí je 15 minút a prírub 20 minút pri teplote 143+2°.

Pri vulkanizácii sa komora pritlačí svorkou cez drevenú platňu na povrch platne. Prekrytie by malo byť o 10-15 mm väčšie ako náplasť.

Ak sa opravovaná plocha nezmestí na dosku, potom sa vulkanizuje v dvoch alebo troch po sebe nasledujúcich inštaláciách (sadzbách).

Po vulkanizácii sa guľôčky na nezdrsnenom povrchu odrežú nožnicami a okraje záplat a otrepy sa odstránia na kameni zdrsňovacieho stroja.

Opravené kamery musia spĺňať nasledujúce požiadavky:

1) komora naplnená vzduchom musí byť utesnená tak pozdĺž tela komory, ako aj v mieste pripevnenia ventilu;

2) záplaty musia byť pevne vulkanizované, bez bublín a pórovitosti, ich tvrdosť musí byť rovnaká ako u gumy fotoaparátu;

3) okraje záplat a prírub by nemali mať zhrubnutie alebo odlupovanie;

4) závit ventilu musí byť v dobrom stave.

Uverejnené na Allbest.ru

Podobné dokumenty

Koncept nekovových materiálov. Zloženie a klasifikácia gumy. Národný hospodársky význam kaučuku. Gumy na všeobecné a špeciálne účely. Vulkanizácia, etapy, mechanizmy a technológia. Deformačno-pevnostné a trecie vlastnosti kaučukov a kaučukov.

kurzová práca, pridané 29.11.2016


Kinetika vulkanizácie gumy. Vlastnosti vulkanizácie zmesí na báze kombinácie kaučukov SKD-SKN-40 s konvenčnými sírovými vulkanizačnými systémami. Mechanizmus deštrukcie polyméru. Vlastnosti deštrukcie polymérov v rôznych fyzikálnych a fázových stavoch.

správa z praxe, doplnená 04.06.2015


Druhy gumy, vlastnosti jej použitia v priemysle a výrobnej technológii. Vplyv zavedenia ďalších prísad a použitia vulkanizácie pri výrobe gumy na konečné vlastnosti produktu. Ochrana práce pri práci.

diplomová práca, pridané 20.08.2009


Príprava dynamických termoplastických elastomérov zmiešaním kaučuku s termoplastom so súčasnou vulkanizáciou elastoméru počas procesu miešania (metóda dynamickej vulkanizácie). Vlastnosti vplyvu koncentrácie kaučuku na vlastnosti mechanických zmesí.

kurzová práca, pridané 06.08.2011


Technológia výroby plastových výrobkov lisovaním. Hlavné skupiny plastov, ich fyzikálne vlastnosti, nevýhody a spôsoby spracovania. Špeciálne vlastnosti gumy v závislosti od druhu použitej gumy. Podstata a význam vulkanizácie.

laboratórne práce, doplnené 06.05.2009


Analýza konštrukcie stroja. Podstata procesu vulkanizácie a prevádzky zariadenia. Nízkoodpadová forma a spôsob výroby dielov pomocou nej. Obsah mechanických opravárenských prác. Vypracovanie návrhov na modernizáciu a zlepšenie.

kurzová práca, pridané 22.12.2014


Koncepcia a hlavné etapy procesu spájania káblov, metódy a princípy jeho realizácie. Postupnosť prác metódou spájania káblov za studena pomocou zmesi K115N alebo K-15, voľným ohrevom a následnou vulkanizáciou.

abstrakt, pridaný 12.12.2009


Účel, zariadenie, princíp činnosti závitovkovej prevodovky s hornou závitovkou. Chemické zloženie a vlastnosti ocele 20X. Meracie nástroje používané pri opravách. Bezpečnostné opatrenia pri opravách technologických zariadení.

práca, pridané 28.04.2013


Technológia výroby palivových peliet a brikiet, dreveného uhlia, drevnej štiepky, palivového dreva. Bioplyn, bioetanol, bionafta: výrobné vlastnosti a oblasti praktického použitia, potrebné vybavenie a materiály, vyhliadky na použitie v Komi.

kurzová práca, pridané 28.10.2013


Základné technológie spracovania automobilových pneumatík a výrobkov z gumy. Možné spôsoby použitia gumovej drviny. Oblasti použitia šnúry. Zoznam zariadení na spracovanie pneumatík pyrolýzou a mechanickými metódami.

Základné metódy vulkanizácie gumy. Na realizáciu hlavného chemického procesu gumárenskej technológie - vulkanizácie - sa používajú vulkanizačné činidlá. Chémia vulkanizačného procesu spočíva vo vytvorení priestorovej siete, vrátane lineárnych alebo rozvetvených kaučukových makromolekúl a priečnych väzieb. Technologicky vulkanizácia pozostáva zo spracovania kaučukovej zmesi pri teplotách od normálnej do 220˚C pod tlakom a menej často bez neho.

Vo väčšine prípadov sa priemyselná vulkanizácia uskutočňuje pomocou vulkanizačných systémov, ktoré zahŕňajú vulkanizačné činidlo, urýchľovače a aktivátory vulkanizácie a prispievajú k efektívnejšiemu procesu tvorby priestorovej siete.

Chemická interakcia medzi kaučukom a vulkanizačným činidlom je určená chemickou aktivitou kaučuku, t.j. stupeň nenasýtenosti jeho reťazcov, prítomnosť funkčných skupín.

Chemická aktivita nenasýtených kaučukov je spôsobená prítomnosťou dvojitých väzieb v hlavnom reťazci a zvýšenou pohyblivosťou atómov vodíka v α-metylénových skupinách susediacich s dvojitou väzbou. Preto môžu byť nenasýtené kaučuky vulkanizované všetkými zlúčeninami, ktoré reagujú s dvojitou väzbou a jej susednými skupinami.

Hlavným vulkanizačným činidlom pre nenasýtené kaučuky je síra, ktorá sa zvyčajne používa ako vulkanizačný systém v spojení s urýchľovačmi a ich aktivátormi. Okrem síry môžete použiť organické a anorganické peroxidy, alkylfenolformaldehydové živice (APFR), diazozlúčeniny a polyhalogenidové zlúčeniny.

Chemická aktivita nasýtených kaučukov je výrazne nižšia ako aktivita nenasýtených kaučukov, preto je potrebné na vulkanizáciu použiť látky s vysokou reaktivitou, napríklad rôzne peroxidy.

Vulkanizáciu nenasýtených a nasýtených kaučukov je možné vykonávať nielen za prítomnosti chemických vulkanizačných činidiel, ale aj pod vplyvom fyzikálnych vplyvov, ktoré iniciujú chemické premeny. Ide o vysokoenergetické žiarenie (radiačná vulkanizácia), ultrafialové žiarenie (fotulkanizácia), dlhodobé vystavenie vysokým teplotám (termovulkanizácia), pôsobenie rázových vĺn a niektoré ďalšie zdroje.

Kaučuky, ktoré majú funkčné skupiny, môžu byť vulkanizované cez tieto skupiny pomocou látok, ktoré reagujú s funkčnými skupinami za vzniku zosieťovania.

Základné princípy procesu vulkanizácie. Bez ohľadu na typ gumy a použitý vulkanizačný systém sa počas procesu vulkanizácie vyskytujú niektoré charakteristické zmeny vlastností materiálu:

Pružnosť kaučukovej zmesi prudko klesá, objavuje sa pevnosť a elasticita vulkanizátov. Pevnosť surovej kaučukovej zmesi na báze NK teda nepresahuje 1,5 MPa a pevnosť vulkanizovaného materiálu nie je menšia ako 25 MPa.

Chemická aktivita kaučuku je výrazne znížená: v nenasýtených kaučukoch klesá počet dvojitých väzieb, v nasýtených kaučukoch a kaučukoch s funkčnými skupinami klesá počet aktívnych centier. Vďaka tomu sa zvyšuje odolnosť vulkanizátu voči oxidačným a iným agresívnym vplyvom.

Zvyšuje sa odolnosť vulkanizovaného materiálu voči nízkym a vysokým teplotám. NK teda tvrdne pri 0ºС a stáva sa lepkavým pri +100ºС a vulkanizát si zachováva pevnosť a elasticitu v teplotnom rozsahu od –20 do +100ºС.

Tento charakter zmeny vlastností materiálu počas vulkanizácie jasne naznačuje výskyt štruktúrovacích procesov, končiacich vytvorením trojrozmernej priestorovej siete. Aby si vulkanizát zachoval svoju elasticitu, musia byť zosieťovania dostatočne zriedkavé. V prípade NC je teda termodynamická flexibilita reťazca zachovaná, ak existuje jedna priečna väzba na 600 atómov uhlíka hlavného reťazca.

Proces vulkanizácie je tiež charakterizovaný niektorými všeobecnými vzormi zmien vlastností v závislosti od času vulkanizácie pri konštantnej teplote.

Keďže viskozitné vlastnosti zmesí sa menia najvýraznejšie, na štúdium kinetiky vulkanizácie sa používajú šmykové rotačné viskozimetre, najmä reometre Monsanto. Tieto zariadenia umožňujú študovať proces vulkanizácie pri teplotách od 100 do 200ºС po dobu 12 - 360 minút s rôznymi šmykovými silami. Zapisovač prístroja vypisuje závislosť krútiaceho momentu od času vulkanizácie pri konštantnej teplote, t.j. krivka kinetickej vulkanizácie, ktorá má tvar S a niekoľko úsekov zodpovedajúcich fázam procesu (obr. 3).

Prvá fáza vulkanizácie sa nazýva indukčná perióda, štádium vulkanizácie alebo štádium pred vulkanizáciou. V tomto štádiu musí kaučuková zmes zostať tekutá a dobre vyplniť celú formu, preto sú jej vlastnosti charakterizované minimálnym šmykovým momentom M min (minimálna viskozita) a časom t s, počas ktorého sa šmykový moment zvýši o 2 jednotky oproti minimu. .

Druhá etapa sa nazýva hlavné vulkanizačné obdobie. Na konci indukčnej periódy sa aktívne častice hromadia v hmote kaučukovej zmesi, čo spôsobuje rýchle štruktúrovanie a tým aj zvýšenie krútiaceho momentu na určitú maximálnu hodnotu M max. Za ukončenie druhej etapy sa však nepovažuje čas dosiahnutia M max, ale čas t 90 zodpovedajúci M 90. Tento moment je určený vzorcom

M90 = 0,9 M + M min,

kde M je rozdiel krútiaceho momentu (M = M max – M min).

Čas t 90 je optimum vulkanizácie, ktorého hodnota závisí od aktivity vulkanizačného systému. Sklon krivky v hlavnom období charakterizuje rýchlosť vulkanizácie.

Tretí stupeň procesu sa nazýva revulkanizačný stupeň, ktorý vo väčšine prípadov zodpovedá horizontálnemu rezu s konštantnými vlastnosťami na kinetickej krivke. Táto zóna sa nazýva vulkanizačná plošina. Čím je náhorná plošina širšia, tým je zmes odolnejšia voči prevulkanizácii.

Šírka plató a ďalší priebeh krivky závisí najmä od chemickej povahy gumy. V prípade nenasýtených lineárnych kaučukov, ako sú NK a SKI-3, plató nie je široké a potom sa vlastnosti zhoršujú, t.j. pokles krivky (obr. 3, krivka A). Proces zhoršovania vlastností v štádiu revulkanizácie sa nazýva tzv reverzia. Dôvodom reverzie je zničenie nielen hlavných reťazcov, ale aj vytvorených priečnych väzieb pod vplyvom vysokej teploty.

V prípade nasýtených kaučukov a nenasýtených kaučukov s rozvetvenou štruktúrou (značný počet dvojitých väzieb v bočných 1,2-jednotkách) v zóne revulkanizácie sa vlastnosti mierne menia, v niektorých prípadoch dokonca zlepšujú (obr. 3, krivky b A V), pretože tepelná oxidácia dvojitých väzieb bočných jednotiek je sprevádzaná dodatočným štruktúrovaním.

Správanie sa kaučukových zmesí v štádiu prevulkanizácie je dôležité pri výrobe masívnych výrobkov, najmä automobilových pneumatík, pretože v dôsledku reverzie môže dôjsť k prevulkanizácii vonkajších vrstiev, zatiaľ čo vnútorné vrstvy sú podvulkanizované. V tomto prípade sú potrebné vulkanizačné systémy, ktoré by poskytli dlhú indukčnú periódu pre rovnomerné zahrievanie pneumatiky, vysokú rýchlosť v hlavnej perióde a širokú vulkanizačnú plošinu v štádiu revulkanizácie.

3.2. Sírové vulkanizačné systémy pre nenasýtené kaučuky

Vlastnosti síry ako vulkanizačného činidla. Proces vulkanizácie prírodného kaučuku sírou objavil v roku 1839 C. Goodyear a nezávisle v roku 1843 G. Gencock.

Na vulkanizáciu sa používa prírodná mletá síra. Elementárna síra má niekoľko kryštalických modifikácií, z ktorých len modifikácia  je čiastočne rozpustná v kaučuku. Práve táto modifikácia, ktorá má teplotu topenia 112,7 ºC, sa používa na vulkanizáciu. Molekuly -formy sú osemčlenný kruh S 8 s priemernou aktivačnou energiou prasknutia kruhu E act = 247 kJ/mol.

Je to dosť vysoká energia a štiepenie sírového kruhu nastáva len pri teplotách 143ºC a vyšších. Pri teplotách nižších ako 150 °C dochádza k heterolytickému alebo iónovému rozkladu sírového kruhu s tvorbou zodpovedajúceho biiónu síry a pri teplote 150 °C a vyššej k homolytickému (radikálovému) rozkladu kruhu S s tvorbou biradikálov síry:

t150ºС S 8 →S + – S 6 – S – → S 8 +–

t150ºС S 8 →Sֹ–S 6 –Sֹ→S 8 ֹֹ.

Biradikály S 8 ·· sa ľahko rozložia na menšie fragmenty: S 8 ֹֹ→S x ֹֹ + S 8 ֹֹ.

Výsledné biióny síry a biradikály potom interagujú s makromolekulami kaučuku buď na dvojitej väzbe, alebo na mieste atómu uhlíka a-metylénu.

Sírový kruh sa môže rozpadnúť aj pri teplotách pod 143ºС, ak sú v systéme nejaké aktívne častice (katióny, anióny, voľné radikály). Aktivácia prebieha podľa nasledujúcej schémy:

S 8 + A + →A – S – S 6 – S +

S 8 + B – → B – S – S 6 –

S 8 + Rֹ→R – S – S 6 – Sֹ.

Takéto aktívne častice sú prítomné v kaučukovej zmesi pri použití vulkanizačných systémov s urýchľovačmi vulkanizácie a ich aktivátormi.

Na premenu mäkkej plastovej gumy na tvrdú elastickú gumu stačí malé množstvo síry - 0,10,15 % hm. Skutočné dávky síry sa však pohybujú od 12,5 do 35 hmotnostných dielov. na 100 hmotnostných dielov guma.

Síra má obmedzenú rozpustnosť v kaučuku, takže dávkovanie síry určuje formu, v akej je v kaučukovej zmesi distribuovaná. Pri skutočných dávkach je síra vo forme roztavených kvapiek, z povrchu ktorých molekuly síry difundujú do gumovej hmoty.

Príprava kaučukovej zmesi sa vykonáva pri zvýšených teplotách (100-140ºС), čo zvyšuje rozpustnosť síry v kaučuku. Preto pri ochladzovaní zmesi, najmä v prípadoch vysokých dávok, voľná síra začne difundovať na povrch kaučukovej zmesi s tvorbou tenkého filmu alebo usadeniny síry. Tento proces sa v technológii nazýva blednutie alebo potenie. Vyblednutie zriedkavo znižuje lepivosť obrobkov, a preto sa na obnovenie povrchu obrobkov pred montážou ošetria benzínom. To zhoršuje pracovné podmienky montážnikov a zvyšuje nebezpečenstvo požiaru a výbuchu výroby.

Problém vyblednutia je obzvlášť akútny pri výrobe oceľových kordových pneumatík. V tomto prípade, aby sa zvýšila pevnosť väzby medzi kovom a gumou, sa dávka S zvyšuje na 5 hmotnostných dielov. Aby sa zabránilo vyblednutiu v takýchto formuláciách, mala by sa použiť špeciálna úprava - takzvaná polymérna síra. Toto je -forma, ktorá vzniká, keď sa -forma zahreje na 170ºC. Pri tejto teplote dochádza k prudkému skoku vo viskozite taveniny a vzniká polymérna síra Sn, kde n je nad 1000. Vo svetovej praxi sa používajú rôzne modifikácie polymérnej síry, známe pod značkou „Cristex“.

Teórie vulkanizácie síry. Na vysvetlenie procesu vulkanizácie síry boli predložené chemické a fyzikálne teórie. V roku 1902 Weber predložil prvú chemickú teóriu vulkanizácie, ktorej prvky prežili dodnes. Extrakciou produktu interakcie NC so sírou Weber zistil, že časť zavedenej síry nebola extrahovaná. Túto časť nazval viazaná a uvoľnenú časť - voľnú síru. Súčet množstva viazanej a voľnej síry sa rovnal celkovému množstvu síry zavedenej do kaučuku: S celk = S voľný + S viazaný. Weber tiež zaviedol koncept vulkanizačného koeficientu ako pomer viazanej síry k množstvu kaučuku v kaučukovej zmesi (A): K vulc = S väzba / A.

Weberovi sa podarilo izolovať polysulfid (C 5 H 8 S) n ako produkt intramolekulárnej adície síry na dvojitých väzbách izoprénových jednotiek. Preto Weberova teória nedokázala vysvetliť nárast pevnosti v dôsledku vulkanizácie.

V roku 1910 Oswald predložil fyzikálnu teóriu vulkanizácie, ktorá vysvetlila účinok vulkanizácie fyzikálnou adsorpčnou interakciou medzi kaučukom a sírou. Podľa tejto teórie vznikajú v kaučukovej zmesi komplexy kaučuk-síra, ktoré medzi sebou interagujú aj v dôsledku adsorpčných síl, čo vedie k zvýšeniu pevnosti materiálu. Adsorbovaná síra by však mala byť z vulkanizátu úplne extrahovaná, čo v reálnych podmienkach nebolo pozorované a vo všetkých ďalších štúdiách začala prevládať chemická teória vulkanizácie.

Hlavným dôkazom chemickej teórie (teória mostov) je:

Sírou sa vulkanizujú iba nenasýtené kaučuky;

Síra interaguje s molekulami nenasýtených kaučukov za vzniku kovalentných priečnych väzieb (mostíkov) rôzneho typu, t.j. s tvorbou viazanej síry, ktorej množstvo je úmerné nenasýtenosti kaučuku;

Proces vulkanizácie je sprevádzaný tepelným efektom úmerným množstvu pridanej síry;

Vulkanizácia má teplotný koeficient približne 2, t.j. blízke teplotnému koeficientu chemickej reakcie vo všeobecnosti.

K zvýšeniu pevnosti v dôsledku vulkanizácie síry dochádza v dôsledku štruktúrovania systému, v dôsledku čoho sa vytvára trojrozmerná priestorová sieť. Existujúce systémy vulkanizácie síry umožňujú špecificky syntetizovať takmer akýkoľvek typ zosieťovania, meniť rýchlosť vulkanizácie a konečnú štruktúru vulkanizátu. Preto je síra stále najobľúbenejším sieťovacím činidlom pre nenasýtené kaučuky.