Metoda za kontrolu procesa vulkanizacije. Vulkanizacija i njene karakteristike Tehnologija vulkanizacije vrućih guma uradi sam

Prirodna guma nije uvijek pogodna za izradu dijelova. To je zato što je njegova prirodna elastičnost vrlo niska i jako ovisi o vanjskoj temperaturi. Na temperaturama blizu 0, guma postaje tvrda, ili kako se dalje spušta, postaje lomljiva. Na temperaturi od oko + 30 stepeni, guma počinje da omekšava i, uz daljnje zagrijavanje, prelazi u stanje taline. Kada se ponovo ohladi, ne vraća svoja originalna svojstva.

Kako bi se osigurala potrebna radna i tehnička svojstva gume, gumi se dodaju različite tvari i materijali - čađ, kreda, omekšivači itd.

U praksi se koristi nekoliko metoda vulkanizacije, ali ih objedinjuje jedna stvar - prerada sirovina vulkanizacijskim sumporom. Neki udžbenici i propisi kažu da se jedinjenja sumpora mogu koristiti kao vulkanizatori, ali se u stvari takvima mogu smatrati samo zato što sadrže sumpor. U suprotnom, mogu uticati na vulkanizaciju baš kao i druge supstance koje ne sadrže sumporna jedinjenja.

Prije nekog vremena provedena su istraživanja o preradi gume organskim spojevima i određenim tvarima, na primjer:

• fosfor;
• selen;
• trinitrobenzen i niz drugih.

Ali studije su pokazale da ove tvari nemaju praktičnu vrijednost u smislu vulkanizacije.

Proces vulkanizacije

Proces vulkanizacije gume se može podijeliti na hladan i vruć. Prvi se može podijeliti u dvije vrste. Prvi uključuje upotrebu poluhloridnog sumpora. Mehanizam vulkanizacije upotrebom ove supstance izgleda ovako. Radni komad od prirodne gume stavlja se u pare ove supstance (S2Cl2) ili u njen rastvor, napravljen na bazi nekog rastvarača. Rastvarač mora ispunjavati dva uslova:

1. Ne smije reagirati sa sumpornim poluhloridom.
2. Trebalo bi da otopi gumu.

U pravilu se kao otapalo mogu koristiti ugljični disulfid, benzin i niz drugih. Prisustvo sumpor hemiklorida u tečnosti sprečava otapanje gume. Suština ovog procesa je zasićenje gume ovom kemikalijom.

Trajanje procesa vulkanizacije uz učešće S2Cl2 kao rezultat određuje tehničke karakteristike gotovog proizvoda, uključujući elastičnost i čvrstoću.

Vrijeme vulkanizacije u 2% otopini može biti nekoliko sekundi ili minuta. Ako se proces odloži na vrijeme, onda može doći do tzv. prekomerne vulkanizacije, odnosno obradak gubi svoju plastičnost i postaje vrlo lomljiv. Iskustvo pokazuje da se sa debljinom proizvoda od jednog milimetra, operacija vulkanizacije može izvesti nekoliko sekundi.

Ova tehnologija vulkanizacije je optimalno rešenje za obradu delova sa tankim zidom - cevi, rukavica itd. Ali, u ovom slučaju, potrebno je striktno poštovati režime obrade, inače gornji sloj delova može biti vulkanizovan više od unutrašnji slojevi.

Na kraju postupka vulkanizacije, nastali dijelovi se moraju oprati vodom ili alkalnim rastvorom.

Postoji i druga metoda hladne vulkanizacije. Gumene ploče sa tankim zidom stavljaju se u atmosferu zasićenu SO2. Nakon određenog vremena, praznine se prebacuju u komoru, gdje se pumpa H2S (vodonik sulfid). Vrijeme izlaganja slijepih uzoraka u takvim komorama je 15 - 25 minuta. Ovo vrijeme je dovoljno za završetak vulkanizacije. Ova tehnologija se uspješno koristi za obradu lijepljenih spojeva, što im daje visoku čvrstoću.

Posebne gume se obrađuju sintetičkim smolama, vulkanizacija pomoću njih se ne razlikuje od gore opisane.

Vruća vulkanizacija

Tehnologija takve vulkanizacije je sljedeća. Određena količina sumpora i specijalnih aditiva dodaje se oblikovanoj sirovoj gumi. U pravilu, zapremina sumpora treba da bude u rasponu od 5 - 10%, a konačna brojka se određuje na osnovu namjene i tvrdoće budućeg dijela. Pored sumpora dodaje se i tzv. rogova guma (ebonit) koja sadrži 20 - 50% sumpora. U sljedećoj fazi od dobivenog materijala se formiraju praznine i zagrijavaju, tj. izlečenje.

Grijanje se vrši raznim metodama. Praznine se stavljaju u metalne kalupe ili uvaljuju u tkaninu. Dobijene strukture stavljaju se u rernu zagrijanu na 130 - 140 stepeni Celzijusa. Kako bi se povećala efikasnost vulkanizacije, pećnica može biti pod pritiskom.

Formirane predforme se mogu staviti u autoklav koji sadrži pregrijanu vodenu paru. Ili se stavljaju u zagrijanu presu. Zapravo, ova metoda je najčešća u praksi.

Svojstva vulkanizirane gume zavise od mnogih uslova. Zato je vulkanizacija jedna od najsloženijih operacija koje se koriste u proizvodnji gume. Osim toga, važnu ulogu imaju i kvalitet sirovina i način njegove prerade. Ne smijemo zaboraviti na količinu dodanog sumpora, temperaturu, trajanje i način vulkanizacije. Na kraju, na svojstva gotovog proizvoda utiče i prisustvo nečistoća različitog porekla. Zaista, prisustvo mnogih nečistoća omogućava odgovarajuću vulkanizaciju.

Posljednjih godina akceleratori se koriste u gumarskoj industriji. Ove tvari dodane u smjesu gume ubrzavaju tekuće procese, smanjuju potrošnju energije, drugim riječima, ovi aditivi optimiziraju obradu radnog komada.

Pri izvođenju vruće vulkanizacije na zraku neophodno je prisustvo olovnog oksida, osim toga može biti potrebno prisustvo soli olova u kombinaciji sa organskim kiselinama ili sa spojevima koji sadrže kisele hidrokside.

Kao akceleratori koriste se sljedeće tvari:

• tiuramid sulfid;
• ksantati;
• merkaptobenzotiazol.

Vulkanizacija pod uticajem vodene pare može se značajno smanjiti ako se koriste hemikalije kao što su alkalije: Ca (OH) 2, MgO, NaOH, KOH ili soli Na2CO3, Na2CS3. Osim toga, kalijeve soli će pomoći u ubrzavanju procesa.

Postoje i organski akceleratori, to su amini, i čitava grupa spojeva koji nisu uključeni ni u jednu grupu. Na primjer, to su derivati ​​supstanci kao što su amini, amonijak i niz drugih.

U proizvodnji se najčešće koriste difenilgvanidin, heksametilentetramin i mnogi drugi. Nisu neuobičajeni slučajevi kada se cink oksid koristi za poboljšanje aktivnosti akceleratora.

Osim aditiva i akceleratora, važnu ulogu igra i okoliš. Na primjer, prisustvo atmosferskog zraka stvara nepovoljne uslove za vulkanizaciju pri standardnom pritisku. Osim zraka, negativno djeluju ugljični anhidrid i dušik. U međuvremenu, amonijak ili sumporovodik imaju pozitivan učinak na proces vulkanizacije.

Procedura vulkanizacije gumi daje nova svojstva i modificira postojeća. Posebno se poboljšava njegova elastičnost itd. Proces vulkanizacije se može kontrolisati stalnim mjerenjem promjenjivih svojstava. U pravilu se u tu svrhu koristi definicija sile pri prekidu i napetosti pri prekidu. Ali ove metode kontrole nisu precizne i ne koriste se.

Guma kao proizvod vulkanizacije gume

Tehnička guma je kompozitni materijal koji sadrži do 20 komponenti koje obezbeđuju različita svojstva ovog materijala. Guma se dobija vulkanizacijom gume. Kao što je gore navedeno, u procesu vulkanizacije dolazi do formiranja makromolekula, koji osiguravaju operativna svojstva gume, čime se osigurava visoka čvrstoća gume.

Glavna razlika između gume i mnogih drugih materijala je u tome što ima sposobnost elastične deformacije, koja se može pojaviti na različitim temperaturama, u rasponu od sobne do mnogo nižih. Guma značajno nadmašuje gumu po brojnim karakteristikama, na primjer, odlikuje se elastičnošću i čvrstoćom, otpornošću na temperaturne ekstreme, izlaganjem agresivnom okruženju i još mnogo toga.

Cement za vulkanizaciju

Cement za vulkanizaciju se koristi za rad samovulkanizacije, može početi od 18 stepeni, a za vruću vulkanizaciju do 150 stepeni. Ovaj cement ne uključuje ugljovodonike. Postoji i cement tipa OTP koji se koristi za nanošenje na grube površine unutar guma, kao i OTR Type Top RAD i PN zakrpe sa produženim vremenom sušenja. Upotreba takvog cementa omogućava postizanje dugog vijeka trajanja protektiranih guma koje se koriste na specijalnoj građevinskoj opremi sa velikom kilometražom.

Tehnologija vruće vulkanizacije guma uradi sam

Da biste izvršili vruću vulkanizaciju gume ili zračnice, trebat će vam presa. Reakcija zavarivanja gume i dijela odvija se u određenom vremenskom periodu. Ovo vrijeme ovisi o veličini popravljene površine. Iskustvo je pokazalo da je potrebno 4 minute da se popravi oštećenje dubine 1 mm na datoj temperaturi. Odnosno, da biste popravili kvar dubine 3 mm, morat ćete potrošiti 12 minuta čistog vremena. Vrijeme pripreme se ne uzima u obzir. U međuvremenu, puštanje uređaja za vulkanizaciju u rad, ovisno o modelu, može trajati oko 1 sat.

Temperatura potrebna za vruće očvršćavanje je između 140 i 150 stepeni Celzijusa. Za postizanje ove temperature nije potrebno koristiti industrijsku opremu. Za samopopravak guma sasvim je prihvatljivo koristiti kućne električne aparate, na primjer, glačalo.

Popravka kvarova na automobilskoj gumi ili zračnici pomoću uređaja za vulkanizaciju prilično je naporna operacija. Ima mnogo suptilnosti i detalja, pa ćemo stoga razmotriti glavne faze popravke.

1. Da bi se omogućio pristup oštećenom području, guma se mora skinuti sa točka.
2. Očistite gumu u blizini oštećenog područja. Njegova površina bi trebala postati hrapava.
3. Produvajte tretirano područje komprimovanim vazduhom. Kabel koji se pojavio vani mora se ukloniti, može se odgristi rezačima žice. Guma se mora tretirati posebnom smjesom za odmašćivanje. Obrada mora biti obavljena sa obe strane, spolja i iznutra.
4. S unutarnje strane na mjesto oštećenja treba položiti unaprijed pripremljenu zakrpu. Polaganje počinje od bočne strane gume prema sredini.
5. Sa vanjske strane, na mjesto oštećenja, potrebno je staviti komade sirove gume, isječene na komade od 10 - 15 mm, koje se prethodno moraju zagrijati na šporetu.
6. Položena guma se mora pritisnuti i izravnati preko površine gume. U tom slučaju potrebno je osigurati da sloj sirove gume bude 3-5 mm viši od radne površine komore.
7. Nakon nekoliko minuta, pomoću kutne brusilice (kutne brusilice), potrebno je ukloniti sloj nanesene sirove gume. U slučaju da je gola površina labava, odnosno da u njoj ima zraka, svu nanesenu gumu se mora ukloniti i postupak nanošenja gume ponoviti. Ako u sloju za popravku nema zraka, odnosno površina je ravna i ne sadrži pore, popravljeni dio se može poslati pod zagrijanim na gore naznačenu temperaturu.
8. Da biste precizno postavili gumu na prešu, ima smisla označiti centar neispravnog područja kredom. Kako bi se spriječilo da se zagrijane ploče zalijepe za gumu, između njih se mora položiti debeli papir.

Vulkanizator uradi sam

Svaki uređaj za vruće očvršćavanje mora sadržavati dvije komponente:

• grijaći element;
• pritisnite.

Za samostalnu proizvodnju vulkanizera možda će vam trebati:

• željezo;
• električni štednjak;
• klip iz motora.

Vulkanizator „uradi sam“ mora biti opremljen regulatorom koji ga može isključiti kada se dostigne radna temperatura (140-150 stepeni Celzijusa). Za efikasno stezanje možete koristiti običnu stezaljku.

Glavne metode vulkanizacije gume. Za izvođenje glavnog hemijskog procesa gumene tehnologije - vulkanizacije - koriste se sredstva za vulkanizaciju. Hemija procesa vulkanizacije sastoji se u formiranju prostorne mreže, uključujući linearne ili razgranate gumene makromolekule i poprečne veze. Tehnološki, vulkanizacija se sastoji u obradi gumene smjese na temperaturama od normalne do 220°C pod pritiskom i rjeđe bez njega.

U većini slučajeva, industrijska vulkanizacija se izvodi sa sistemima za vulkanizaciju koji uključuju sredstvo za vulkanizaciju, akceleratore i aktivatore vulkanizacije i doprinose efikasnijem toku procesa formiranja prostorne mreže.

Hemijska interakcija između gume i sredstva za vulkanizaciju određena je hemijskom aktivnošću gume, tj. stepen nezasićenosti njegovih lanaca, prisustvo funkcionalnih grupa.

Hemijska aktivnost nezasićenih kaučuka uzrokovana je prisustvom dvostrukih veza u glavnom lancu i povećanom pokretljivošću atoma vodonika u -metilenskim grupama u blizini dvostruke veze. Stoga se nezasićene gume mogu vulkanizirati sa svim spojevima koji stupaju u interakciju s dvostrukom vezom i njenim susjednim grupama.

Glavno sredstvo za vulkanizaciju nezasićenih kaučuka je sumpor, koji se obično koristi kao sistem za vulkanizaciju u kombinaciji sa akceleratorima i njihovim aktivatorima. Pored sumpora, organskih i neorganskih peroksida, mogu se koristiti alkilfenol-formaldehidne smole (AFFS), diazo jedinjenja i polihaloidna jedinjenja.

Hemijska aktivnost zasićenih kaučuka znatno je niža od aktivnosti nezasićenih, stoga se za vulkanizaciju moraju koristiti visoko reaktivne tvari, poput raznih peroksida.

Vulkanizacija nezasićenih i zasićenih kaučuka može se izvesti ne samo u prisustvu hemijskih vulkanizatora, već i pod uticajem fizičkih uticaja koji pokreću hemijske transformacije. To su visokoenergetska zračenja (radijacijska vulkanizacija), ultraljubičasto zračenje (fotovulkanizacija), produženo izlaganje visokim temperaturama (termalna vulkanizacija), udarni valovi i neki drugi izvori.

Gume koje imaju funkcionalne grupe mogu se vulkanizirati na tim grupama sa agensima za umrežavanje koji su u interakciji sa funkcionalnim grupama.

Glavne zakonitosti procesa vulkanizacije. Bez obzira na vrstu gume i korišćeni sistem vulkanizacije, tokom procesa vulkanizacije dešavaju se neke karakteristične promene u svojstvima materijala:

Plastičnost gumene smjese naglo se smanjuje, pojavljuju se čvrstoća i elastičnost vulkanizeta. Dakle, čvrstoća sirove gumene smjese na bazi NC ne prelazi 1,5 MPa, a čvrstoća vulkaniziranog materijala nije manja od 25 MPa.

Hemijska aktivnost gume je značajno smanjena: u nezasićenim gumama smanjuje se broj dvostrukih veza, u zasićenim gumama i gumama sa funkcionalnim grupama broj aktivnih centara. Time se povećava otpornost vulkanizeta na oksidativne i druge agresivne utjecaje.

Povećava otpornost vulkaniziranog materijala na djelovanje niskih i visokih temperatura. Tako NC stvrdnjava na 0ºS i postaje ljepljiv na +100ºS, dok vulkanizat zadržava čvrstoću i elastičnost u temperaturnom rasponu od -20 do +100ºS.

Ovakav karakter promjene svojstava materijala tokom vulkanizacije nedvosmisleno ukazuje na pojavu procesa strukturiranja, koji završavaju formiranjem trodimenzionalne prostorne mreže. Da bi vulkanizat zadržao elastičnost, poprečne veze moraju biti dovoljno rijetke. Na primjer, u slučaju NC, termodinamička fleksibilnost lanca se zadržava ako se jedna unakrsna veza javlja na 600 atoma ugljika glavnog lanca.

Proces vulkanizacije također karakteriziraju neki opći obrasci promjena svojstava u zavisnosti od vremena vulkanizacije na konstantnoj temperaturi.

Budući da se svojstva viskoznosti mješavina najznačajnije mijenjaju, za proučavanje kinetike vulkanizacije koriste se smični rotacijski viskozimetri, posebno Monsanto reometri. Ovi uređaji omogućavaju proučavanje procesa vulkanizacije na temperaturama od 100 do 200ºS u trajanju od 12 - 360 minuta uz različite sile smicanja. Rekorder uređaja ispisuje zavisnost momenta od vremena vulkanizacije pri konstantnoj temperaturi, tj. kinetička kriva vulkanizacije, koja ima S-oblik i nekoliko sekcija koje odgovaraju fazama procesa (slika 3).

Prva faza vulkanizacije naziva se period indukcije, faza scorch ili faza pre vulkanizacije. U ovoj fazi, gumena smjesa mora ostati tečna i dobro ispuniti cijeli kalup, stoga njena svojstva karakterizira minimalni smični moment M min (minimalni viskozitet) i vrijeme t s tokom kojeg se moment smicanja povećava za 2 jedinice u odnosu na minimalni .

Druga faza se naziva glavni period vulkanizacije. Na kraju perioda indukcije, aktivne čestice se akumuliraju u masi gumene smjese, uzrokujući brzo strukturiranje i, shodno tome, povećanje momenta do određene maksimalne vrijednosti M max. Međutim, završetak druge faze nije vrijeme za dostizanje M max, već vrijeme t 90 koje odgovara M 90 . Ovaj trenutak je određen formulom

M 90 \u003d 0,9 M + M min,

gdje je M – razlika momenta (M=M max – M min).

Vrijeme t 90 je optimalna vulkanizacija, čija vrijednost zavisi od aktivnosti sistema za vulkanizaciju. Nagib krive u glavnom periodu karakteriše brzinu vulkanizacije.

Treća faza procesa naziva se faza overvulkanizacije, koja u većini slučajeva odgovara horizontalnom presjeku sa konstantnim svojstvima na kinetičkoj krivulji. Ova zona se naziva vulkanizacijski plato. Što je plato širi, to je mješavina otpornija na pretjeranu vulkanizaciju.

Širina platoa i dalji tok krivine uglavnom zavise od hemijske prirode gume. Kod nezasićenih linearnih guma, kao što su NK i SKI-3, plato nije širok i tada dolazi do propadanja, tj. nagib krive (slika 3, kriva A). Proces propadanja svojstava u fazi prevulkanizacije naziva se reverzija. Razlog za reverziju je uništenje ne samo glavnih lanaca, već i formiranih poprečnih veza pod djelovanjem visoke temperature.

U slučaju zasićenih i nezasićenih kaučuka razgranate strukture (značajna količina dvostrukih veza u bočnim 1,2-jedinicama), svojstva se neznatno mijenjaju u zoni prevulkanizacije, au nekim slučajevima čak i poboljšavaju (Sl. 3, krive b I V), budući da je termička oksidacija dvostrukih veza bočnih karika praćena dodatnim strukturiranjem.

Ponašanje gumenih smjesa u fazi prevulkanizacije važno je u proizvodnji masivnih proizvoda, posebno automobilskih guma, jer zbog reverzije može doći do prevulkanizacije vanjskih slojeva, a do podvulkanizacije unutrašnjih. U ovom slučaju su potrebni sistemi za vulkanizaciju koji bi obezbedili dug period indukcije za ravnomerno zagrevanje gume, veliku brzinu u glavnom periodu i širok plato vulkanizacije tokom faze revulkanizacije.

3.2. Sumporni vulkanizacijski sistemi za nezasićene gume

Svojstva sumpora kao vulkanizatora. Proces vulkanizacije prirodnog kaučuka sumporom otkrio je 1839. C. Goodyear i nezavisno 1843. G. Gencock.

Za vulkanizaciju se koristi prirodni mljeveni sumpor. Elementarni sumpor ima nekoliko kristalnih modifikacija, od kojih je samo α-modifikacija djelimično rastvorljiva u kaučuku. Upravo ova modifikacija ima tačku topljenja od 112,7 ºS i koristi se u vulkanizaciji. Molekuli -forme su osmočlani ciklus S 8 sa prosječnom energijom aktivacije rupture prstena E act = 247 kJ/mol.

Ovo je prilično visoka energija, a cijepanje sumpornog prstena događa se samo na temperaturi od 143ºS i više. Na temperaturama ispod 150ºS dolazi do heterolitičke ili jonske razgradnje sumpornog prstena sa stvaranjem odgovarajućeg sumpornog bioona, a na 150ºS i više do homolitičke (radikalne) razgradnje S prstena sa stvaranjem sumpornih diradikala:

t150ºS S 8 →S + - S 6 - S - → S 8 + -

t150ºS S 8 →Sֹ–S 6 –Sֹ→S 8 ֹֹ.

Biradikali S 8 ·· lako se raspadaju na manje fragmente: S 8 ֹֹ→S h ֹֹ + S 8-h ֹֹ.

Rezultirajući biooni i biradikali sumpora zatim stupaju u interakciju s makromolekulama gume ili na dvostrukoj vezi ili na mjestu atoma ugljika α-metilen.

Sumporni prsten se takođe može razgraditi na temperaturama ispod 143ºS ako u sistemu ima aktivnih čestica (katjona, anjona, slobodnih radikala). Aktivacija se odvija prema shemi:

S 8 + A + →A - S - S 6 - S +

S 8 + B – → B – S – S 6 –

S 8 + Rֹ → R - S - S 6 - Sֹ.

Takve aktivne čestice su prisutne u smjesi gume kada se koriste sistemi za vulkanizaciju sa akceleratorima vulkanizacije i njihovim aktivatorima.

Za pretvaranje meke plastične gume u tvrdu elastičnu gumu dovoljna je mala količina sumpora - 0,10,15% tež. Međutim, stvarne doze sumpora kreću se od 12,5 do 35 tež.h. po 100 tež.h. guma.

Sumpor ima ograničenu rastvorljivost u kaučuku, pa doza sumpora zavisi od oblika u kome je raspoređen u gumenoj mešavini. U stvarnim dozama, sumpor je u obliku otopljenih kapljica sa čije površine molekuli sumpora difundiraju u gumenu masu.

Priprema gumene mješavine vrši se na povišenoj temperaturi (100-140ºS), što povećava rastvorljivost sumpora u gumi. Stoga, kada se smjesa ohladi, posebno u slučajevima njezinih velikih doza, slobodni sumpor počinje da difundira na površinu gumene mješavine sa stvaranjem tankog filma ili sumpornog premaza. Taj se proces u tehnologiji naziva blijeđenje ili znojenje. Eflorescencija rijetko smanjuje ljepljivost predformi, tako da se predforme tretiraju benzinom kako bi se osvježila površina prije sklapanja. To pogoršava uslove rada montažera i povećava opasnost od požara i eksplozije u proizvodnji.

Problem blijeđenja posebno je akutan u proizvodnji guma od čelične korde. U ovom slučaju, da bi se povećala čvrstoća veze između metala i gume, doza S se povećava na 5 tež.h. Kako bi se izbjeglo blijeđenje u takvim formulacijama, treba koristiti posebnu modifikaciju - takozvani polimerni sumpor. Ovo je -forma, koja nastaje zagrijavanjem -forme na 170ºS. Na ovoj temperaturi dolazi do naglog skoka viskoznosti taline i formira se polimerni sumpor S n, gdje je n preko 1000. U svjetskoj praksi koriste se različite modifikacije polimernog sumpora, poznate pod markom "cristex".

Teorije vulkanizacije sumpora. Predložene su kemijske i fizičke teorije koje objašnjavaju proces vulkanizacije sumpora. Weber je 1902. godine iznio prvu kemijsku teoriju vulkanizacije, čiji su elementi opstali do danas. Ekstrahirajući produkt interakcije NK sa sumporom, Weber je otkrio da dio unesenog sumpora nije ekstrahovan. Ovaj dio je on nazvao vezanim, a odvojeni - slobodnim sumporom. Zbir količine vezanog i slobodnog sumpora bio je jednak ukupnoj količini sumpora unešenog u gumu: S ukupno =S slobodna +S veza. Weber je također uveo koncept koeficijenta vulkanizacije kao omjera vezanog sumpora i količine gume u sastavu gumene smjese (A): K vulk \u003d S veza / A.

Weber je uspio izolovati polisulfid (C 5 H 8 S) n kao proizvod intramolekularnog dodavanja sumpora na dvostruke veze izoprenskih jedinica. Stoga Weberova teorija nije mogla objasniti povećanje snage kao rezultat vulkanizacije.

Godine 1910. Oswald je iznio fizičku teoriju vulkanizacije, koja je objasnila učinak vulkanizacije fizičkom adsorpcionom interakcijom između gume i sumpora. Prema ovoj teoriji, u gumenoj smjesi nastaju kompleksi guma-sumpor, koji međusobno djeluju i zbog adsorpcionih sila, što dovodi do povećanja čvrstoće materijala. Međutim, adsorpcijski vezan sumpor trebalo bi u potpunosti izvući iz vulkanizata, što nije uočeno u realnim uvjetima, te je kemijska teorija vulkanizacije počela prevladavati u svim daljnjim istraživanjima.

Glavni dokazi kemijske teorije (teorije mostova) su sljedeće tvrdnje:

Samo nezasićene gume se vulkaniziraju sumporom;

Sumpor stupa u interakciju sa nezasićenim molekulima gume i formira kovalentne poprečne veze (mostove) različitih tipova, tj. sa stvaranjem vezanog sumpora, čija je količina proporcionalna nezasićenosti gume;

Proces vulkanizacije je praćen termičkim efektom proporcionalnim količini dodanog sumpora;

Vulkanizacija ima temperaturni koeficijent od oko 2, tj. blizak temperaturnom koeficijentu hemijske reakcije uopšte.

Do povećanja čvrstoće kao rezultat vulkanizacije sumpora dolazi zbog strukturiranja sistema, zbog čega se formira trodimenzionalna prostorna mreža. Postojeći sistemi vulkanizacije sumpora omogućavaju da se direktno sintetizuje praktično bilo koji tip umrežavanja, promeni brzina vulkanizacije i konačna struktura vulkanizata. Stoga je sumpor još uvijek najpopularniji agens za umrežavanje nezasićenih kaučuka.

Tehnološki, proces vulkanizacije je transformacija "sirove" gume u gumu. Kao hemijska reakcija, uključuje integraciju linearnih makromolekula gume, koji lako gube stabilnost kada su izloženi vanjskim utjecajima, u jedinstvenu mrežu vulkanizacije. Nastaje u trodimenzionalnom prostoru zbog unakrsnih hemijskih veza.

Takva "poprečno povezana" struktura daje gumi dodatne karakteristike čvrstoće. Njegova tvrdoća i elastičnost, otpornost na mraz i toplinu poboljšavaju se smanjenjem topljivosti u organskim tvarima i bubrenjem.

Rezultirajuća mreža ima složenu strukturu. Uključuje ne samo čvorove koji povezuju parove makromolekula, već i one koji ujedinjuju nekoliko molekula u isto vrijeme, kao i unakrsne kemijske veze, koje su poput "mostova" između linearnih fragmenata.

Njihovo stvaranje nastaje pod djelovanjem specijalnih sredstava, čije molekule djelomično djeluju kao građevinski materijal, kemijski reagirajući jedni s drugima i s makromolekulama gume na visokoj temperaturi.

Svojstva materijala

Performanse rezultirajuće vulkanizirane gume i proizvoda napravljenih od nje uvelike ovise o vrsti korištenog reagensa. Ove karakteristike uključuju otpornost na izlaganje agresivnom okruženju, brzinu deformacije tokom kompresije ili porasta temperature i otpornost na termičke oksidativne reakcije.

Rezultirajuće veze nepovratno ograničavaju pokretljivost molekula pod mehaničkim djelovanjem, uz održavanje visoke elastičnosti materijala sa sposobnošću plastične deformacije. Struktura i broj ovih veza određen je metodom vulkanizacije gume i hemijskim sredstvima koja se za to koriste.

Proces nije monoton, a pojedinačni pokazatelji vulkanizirane mješavine u svojoj promjeni dostižu svoj minimum i maksimum u različito vrijeme. Najprikladniji omjer fizičkih i mehaničkih karakteristika rezultirajućeg elastomera naziva se optimalnim.

Kompozicija koja se može vulkanizovati, pored gume i hemijskih agenasa, uključuje niz dodatnih supstanci koje doprinose proizvodnji gume sa željenim performansama. Prema namjeni dijele se na akceleratore (aktivatore), punila, omekšivače (plastifikatore) i antioksidante (antioksidanse). Ubrzivači (najčešće je to cink oksid) olakšavaju kemijsku interakciju svih sastojaka gumene mješavine, pomažu u smanjenju potrošnje sirovina, vremena za njegovu obradu i poboljšavaju svojstva vulkanizera.

Punila kao što su kreda, kaolin, čađa povećavaju mehaničku čvrstoću, otpornost na habanje, otpornost na habanje i druge fizičke karakteristike elastomera. Nadopunjavajući količinu sirovine, oni na taj način smanjuju potrošnju gume i smanjuju cijenu rezultirajućeg proizvoda. Omekšivači se dodaju kako bi se poboljšala obradivost prerade gumenih smjesa, smanjio njihov viskozitet i povećao volumen punila.

Također, plastifikatori mogu povećati dinamičku izdržljivost elastomera, otpornost na abraziju. Antioksidansi koji stabiliziraju proces uvode se u sastav smjese kako bi spriječili „starenje“ gume. Različite kombinacije ovih supstanci koriste se u razvoju specijalnih formulacija sirove gume za predviđanje i korekciju procesa vulkanizacije.

Vrste vulkanizacije

Najčešće korištene gume (butadien-stiren, butadien i prirodne) vulkaniziraju se u kombinaciji sa sumporom zagrijavanjem smjese na 140-160°C. Ovaj proces se naziva vulkanizacija sumpora. Atomi sumpora su uključeni u formiranje međumolekularnih poprečnih veza. Prilikom dodavanja do 5% sumpora u smjesu s gumom nastaje meki vulkanizat koji se koristi za proizvodnju automobilskih zračnica, guma, gumenih cijevi, kuglica itd.

Kada se doda više od 30% sumpora, dobija se prilično tvrd, niskoelastičan ebonit. Kao akceleratori u ovom procesu koriste se tiuram, kaptaks itd., čija se potpunost osigurava dodatkom aktivatora koji se sastoje od metalnih oksida, najčešće cinka.

Moguća je i radijaciona vulkanizacija. Izvodi se pomoću jonizujućeg zračenja, koristeći tokove elektrona koje emituje radioaktivni kobalt. Ovaj proces bez sumpora rezultira elastomerima sa posebnom hemijskom i termičkom otpornošću. Za proizvodnju specijalnih guma dodaju se organski peroksidi, sintetičke smole i druga jedinjenja pod istim procesnim parametrima kao i u slučaju dodavanja sumpora.

U industrijskoj skali, sastav koji se može vulkanizirati, stavljen u kalup, zagrijava se pod povišenim tlakom. Da biste to učinili, kalupi se postavljaju između zagrijanih ploča hidraulične preše. U proizvodnji neukalupljenih proizvoda, smjesa se sipa u autoklave, kotlove ili pojedinačne vulkanizere. Zagrijavanje gume za vulkanizaciju u ovoj opremi vrši se korištenjem zraka, pare, zagrijane vode ili visokofrekventne električne struje.

Najveći potrošači gumenih proizvoda dugi niz godina ostaju automobilska i poljoprivredna inženjerska poduzeća. Stupanj zasićenosti njihovih proizvoda gumenim proizvodima pokazatelj je visoke pouzdanosti i udobnosti. Osim toga, dijelovi od elastomera često se koriste u proizvodnji vodovodnih instalacija, obuće, kancelarijskog materijala i proizvoda za djecu.

Pošaljite svoj dobar rad u bazu znanja je jednostavno. Koristite obrazac ispod

Studenti, postdiplomci, mladi naučnici koji koriste bazu znanja u svom studiranju i radu biće vam veoma zahvalni.

Objavljeno na http://www.allbest.ru/

VulkanizovatiAtion-- tehnološki proces interakcije gume sa sredstvom za vulkanizaciju, u kojem su molekuli gume umreženi u jedinstvenu prostornu mrežu. Vulkanizatori mogu biti: sumpor, peroksidi, metalni oksidi, spojevi aminskog tipa itd. Za povećanje brzine vulkanizacije koriste se različiti katalizatori akceleratora.

Tokom vulkanizacije povećavaju se karakteristike čvrstoće gume, njena tvrdoća, elastičnost, otpornost na toplotu i mraz, smanjuje se stepen bubrenja i rastvorljivost u organskim rastvaračima. Suština vulkanizacije je kombinacija linearnih makromolekula kaučuka u jedinstveni "povezani" sistem, takozvanu vulkanizacionu mrežu. Kao rezultat vulkanizacije nastaju unakrsne veze između makromolekula, čiji broj i struktura zavise od metode B. Tokom vulkanizacije, neka svojstva vulkanizirane smjese se ne mijenjaju monotono s vremenom, već prolaze kroz maksimum ili minimum. Stepen vulkanizacije pri kojem se postiže najbolja kombinacija različitih fizičkih i mehaničkih svojstava gume naziva se optimalna vulkanizacija.

Vulkanizacija je obično mješavina gume s raznim supstancama koje gumi osiguravaju potrebne performanse (punila, kao što su čađ, kreda, kaolin, kao i omekšivači, antioksidansi itd.).

U većini slučajeva, gume opšte namjene (prirodna, butadien, butadien-stiren) vulkaniziraju se zagrijavanjem elementarnog sumpora na 140-160°C (sumporna guma). Rezultirajuće međumolekularne poprečne veze izvode se kroz jedan ili više atoma sumpora. Ako se gumi doda 0,5-5% sumpora, dobija se meki vulkanizat (automobilske gume i gume, kuglice, zračnice itd.); dodatak 30-50% sumpora dovodi do stvaranja tvrdog neelastičnog materijala - ebonita. Vulkanizacija sumpora se može ubrzati dodavanjem malih količina organskih jedinjenja, takozvanih akceleratora vulkanizacije - kaptaksa, tiurama i dr. Dejstvo ovih supstanci se u potpunosti manifestuje samo u prisustvu aktivatora - oksida metala (najčešće cink oksida).

U industriji, sumporna vulkanizacija se vrši zagrijavanjem vulkaniziranog proizvoda u kalupima pod visokim pritiskom ili u obliku neukalupljenih proizvoda (u "slobodnom" obliku) u kotlovima, autoklavima, pojedinačnim vulkanizerima i aparatima za kontinuiranu vulkanizaciju. itd. U ovim uređajima grijanje se vrši parom, zrakom, pregrijanom vodom, strujom, visokofrekventnim strujama. Kalupi se obično postavljaju između zagrijanih hidrauličnih presa. Vulkanizaciju sumpora otkrili su C. Goodyear (SAD, 1839) i T. Gancock (Velika Britanija, 1843). Za vulkanizaciju gume posebne namjene koriste se organski peroksidi (na primjer, benzoil peroksid), sintetičke smole (na primjer, fenol-formaldehid), nitro i diazo spojevi i drugi; uslovi procesa su isti kao i za vulkanizaciju sumpora.

Vulkanizacija je moguća i pod uticajem jonizujućeg zračenja - g-zračenja radioaktivnog kobalta, struje brzih elektrona (radijaciona vulkanizacija). Metode besumpornog i radijacionog beljenja omogućavaju dobijanje gume visoke termičke i hemijske otpornosti.

U industriji polimera, vulkanizacija se koristi u ekstruzijskoj proizvodnji gume.

Vulkanizacija na strpopravitiegume

Tehnološki proces popravke guma sastoji se od pripreme oštećenih površina za nanošenje reparacijskih materijala, nanošenja reparacijskih materijala na oštećena područja i vulkanizacije popravljenih površina.

Vulkanizacija popravljenih površina jedna je od najvažnijih operacija u popravci guma.

Suština vulkanizacije leži u činjenici da se pri zagrijavanju na određenu temperaturu u nevulkaniziranoj gumi odvija fizički i kemijski proces, uslijed čega guma dobiva elastičnost, čvrstoću, elastičnost i druge potrebne kvalitete.

Pri vulkanizaciji dva komada gume zalijepljena gumenim ljepilom, oni se pretvaraju u monolitnu strukturu i čvrstoća njihovog spoja ne razlikuje se od čvrstoće prianjanja osnovnog materijala unutar svakog komada. Istovremeno, kako bi se osigurala potrebna čvrstoća, komadi gume moraju se pritisnuti - pritisnuti pod pritiskom od 5 kg / cm 2.

Da bi se proces vulkanizacije odvijao, nije dovoljno izvršiti samo zagrijavanje na potrebnu temperaturu, odnosno na 143 + 2 °; proces vulkanizacije se ne odvija trenutno, tako da se zagrijane gume moraju držati određeno vrijeme na temperaturi vulkanizacije.

Vulkanizacija se može desiti i na temperaturama nižim od 143°C, ali to traje duže. Tako, na primjer, kada temperatura padne za samo 10 ° u odnosu na naznačenu, vrijeme vulkanizacije treba udvostručiti. Kako bi se smanjilo vrijeme predgrijavanja tokom vulkanizacije, koriste se električne manžetne koje omogućavaju zagrijavanje istovremeno s obje strane gume, uz smanjenje vremena vulkanizacije i poboljšanje kvalitete popravka. Kod jednostranog zagrevanja guma velike debljine dolazi do prevulkanizacije gumenih delova u kontaktu sa opremom za vulkanizaciju, a do podvulkanizacije guma na suprotnoj strani. Vrijeme vulkanizacije, ovisno o vrsti oštećenja i veličini gume, kreće se od 30 do 180 minuta za gume i od 15 do 20 minuta za gume

Za vulkanizaciju u voznim parkovima koristi se stacionarni aparat za vulkanizaciju model 601, proizvođača GARO trust.

Radni set aparata za vulkanizaciju uključuje korzete za sektore, zatezanje steznika, obloge gazećeg i bočnog profila, stege, tlačne jastučiće, vreće s pijeskom, dušeke,.

Pri pritisku pare u kotlu od 4 kg / cm 2, potrebna temperatura površine opreme za vulkanizaciju je 143 "+ 2 °. Pri pritisku od 4,0-4,1 kg / cm 2, sigurnosni ventil se mora otvoriti.

Uređaje za vulkanizaciju prije puštanja u rad mora pregledati nadzornik kotla.

Unutrašnja oštećenja guma su vulkanizirana na sektorima, vanjska oštećenja na pločama pomoću profilnih obloga. Kroz oštećenja (u prisustvu električnih manžeta vulkaniziraju se na ploči s profilnom oblogom, u nedostatku električnih manžeta odvojeno: prvo s unutarnje strane na sektoru, zatim izvana na ploči s profilnom oblogom.

Električna manžetna se sastoji od nekoliko slojeva gume i vanjskog sloja od gumiranog pokrivača, u čiju sredinu je postavljena spirala od nihrom žice za grijanje i termostat za održavanje konstantne temperature (150°).

vulkanizerska industrija popravka guma

Rice. 4. Stacionarni aparat za vulkanizaciju GARO model 601: 1 - sektor; 2 -- ploča ploča; 3 - kotao-parobnjak; 4 - male stezaljke za kamere; 5 -- nosač za kamere; 6 - manometar; 7 - stezaljka za gume; 8 - ložište; 9 - merač stakla; 10 -- ručna klipna pumpa; 11 -- usisna cijev

Prije vulkanizacije označavaju se granice popravljenog područja gume. Da biste eliminisali lepljenje, napudrajte ga talkom, kao i vreću peska, elektromanžet i opremu za vulkanizaciju (sektori, profilne obloge itd.) u kontaktu sa gumom.

Prilikom vulkanizacije na sektoru, stiskanje se postiže zatezanjem korzeta, a kod vulkanizacije na tanjiru upotrebom vreće s pijeskom i stezaljke.

Profilne obloge (gazećeg sloja i gazećeg sloja) biraju se u skladu sa popravljenim dijelom gume i njenom veličinom.

Električna manžetna tokom vulkanizacije nalazi se između gume i vreće s pijeskom.

Vrijeme početka i završetka vulkanizacije obilježava se kredom na posebnoj tabli postavljenoj na opremi za vulkanizaciju.

Popravljene gume moraju ispunjavati sljedeće zahtjeve:

1) gume ne bi trebalo da imaju nepopravljena mesta;

2) na unutrašnjoj strani gume ne sme biti otoka i tragova raslojavanja mrlja, podvulkanizacije, nabora i zadebljanja koji ometaju rad komore;

3) delovi gume koji se nanose duž gazećeg sloja ili bočne strane moraju biti potpuno vulkanizirani do tvrdoće 55-65 Shore;

4) delovi gazećeg sloja veličine preko 200 mm koji su restaurirani tokom popravke moraju imati šaru identičnu celom gazećem sloju gume; uzorak tipa "Vozilo za sve terene" mora se primijeniti bez obzira na veličinu protektiranog područja;

5) oblik rubova gume ne smije biti izobličen;

6) nisu dozvoljena zadebljanja i udubljenja koja narušavaju spoljne dimenzije i površinu pneumatika;

7) remontovane deonice ne bi trebalo da imaju zaostatke; dopušteno je imati školjke ili pore do 20 mm 2 površine i do 2 mm dubine u količini ne većoj od dvije po kvadratnom decimetru;

8) kvalitet popravke guma treba da obezbedi njihovu zagarantovanu kilometražu nakon popravke.

Vulkanizacija na strpopravitiekamere

Slično procesu popravke guma, radni tok popravke guma sastoji se od pripreme oštećenih područja za krpljenje, krpljenje i sušenje.

Obim radova na pripremi oštećenih mesta za krpljenje obuhvata: identifikaciju skrivenih i vidljivih oštećenja, uklanjanje starih nevulkanizovanih zakrpa, zaokruživanje ivica sa oštrim uglovima, hrapavost gume oko oštećenja, čišćenje komora od grube prašine.

Rice. 5. Sektor za vulkanizaciju guma: 1 - sektor; 2 - guma; 2 - korzet; 4 -- puf

Rice. 6. Vulkanizacija oštećenja gume na bočnoj ploči: 1 - guma; 2 - bočna ploča: 3 - bočna obloga; 4 -- vreća s pijeskom; 5 -- metalna ploča; 6 -- stezaljka

Vidljiva oštećenja se otkrivaju vanjskim pregledom pri dobrom svjetlu i ocrtavaju neizbrisivom olovkom.

Da bi se otkrila skrivena oštećenja, odnosno male ubode koje su nevidljive oku, komora se u napuhanom stanju uranja u vodenu kupku, a mjesto uboda se određuje na osnovu mjehurića zraka koji se pojavljuju, što se također ocrtava hemijskom olovkom. . Oštećena površina komore se podvrgava hrapavosti karborundnim kamenom ili žičanom četkom na širini od 25-35 mm od granica oštećenja, čime se sprečava ulazak grube prašine u komoru. Grubi delovi se čiste četkom.

Reparativni materijali za popravku komora su: nevulkanizovana komorna guma debljine 2 mm, guma komora neprikladna za popravku i gumirana komora. Sirova, nevulkanizirana guma zaptiva sve ubode i poderotine veličine do 30 mm. Guma za kamere popravlja oštećenja veća od 30 mm. Ova guma treba biti elastična, bez pukotina i mehaničkih oštećenja. Sirova guma se osvježi benzinom, premaže ljepilom u koncentraciji 1:8 i suši 40-45 minuta. Komore se hrapave žičanom četkom ili karborundnim kamenom na mašini za hrapavost, nakon čega se čiste od prašine, osvježavaju benzinom i suše 25 minuta, zatim dva puta premazuju ljepilom u koncentraciji 1:8 i suše nakon svakog nanošenja. 30--40 minuta na temperaturi 20--30°. Pokrivač se jednom namaže ljepilom u koncentraciji 1:8, a zatim se osuši.

Zakrpa se izrezuje tako da pokriva rupu za 20-30 mm sa svih strana i da je 2-3 mm manja od granica hrapave površine. Jednostrano se nalaže na popravljeni dio komore i valjkom postepeno valja po cijeloj površini, tako da između njega i komore nema mjehurića zraka. Prilikom nanošenja flastera, uvjerite se da su površine koje se lijepe potpuno čiste, bez vlage, prašine i masnoće.

U slučajevima kada komora ima razmak veći od 500 mm, može se popraviti tako što će se oštećeni komad izrezati i na njegovo mjesto umetnuti isti komad iz druge komore iste veličine. Ova metoda popravke naziva se priključivanje kamere. Širina spojnice mora biti najmanje 50 mm.

Oštećeni vanjski navoji u kućištima ventila obnavljaju se matricama, a unutrašnji navoji slavinama.

Ako je potrebno zamijeniti ventil, on se izrezuje zajedno sa prirubnicom i drugi ventil se vulkanizira na novom mjestu. Lokacija starog ventila se popravlja kao normalno oštećenje.

Vulkanizacija oštećenih površina vrši se na aparatu za vulkanizaciju modela 601 ili na GARO vulkanizacionom aparatu za vulkanizerske komore. Vrijeme sušenja za flastere je 15 minuta, a za prirubnice 20 minuta na 143+2°.

Tokom vulkanizacije, komora se pritisne stezaljkom kroz drvenu oblogu na površinu ploče. Preklop bi trebao biti 10-15 mm veći od zakrpe.

Ako popravljena površina ne stane na ploču, vulkanizira se u dvije ili tri uzastopne instalacije (stope).

Nakon vulkanizacije, ulivi na nehrapavoj površini se odrežu makazama, a rubovi zakrpa i neravnine se uklanjaju na kamenu mašine za grubu obradu.

Popravljene kamere moraju ispunjavati sljedeće zahtjeve:

1) komora ispunjena vazduhom mora biti hermetički zatvorena kako duž tela komore tako i na mestu gde je ventil pričvršćen;

2) flasteri moraju biti čvrsto vulkanizirani, bez mehurića i poroznosti, njihova tvrdoća mora biti ista kao kod gume za cijevi;

3) ivice zakrpa i prirubnica ne smiju imati zadebljanja i delaminacije;

4) navoj ventila mora biti netaknut.

Hostirano na Allbest.ru

Slični dokumenti

Koncept nemetalnih materijala. Sastav i klasifikacija gume. Nacionalna ekonomska vrijednost gume. Gume za opće i posebne namjene. Vulkanizacija, faze, mehanizmi i tehnologija. Deformacijska čvrstoća i svojstva trenja guma i guma.

seminarski rad, dodan 29.11.2016


Kinetika vulkanizacije gume. Osobenosti vulkanizacije mješavina na bazi kombinacije gume SKD-SKN-40 konvencionalnim sustavima za vulkanizaciju sumpora. Mehanizam razgradnje polimera. Osobine destrukcije polimera u različitim fizičkim i faznim stanjima.

izvještaj o praksi, dodan 06.04.2015


Sorte gume, karakteristike njene primjene u industriji i tehnologiji proizvodnje. Utjecaj uvođenja dodatnih sastojaka i primjene vulkanizacije u proizvodnji gume na konačna svojstva proizvoda. Zaštita rada na radu.

teza, dodana 20.08.2009


Dobivanje dinamičkih termoplastičnih elastomera miješanjem gume sa termoplastom uz istovremenu vulkanizaciju elastomera u procesu miješanja (metoda dinamičke vulkanizacije). Osobine utjecaja koncentracije gume na svojstva mehaničkih smjesa.

seminarski rad, dodan 08.06.2011


Tehnologija proizvodnje plastičnih proizvoda prešanjem. Glavne grupe plastike, njihova fizička svojstva, nedostaci i metode obrade. Posebna svojstva gume, u zavisnosti od vrste gume koja se koristi. Suština i značaj vulkanizacije.

laboratorijski rad, dodano 06.05.2009


Analiza dizajna mašina. Suština procesa vulkanizacije i rad opreme. Kalup je malo otpada i način dobijanja delova uz njegovu pomoć. Sadržaj radova na popravci mehaničkog dijela. Izrada predloga za modernizaciju i unapređenje.

seminarski rad, dodan 22.12.2014


Koncept i glavne faze procesa spajanja kablova, metode i principi njegove implementacije. Redoslijed rada u hladnoj metodi spajanja kablova spojem K115N ili K-15, slobodnim zagrijavanjem, nakon čega slijedi vulkanizacija.

sažetak, dodan 12.12.2009


Svrha, uređaj, princip rada pužnog zupčanika sa gornjim pužom. Hemijski sastav i svojstva čelika 20X. Mjerni alati koji se koriste u popravci. Sigurnost u popravci tehnološke opreme.

disertacije, dodato 28.04.2013


Tehnologija proizvodnje gorivih peleta i briketa, drvenog uglja, sečke, ogrevnog drveta. Bioplin, bioetanol, biodizel: karakteristike proizvodnje i pravci praktične upotrebe, neophodna oprema i materijali, izgledi za upotrebu u Komiju.

seminarski rad, dodan 28.10.2013


Glavne tehnologije za preradu automobilskih guma i gumenih proizvoda. Mogući načini upotrebe gumene mrvice. Područja primjene gajtana. Spisak opreme za preradu guma pirolizom i mehaničkim metodama.

Metoda kontrole se odnosi na proizvodnju proizvoda od gume, odnosno na metode kontrole procesa vulkanizacije. Metoda se sprovodi podešavanjem vremena vulkanizacije u zavisnosti od vremena za dobijanje maksimalnog modula smicanja gumene mešavine tokom vulkanizacije uzoraka na reometru i odstupanja zateznog modula gume u gotovim proizvodima od zadate vrednosti. To vam omogućava da razradite ometajuće efekte na proces vulkanizacije prema karakteristikama početnih komponenti i režimskim parametrima procesa dobijanja gumene smjese i vulkanizacije. Tehnički rezultat se sastoji u povećanju stabilnosti mehaničkih karakteristika gumenih proizvoda. 5 ill.

Ovaj pronalazak se odnosi na proizvodnju gumenih proizvoda, odnosno na metode za kontrolu procesa vulkanizacije.

Proces proizvodnje gumenih proizvoda uključuje faze dobijanja gumenih smjesa i njihove vulkanizacije. Vulkanizacija je jedan od najvažnijih procesa u tehnologiji gume. Vulkanizacija se vrši držanjem gumene smjese u presama, specijalnim kotlovima ili vulkanizerima na temperaturi od 130-160°C određeno vrijeme. U ovom slučaju, makromolekule gume su povezane poprečnim hemijskim vezama u prostornu vulkanizacionu mrežu, usled čega se plastična gumena mešavina pretvara u visokoelastičnu gumu. Prostorna mreža nastaje kao rezultat toplinski aktiviranih kemijskih reakcija između molekula gume i komponenti za vulkanizaciju (vulkanizatori, akceleratori, aktivatori).

Glavni faktori koji utiču na proces vulkanizacije i kvalitet gotovih proizvoda su priroda vulkanizacionog okruženja, temperatura vulkanizacije, trajanje vulkanizacije, pritisak na površinu vulkaniziranog proizvoda i uslovi zagrevanja.

Uz postojeću tehnologiju, režim vulkanizacije se obično unaprijed razvija proračunskim i eksperimentalnim metodama, te se postavlja program procesa vulkanizacije u proizvodnji proizvoda. Za pravovremeno sprovođenje propisanog režima proces je opremljen alatima za kontrolu i automatizaciju koji najpreciznije realizuju propisani kruti program za režim vulkanizacije. Nedostaci ove metode su nestabilnost karakteristika proizvedenih proizvoda zbog nemogućnosti obezbeđivanja pune ponovljivosti procesa, zbog ograničenja tačnosti sistema automatizacije i mogućnosti promene režima, kao i promene u načinu rada. karakteristike gumene mješavine tokom vremena.

Poznata metoda vulkanizacije sa kontrolom temperature u parnim kotlovima, pločama ili plaštama kalupa promenom protoka fluida za prenos toplote. Nedostaci ove metode su velike varijacije u karakteristikama dobivenih proizvoda zbog promjene načina rada, kao i promjene u reaktivnosti gumene smjese.

Poznata je metoda za kontrolu procesa vulkanizacije kontinuiranim praćenjem parametara procesa koji određuju njegov tok: temperatura nosača toplote, temperatura površina vulkaniziranog proizvoda. Nedostatak ove metode je nestabilnost karakteristika dobijenih proizvoda zbog nestabilnosti reaktivnosti koja se dovodi u kalupljenje gumene mješavine, te dobijanja različitih karakteristika proizvoda tokom vulkanizacije pod istim temperaturnim uslovima.

Poznata je metoda za podešavanje režima vulkanizacije, uključujući određivanje temperaturnog polja u vulkaniziranom proizvodu iz kontroliranih vanjskih temperaturnih uvjeta na vulkanizirajućim površinama proizvoda proračunskim metodama, određivanje kinetike neizotermne vulkanizacije tankih laboratorijskih ploča dinamičkim modul harmonijskog pomaka u pronađenim neizotermnim uslovima, određivanje trajanja procesa vulkanizacije, pri kojem je optimalan skup najvažnijih svojstava gume, određivanje temperaturnog polja za višeslojne standardne uzorke koji simuliraju element gume u smislu sastava i geometrije, dobijanje kinetike ne-izotermne vulkanizacije višeslojnih ploča i određivanje ekvivalentnog vremena vulkanizacije prema prethodno odabranom optimalnom nivou svojstava, vulkanizacija višeslojnih uzoraka na laboratorijskoj presi na konstantnoj temperaturi u tokom ekvivalentnog vremena vulkanizacije i analiza dobijene karakteristike. Ova metoda je mnogo preciznija od metoda koje se koriste u industriji za izračunavanje efekata i ekvivalentnih vremena vulkanizacije, ali je glomaznija i ne uzima u obzir promjenu nestabilnosti reaktivnosti gumene smjese koja se isporučuje za vulkanizaciju.

Poznata metoda upravljanja procesom vulkanizacije, u kojoj se mjeri temperatura na graničnim dionicama procesa vulkanizacije proizvoda, iz ovih podataka se izračunava stepen vulkanizacije, kada je navedeni i izračunati stepen vulkanizacije jednak, ciklus vulkanizacije zaustavlja. Prednost sistema je podešavanje vremena vulkanizacije kada se promene temperaturne fluktuacije procesa vulkanizacije. Nedostatak ove metode je velika rasprostranjenost karakteristika dobijenih proizvoda zbog heterogenosti gumene smjese u pogledu reaktivnosti na vulkanizaciju i odstupanja konstanti kinetike vulkanizacije korištenih u proračunu od stvarnih kinetičkih konstanti obrađenog materijala. gumena smjesa.

Poznata je metoda za kontrolu procesa vulkanizacije, koja se sastoji u izračunavanju temperature u kontrolisanom području ramena na R-C mreži koristeći granične uslove na osnovu mjerenja površinske temperature kalupa i temperaturne šupljine dijafragme, izračunavajući ekvivalentna vremena vulkanizacije koji određuju stepen vulkanizacije u kontrolisanom području, pri implementaciji ekvivalentne vremenske vulkanizacije na realnom procesu proces se zaustavlja. Nedostaci metode su njena složenost i velike varijacije u karakteristikama dobivenih proizvoda zbog promjena u reaktivnosti na vulkanizaciju (energija aktivacije, predeksponencijalni faktor kinetičkih konstanti) gumene smjese.

Najbliži predloženoj je metoda upravljanja procesom vulkanizacije, u kojoj se, sinhrono sa stvarnim procesom vulkanizacije, prema graničnim uslovima, na osnovu mjerenja temperature na površini metalnog kalupa, izračunava temperatura u vulkaniziranim proizvodima. na mrežnom električnom modelu, izračunate vrijednosti temperature se postavljaju na volkametar, na kojem se paralelno s glavnom tokom procesa vulkanizacije proučava kinetika neizotermne vulkanizacije uzorka iz šarže gumene smjese koja se obrađuje; kada se dostigne unapred određeni nivo vulkanizacije, kontrolne komande se generišu na vulkanizeru za jedinicu za vulkanizaciju proizvoda [AS SSSR br. 467835]. Nedostaci metode su velika složenost implementacije na tehnološki proces i ograničen obim.

Cilj pronalaska je povećanje stabilnosti karakteristika proizvedenih proizvoda.

Ovaj cilj se postiže činjenicom da se vrijeme vulkanizacije gumenih proizvoda na proizvodnoj liniji korigira ovisno o vremenu za postizanje maksimalnog modula smicanja gumene smjese tokom vulkanizacije uzoraka prerađene gumene smjese u laboratorijskim uvjetima na reometru i odstupanje zateznog modula gume u proizvedenim proizvodima od navedene vrijednosti.

Predloženo rješenje je ilustrovano na sl.1-5.

Na slici 1 prikazan je funkcionalni dijagram upravljačkog sistema koji implementira predloženi način upravljanja.

Na slici 2 prikazan je blok dijagram sistema upravljanja koji implementira predloženi metod upravljanja.

Na slici 3 prikazana je vremenska serija vlačne čvrstoće Jubo spojnice, proizvedene u OJSC "Balakovorezinotehnika".

Na slici 4 prikazane su karakteristične kinetičke krivulje za slike momenta posmika gumene smjese.

Slika 5 prikazuje vremensku seriju promjena u trajanju vulkanizacije uzoraka gumenog sastava do 90 postotnog nivoa dostižnog modula smicanja vulkanizata.

Na funkcionalnom dijagramu sistema koji implementira predloženu metodu upravljanja (vidi sliku 1), prikazana je faza pripreme gumene mješavine 1, faza vulkanizacije 2, reometar 3 za proučavanje kinetike vulkanizacije uzoraka gume. smjese, uređaj za mehaničku dinamičku analizu 4 (ili zatezna mašina) za određivanje modula za istezanje gume za gotove proizvode ili uzorke satelita, kontrolni uređaj 5.

Metoda kontrole se provodi na sljedeći način. Uzorci iz šarže gumene mješavine se analiziraju na reometru i vrijednosti vremena vulkanizacije, u kojem moment smicanja gume ima maksimalnu vrijednost, šalju se na kontrolni uređaj 5. Kada se promijeni reaktivnost gumene smjese , kontrolni uređaj ispravlja vrijeme vulkanizacije proizvoda. Dakle, perturbacije se razrađuju prema karakteristikama početnih komponenti koje utiču na reaktivnost nastale gumene smjese. Zatezni modul gume u gotovim proizvodima mjeri se dinamičkom mehaničkom analizom ili na mašini za ispitivanje zatezanja i također se dovodi do upravljačkog uređaja. Netačnost dobijene korekcije, kao i prisustvo promena temperature nosača toplote, uslova razmene toplote i drugih ometajućih uticaja na proces vulkanizacije, razrađeni su podešavanjem vremena vulkanizacije u zavisnosti od odstupanja zateznog modula gume. u proizvedenim proizvodima od navedene vrijednosti.

Blok dijagram kontrolnog sistema koji implementira ovu metodu upravljanja i prikazan je na Sl.2 uključuje uređaj za kontrolu direktnog kontrolnog kanala 6, uređaj za kontrolu kanala povratne sprege 7, objekat za upravljanje procesom vulkanizacije 8, vezu za kašnjenje transporta 9 do uzeti u obzir dužinu vremena za određivanje karakteristika gume gotovih proizvoda, element za upoređivanje povratnog kanala 10, sabirač 11 za sumiranje prilagođavanja vremena vulkanizacije preko direktnog upravljačkog kanala i povratnog kanala, sabirač 12 za uzimajući u obzir efekte nekontrolisanih perturbacija na proces vulkanizacije.

Prilikom promjene reaktivnosti gumene smjese mijenja se procjena τ max i kontrolni uređaj korigira vrijeme vulkanizacije u procesu za vrijednost Δτ 1 preko direktnog upravljačkog kanala 1.

U stvarnom procesu, uvjeti vulkanizacije se razlikuju od uvjeta na reometru, pa se vrijeme vulkanizacije potrebno za postizanje maksimalne vrijednosti momenta u stvarnom procesu također razlikuje od onog dobivenog na uređaju, a ta razlika varira s vremenom zbog nestabilnosti uslova vulkanizacije. Razvoj ovih perturbacija f vrši se preko povratnog kanala uvođenjem korekcijskog Δτ 2 kontrolnog uređaja 7 povratne petlje, u zavisnosti od odstupanja modula gume u proizvedenim proizvodima od navedene vrednosti E ass.

Veza transportnog kašnjenja 9, prilikom analize dinamike sistema, uzima u obzir uticaj vremena potrebnog za analizu karakteristika gume gotovog proizvoda.

Na slici 3 prikazana je vremenska serija uslovne prekidne sile spojnice Juba, proizvođača Balakovorezinotehnika OJSC. Podaci pokazuju prisustvo velikog broja proizvoda za ovaj indikator. Vremenska serija se može predstaviti kao zbir tri komponente: niske frekvencije x 1 , srednje frekvencije x 2 , visokofrekventne x 3 . Prisustvo niskofrekventne komponente ukazuje na nedovoljnu efikasnost postojećeg sistema upravljanja procesom i na fundamentalnu mogućnost izgradnje efektivnog sistema upravljanja povratnom spregom za smanjenje širenja parametara gotovih proizvoda u pogledu njihovih karakteristika.

Na slici 4 prikazane su karakteristične eksperimentalne kinetičke krive za moment smicanja tokom vulkanizacije uzoraka gumene mješavine, dobijene na reometru MDR2000 „Alfa Technologies“. Podaci pokazuju heterogenost gumene smjese u smislu reaktivnosti na proces vulkanizacije. Raspon vremena za postizanje maksimalnog obrtnog momenta kreće se od 6,5 minuta (krive 1,2) do više od 12 minuta (krive 3,4). Raspon u završetku procesa vulkanizacije kreće se od nedostizanja maksimalne vrijednosti trenutka (krive 3.4) do prisustva procesa prekomerne vulkanizacije (krive 1.5).

Slika 5 prikazuje vremensku seriju vremena vulkanizacije do nivoa maksimalnog momenta smicanja od 90% dobijenog proučavanjem vulkanizacije uzoraka gumene smjese na Alfa Technologies MDR2000 reometru. Podaci pokazuju prisustvo niske frekvencije promjene vremena stvrdnjavanja kako bi se postigao maksimalni smični moment vulkanizata.

Prisustvo velike varijacije u mehaničkim karakteristikama spojnice Juba (slika 3) ukazuje na važnost rješavanja problema povećanja stabilnosti karakteristika gumenih proizvoda radi poboljšanja njihove operativne pouzdanosti i konkurentnosti. Prisustvo nestabilnosti reaktivnosti gumene mješavine na proces vulkanizacije (sl.4,5) ukazuje na potrebu promjene vremena u procesu vulkanizacije proizvoda iz ove gumene mješavine. Prisutnost niskofrekventnih komponenti u vremenskom nizu uslovne prekidne sile gotovih proizvoda (slika 3) iu vremenu vulkanizacije za postizanje maksimalnog posmičnog momenta vulkanizeta (slika 5) ukazuje na fundamentalnu mogućnost poboljšanja pokazatelja kvaliteta. gotovog proizvoda podešavanjem vremena vulkanizacije.

Razmatrano potvrđuje prisustvo u predloženom tehničkom rješenju:

Tehnički rezultat, tj. predloženo rješenje ima za cilj povećanje stabilnosti mehaničkih karakteristika gumenih proizvoda, smanjenje broja neispravnih proizvoda i, shodno tome, smanjenje specifičnih stopa potrošnje početnih komponenti i energije;

Bitne karakteristike, koje se sastoje u prilagođavanju trajanja procesa vulkanizacije, u zavisnosti od reaktivnosti gumene mešavine na proces vulkanizacije i u zavisnosti od odstupanja zateznog modula gume u gotovim proizvodima od navedene vrednosti;