Způsob řízení procesu vulkanizace. Vulkanizace a její vlastnosti Technologie vulkanizace pneumatik za tepla Udělej si sám

Přírodní kaučuk není vždy vhodný pro výrobu dílů. Je to proto, že jeho přirozená elasticita je velmi nízká a je vysoce závislá na vnější teplotě. Při teplotách blízkých 0 guma ztvrdne nebo při dalším snížení zkřehne. Při teplotě asi + 30 stupňů začíná guma měknout a dalším zahříváním přechází do stavu taveniny. Při zpětném ochlazení již neobnovuje své původní vlastnosti.

Pro zajištění potřebných provozních a technických vlastností pryže se do pryže přidávají různé látky a materiály - saze, křída, změkčovadla atd.

V praxi se používá více metod vulkanizace, které však mají jedno společné - zpracování surovin vulkanizační sírou. Některé učebnice a předpisy uvádějí, že sloučeniny síry lze použít jako vulkanizační činidla, ale ve skutečnosti je lze za takové považovat pouze proto, že obsahují síru. Jinak mohou ovlivnit vulkanizaci stejně jako jiné látky, které neobsahují sloučeniny síry.

Před časem byl proveden výzkum týkající se úpravy pryže organickými sloučeninami a určitými látkami, např.

• fosfor;
• selen;
• trinitrobenzen a řada dalších.

Studie však ukázaly, že tyto látky nemají z hlediska vulkanizace žádnou praktickou hodnotu.

Proces vulkanizace

Proces vulkanizace pryže lze rozdělit na studený a horký. První lze rozdělit na dva typy. První zahrnuje použití semichloridu sírového. Mechanismus vulkanizace pomocí této látky vypadá takto. Obrobek vyrobený z přírodního kaučuku je umístěn v páře této látky (S2Cl2) nebo v jejím roztoku, vyrobeném na bázi nějakého rozpouštědla. Rozpouštědlo musí splňovat dva požadavky:

1. Neměl by reagovat s semichloridem sírovým.
2. Mělo by to rozpustit gumu.

Jako rozpouštědlo lze zpravidla použít sirouhlík, benzín a řadu dalších. Přítomnost semichloridu síry v kapalině zabraňuje rozpouštění kaučuku. Podstatou tohoto procesu je nasycení pryže touto chemikálií.

Délka procesu vulkanizace za účasti S2Cl2 v konečném důsledku určuje technické vlastnosti hotového výrobku, včetně elasticity a pevnosti.

Doba vulkanizace ve 2% roztoku může být několik sekund nebo minut. Pokud proces trvá příliš dlouho, může dojít k tzv. převulkanizaci, to znamená, že obrobky ztratí svou plasticitu a velmi zkřehnou. Zkušenosti naznačují, že při tloušťce produktu asi jeden milimetr lze vulkanizaci provést během několika sekund.

Tato vulkanizační technologie je optimálním řešením pro zpracování dílů s tenkou stěnou - trubice, rukavice atd. V tomto případě je však nutné přísně dodržovat režimy zpracování, jinak může být vrchní vrstva dílů vulkanizována více než vnitřní vrstvy.

Na konci vulkanizační operace je nutné výsledné části omýt buď vodou nebo alkalickým roztokem.

Existuje druhý způsob studené vulkanizace. Pryžové polotovary s tenkou stěnou jsou umístěny v atmosféře nasycené SO2. Po určité době se obrobky přesunou do komory, kde se čerpá H2S (sirovodík). Doba zdržení obrobků v takových komorách je 15 – 25 minut. Tato doba je dostatečná k dokončení vulkanizace. Tato technologie se úspěšně používá pro zpracování lepených švů, což jim dává vysokou pevnost.

Speciální kaučuky se zpracovávají pomocí syntetických pryskyřic, jejich vulkanizace se neliší od výše popsané.

Horká vulkanizace

Technologie takové vulkanizace je následující. Do lisované surové pryže se přidává určité množství síry a speciálních přísad. Zpravidla by se objem síry měl pohybovat v rozmezí 5 – 10 %, konečný údaj se určuje podle účelu a tvrdosti budoucího dílu. Kromě síry se přidává tzv. rohovcová pryž (tvrdá pryž) obsahující 20–50 % síry. V další fázi se z výsledného materiálu vytvarují polotovary a zahřejí se, tzn. vytvrzování.

Zahřívání se provádí různými způsoby. Přířezy jsou umístěny v kovových formách nebo válcovány do tkaniny. Výsledné struktury se vloží do pece vyhřáté na 130 - 140 stupňů Celsia. Pro zvýšení účinnosti vulkanizace může být v peci vytvořen přetlak.

Vytvarované polotovary lze umístit do autoklávu obsahujícího přehřátou vodní páru. Nebo se vloží do vyhřívaného lisu. Ve skutečnosti je tato metoda v praxi nejběžnější.

Vlastnosti vulkanizované pryže závisí na mnoha podmínkách. Proto je vulkanizace považována za jednu z nejsložitějších operací používaných při výrobě pryže. Důležitou roli navíc hraje kvalita suroviny a způsob jejího předzpracování. Nesmíme zapomenout na objem přidané síry, teplotu, dobu trvání a způsob vulkanizace. Na vlastnosti hotového výrobku má nakonec vliv i přítomnost nečistot různého původu. Přítomnost mnoha nečistot umožňuje řádnou vulkanizaci.

V minulé roky v gumárenském průmyslu se začaly používat urychlovače. Tyto látky přidávané do kaučukové směsi urychlují procesy, snižují náklady na energii, jinými slovy tato aditiva optimalizují zpracování obrobku.

Při provádění vulkanizace za horka na vzduchu je nutná přítomnost oxidu olovnatého, dále může být vyžadována přítomnost solí olova v kombinaci s organickými kyselinami nebo se sloučeninami obsahujícími kyselé hydroxidy.

Jako urychlovače se používají následující látky:

• thiuramid sulfid;
• xantháty;
• Merkaptobenzthiazol.

Vulkanizaci prováděnou pod vlivem vodní páry lze výrazně omezit použitím chemikálií jako jsou alkálie: Ca(OH)2, MgO, NaOH, KOH nebo soli Na2CO3, Na2CS3. Draselné soli navíc pomohou urychlit procesy.

Existují také organické urychlovače, to jsou aminy, a celá skupina sloučenin, které nejsou zahrnuty v žádné skupině. Jde například o deriváty látek, jako jsou aminy, amoniak a řada dalších.

Při výrobě se nejčastěji používá difenylguanidin, hexamethylentetramin a mnoho dalších. Není neobvyklé, že se oxid zinečnatý používá ke zvýšení aktivity urychlovačů.

Kromě aditiv a urychlovačů hrají důležitou roli životní prostředí. Například přítomnost atmosférického vzduchu vytváří nepříznivé podmínky pro vulkanizaci při standardním tlaku. Kromě vzduchu působí negativně anhydrid kyseliny uhličité a dusík. Mezitím čpavek nebo sirovodík mají pozitivní vliv na proces vulkanizace.

Postup vulkanizace dává pryži nové vlastnosti a upravuje stávající. Zejména se zlepšuje jeho elasticita atd. Proces vulkanizace lze řídit neustálým měřením měnících se vlastností. Zpravidla se k tomu používá stanovení pevnosti v tahu a pevnosti v tahu. Tyto kontrolní metody však nejsou přesné a nepoužívají se.

Pryž jako produkt vulkanizace pryže

Technická pryž je kompozitní materiál obsahující až 20 složek, které zajišťují různé vlastnosti tohoto materiálu. Pryž se vyrábí vulkanizací pryže. Jak bylo uvedeno výše, během vulkanizačního procesu se tvoří makromolekuly, které zajišťují výkonnostní vlastnosti pryže, a tím zajišťují vysokou pevnost pryže.

Hlavní rozdíl mezi pryží a mnoha dalšími materiály spočívá v tom, že má schopnost podléhat elastickým deformacím, které mohou nastat při různých teplotách, od pokojové teploty až po mnohem nižší. Guma výrazně převyšuje gumu v řadě vlastností, například se vyznačuje elasticitou a pevností, odolností vůči změnám teploty, vystavením agresivnímu prostředí a mnohem více.

Cement pro vulkanizaci

Cement pro vulkanizaci se používá pro samovulkanizační provoz, může začít od 18 stupňů a pro vulkanizaci za tepla až do 150 stupňů. Tento cement neobsahuje uhlovodíky. Dále se používá cement typu OTR pro aplikaci na drsné povrchy uvnitř pneumatik a také lepidla řady Type Top RAD a PN OTR s prodlouženou dobou schnutí. Použití takového cementu umožňuje dosáhnout dlouhé životnosti protektorovaných pneumatik používaných na speciálních stavebních strojích s vysokým kilometrovým výkonem.

Udělej si sám horkou vulkanizační technologii pro pneumatiky

K provedení vulkanizace pneumatiky nebo duše za tepla budete potřebovat lis. Svařovací reakce mezi pryží a součástí nastává po určitou dobu. Tato doba závisí na velikosti opravované plochy. Zkušenosti ukazují, že oprava poškození do hloubky 1 mm zabere při stanovené teplotě 4 minuty. To znamená, že na opravu defektu hlubokého 3 mm budete muset strávit 12 minut čistého času. Čas přípravy nebereme v úvahu. Mezitím může uvedení vulkanizačního zařízení do provozu v závislosti na modelu trvat asi 1 hodinu.

Teplota potřebná pro horkou vulkanizaci se pohybuje od 140 do 150 stupňů Celsia. K dosažení této teploty není potřeba používat průmyslové zařízení. Chcete-li opravit pneumatiky sami, je docela přijatelné používat domácí elektrické spotřebiče, například žehličku.

Odstranění defektů pneumatiky nebo duše automobilu pomocí vulkanizačního zařízení je poměrně pracná operace. Má mnoho jemností a detailů, a proto zvážíme hlavní fáze opravy.

1. Aby byl zajištěn přístup k místu poškození, musí být pneumatika z kola odstraněna.
2. Očistěte gumu v blízkosti poškozené oblasti. Jeho povrch by měl zdrsnit.
3. Ošetřenou oblast vyfoukejte stlačeným vzduchem. Šňůra, která se objeví venku, musí být odstraněna, lze ji ukousnout pomocí nůžek na drát. Guma musí být ošetřena speciální odmašťovací směsí. Zpracování musí být provedeno na obou stranách, vně i uvnitř.
4. Na vnitřní straně by měla být na poškozené místo umístěna předem připravená náplast velikosti. Pokládání začíná ze strany patky pneumatiky směrem ke středu.
5. Z vnějšku se na místo poškození položí kousky surové gumy nakrájené na kousky 10–15 mm, které se musí nejprve zahřát na kamnech.
6. Položená guma musí být přitlačena a vyrovnána přes povrch pneumatiky. V tomto případě je nutné zajistit, aby vrstva surové pryže byla o 3–5 mm vyšší než pracovní plocha komory.
7. Po několika minutách je nutné pomocí úhlové brusky (úhlové brusky) odstranit vrstvu nanesené surové pryže. Pokud je holá plocha uvolněná, to znamená, že je v ní vzduch, je nutné odstranit veškerou nanesenou pryž a operaci nanesení pryže opakovat. Pokud v opravné vrstvě není vzduch, to znamená, že povrch je hladký a neobsahuje póry, lze opravovaný díl odeslat předehřátý na teplotu uvedenou výše.
8. Pro přesné umístění pneumatiky na lisu má smysl vyznačit střed defektní oblasti křídou. Aby se vyhřívané desky nepřilepily na gumu, musí se mezi ně vložit silný papír.

DIY vulkanizér

Jakékoli horké vulkanizační zařízení musí obsahovat dvě součásti:

• topný článek;
• lis.

Pro vlastní výroby může být vyžadován vulkanizátor:

• žehlička;
• elektrický sporák;
• píst ze spalovacího motoru.

Vulkanizér pro kutily musí být vybaven regulátorem, který jej dokáže vypnout, když dosáhne provozní teploty (140-150 stupňů Celsia). Pro efektivní upnutí můžete použít obyčejnou svorku.

Základní metody vulkanizace pryže. K provedení hlavního chemického procesu gumárenské technologie - vulkanizace - se používají vulkanizační činidla. Chemie vulkanizačního procesu spočívá ve vytvoření prostorové sítě zahrnující lineární nebo rozvětvené makromolekuly kaučuku a příčné vazby. Technologicky vulkanizace spočívá ve zpracování kaučukové směsi při teplotách od normálních do 220˚C pod tlakem a méně často bez něj.

Ve většině případů se průmyslová vulkanizace provádí pomocí vulkanizačních systémů, které zahrnují vulkanizační činidlo, urychlovače a aktivátory vulkanizace a přispívají k efektivnějšímu procesu tvorby prostorové sítě.

Chemická interakce mezi kaučukem a vulkanizačním činidlem je dána chemickou aktivitou kaučuku, tzn. stupeň nenasycenosti jeho řetězců, přítomnost funkčních skupin.

Chemická aktivita nenasycených kaučuků je způsobena přítomností dvojných vazeb v hlavním řetězci a zvýšenou pohyblivostí atomů vodíku v α-methylenových skupinách sousedících s dvojnou vazbou. Proto lze nenasycené kaučuky vulkanizovat všemi sloučeninami, které reagují s dvojnou vazbou a jejími sousedními skupinami.

Hlavním vulkanizačním činidlem pro nenasycené kaučuky je síra, která se obvykle používá jako vulkanizační systém ve spojení s urychlovači a jejich aktivátory. Kromě síry můžete použít organické a anorganické peroxidy, alkylfenolformaldehydové pryskyřice (APFR), diazosloučeniny a polyhalogenidové sloučeniny.

Chemická aktivita nasycených kaučuků je výrazně nižší než aktivita nenasycených kaučuků, proto je pro vulkanizaci nutné používat látky s vysokou reaktivitou, například různé peroxidy.

Vulkanizaci nenasycených a nasycených kaučuků lze provádět nejen za přítomnosti chemických vulkanizačních činidel, ale také za působení fyzikálních vlivů, které iniciují chemické přeměny. Jedná se o vysokoenergetické záření (radiační vulkanizace), ultrafialové záření (fotovulkanizace), dlouhodobé vystavení vysokým teplotám (termovulkanizace), působení rázových vln a některé další zdroje.

Kaučuky, které mají funkční skupiny, mohou být vulkanizovány napříč těmito skupinami pomocí látek, které reagují s funkčními skupinami za vzniku zesítění.

Základní principy procesu vulkanizace. Bez ohledu na typ pryže a použitý vulkanizační systém dochází během procesu vulkanizace k některým charakteristickým změnám vlastností materiálu:

Prudce klesá plasticita kaučukové směsi, objevuje se pevnost a pružnost vulkanizátů. Pevnost surové kaučukové směsi na bázi NC tedy nepřesahuje 1,5 MPa a pevnost vulkanizovaného materiálu není menší než 25 MPa.

Chemická aktivita kaučuku je výrazně snížena: u nenasycených kaučuků klesá počet dvojných vazeb, u nasycených kaučuků a kaučuků s funkčními skupinami klesá počet aktivních center. Díky tomu se zvyšuje odolnost vulkanizátu vůči oxidačním a jiným agresivním vlivům.

Zvyšuje se odolnost vulkanizovaného materiálu vůči nízkým a vysokým teplotám. NK tedy tvrdne při 0ºС a stává se lepivým při +100ºС a vulkanizát si zachovává pevnost a pružnost v teplotním rozsahu od –20 do +100ºС.

Tento charakter změny vlastností materiálu během vulkanizace jasně ukazuje na výskyt strukturačních procesů, končících vytvořením trojrozměrné prostorové sítě. Aby si vulkanizát zachoval svou elasticitu, musí být příčné vazby dostatečně vzácné. V případě NC je tedy termodynamická flexibilita řetězce zachována, pokud na 600 atomů uhlíku hlavního řetězce připadá jedna příčná vazba.

Proces vulkanizace je také charakterizován některými obecnými vzory změn vlastností v závislosti na době vulkanizace při konstantní teplotě.

Protože se nejvýrazněji mění viskozitní vlastnosti směsí, používají se ke studiu kinetiky vulkanizace smykové rotační viskozimetry, zejména reometry Monsanto. Tato zařízení umožňují studovat proces vulkanizace při teplotách od 100 do 200ºС po dobu 12 - 360 minut s různými smykovými silami. Záznamník zařízení vypisuje závislost krouticího momentu na době vulkanizace při konstantní teplotě, tzn. kinetická vulkanizační křivka, která má tvar S a několik úseků odpovídajících fázím procesu (obr. 3).

První fáze vulkanizace se nazývá indukční období, fáze vulkanizace nebo fáze předvulkanizace. V této fázi musí kaučuková směs zůstat tekutá a dobře vyplnit celou formu, proto jsou její vlastnosti charakterizovány minimálním smykovým momentem M min (minimální viskozita) a dobou t s, za kterou se smykový moment zvýší o 2 jednotky oproti minimu. .

Druhá fáze se nazývá hlavní vulkanizační období. Na konci indukční periody se aktivní částice hromadí ve hmotě kaučukové směsi, což způsobuje rychlé strukturování a tím i zvýšení točivého momentu na určitou maximální hodnotu Mmax. Za dokončení druhé etapy se však nepovažuje doba dosažení M max, ale doba t 90 odpovídající M 90. Tento moment je určen vzorcem

M 90 = 0,9 M + M min,

kde M je rozdíl točivého momentu (M = M max – M min).

Čas t 90 je optimum vulkanizace, jehož hodnota závisí na aktivitě vulkanizačního systému. Sklon křivky v hlavním období charakterizuje rychlost vulkanizace.

Třetí etapa procesu se nazývá etapa revulkanizace, která ve většině případů odpovídá vodorovnému řezu s konstantními vlastnostmi na kinetické křivce. Tato zóna se nazývá vulkanizační plošina. Čím širší je plato, tím je směs odolnější vůči převulkanizaci.

Šířka plató a další průběh křivky závisí především na chemické povaze kaučuku. U nenasycených lineárních kaučuků, jako jsou NK a SKI-3, není plato široké a pak se vlastnosti zhoršují, tzn. pokles křivky (obr. 3, křivka A). Proces zhoršování vlastností ve fázi převulkanizace se nazývá reverze. Důvodem reverze je zničení nejen hlavních řetězců, ale i vzniklých příčných vazeb vlivem vysoké teploty.

U nasycených kaučuků a nenasycených kaučuků s rozvětvenou strukturou (značný počet dvojných vazeb v bočních 1,2-jednotkách) v zóně revulkanizace se vlastnosti mírně mění, v některých případech i zlepšují (obr. 3, křivky b A PROTI), protože tepelná oxidace dvojných vazeb postranních jednotek je doprovázena dalším strukturováním.

Chování kaučukových směsí ve fázi převulkanizace je důležité při výrobě masivních výrobků, zejména pneumatik pro automobily, neboť vlivem reverze může dojít k převulkanizaci vnějších vrstev, zatímco vnitřní vrstvy jsou podvulkanizovány. V tomto případě jsou vyžadovány vulkanizační systémy, které by poskytovaly dlouhou indukční periodu pro rovnoměrné zahřívání pneumatiky, vysokou rychlost v hlavní periodě a širokou vulkanizační plošinu ve fázi revulkanizace.

3.2. Sirné vulkanizační systémy pro nenasycené kaučuky

Vlastnosti síry jako vulkanizačního činidla. Proces vulkanizace přírodního kaučuku sírou objevil v roce 1839 C. Goodyear a samostatně v roce 1843 G. Gencock.

K vulkanizaci se používá přírodní mletá síra. Elementární síra má několik krystalických modifikací, z nichž pouze modifikace  je částečně rozpustná v kaučuku. Právě tato modifikace, která má bod tání 112,7 ºC, se používá k vulkanizaci. Molekuly -formy jsou osmičlenný kruh S 8 s průměrnou aktivační energií prasknutí kruhu E act = 247 kJ/mol.

To je poměrně vysoká energie a k štěpení sírového kruhu dochází pouze při teplotách 143 °C a vyšších. Při teplotách pod 150 °C dochází k heterolytickému nebo iontovému rozkladu sírového kruhu za vzniku odpovídajícího sirného biiontu a při 150 °C a vyšších k homolytickému (radikálovému) rozkladu kruhu S za vzniku sirných biradikálů:

t150ºС S 8 →S + – S 6 – S – → S 8 +–

t150ºС S 8 →Sֹ–S 6 –Sֹ→S 8 ֹֹ.

Biradikály S 8 ·· se snadno rozpadají na menší fragmenty: S 8 ֹֹ→S x ֹֹ + S 8 ֹֹ.

Výsledné biionty síry a biradikály pak interagují s makromolekulami kaučuku buď na dvojné vazbě, nebo v místě uhlíkového atomu a-methylenu.

Kruh síry se může také rozpadnout při teplotách pod 143ºС, pokud jsou v systému nějaké aktivní částice (kationty, anionty, volné radikály). Aktivace probíhá podle následujícího schématu:

S 8 + A + →A – S – S 6 – S +

S 8 + B – → B – S – S 6 –

S 8 + Rֹ→R – S – S 6 – Sֹ.

Takové aktivní částice jsou přítomny v kaučukové směsi při použití vulkanizačních systémů s urychlovači vulkanizace a jejich aktivátory.

K přeměně měkké plastické pryže na tvrdou elastickou pryž stačí malé množství síry - 0,10,15 % hm. Skutečné dávky síry se však pohybují od 12,5 do 35 hmotnostních dílů. na 100 hmotnostních dílů guma.

Síra má omezenou rozpustnost v kaučuku, takže dávkování síry určuje formu, ve které je v kaučukové směsi distribuována. Při aktuálním dávkování je síra ve formě roztavených kapiček, z jejichž povrchu difundují molekuly síry do kaučukové hmoty.

Příprava kaučukové směsi se provádí při zvýšených teplotách (100-140ºС), což zvyšuje rozpustnost síry v kaučuku. Proto při ochlazení směsi, zejména v případech vysokých dávek, začne volná síra difundovat na povrch kaučukové směsi za vytvoření tenkého filmu nebo usazeniny síry. Tento proces se v technologii nazývá vyblednutí nebo pocení. Vyblednutí zřídka snižuje lepivost obrobků, a proto se pro osvěžení povrchu obrobků před montáží ošetří benzínem. To zhoršuje pracovní podmínky montážníků a zvyšuje nebezpečí požáru a výbuchu výroby.

Problém blednutí je zvláště akutní při výrobě ocelových kordových pneumatik. V tomto případě se pro zvýšení pevnosti vazby mezi kovem a pryží zvyšuje dávka S na 5 hmotnostních dílů. Aby se zabránilo vyblednutí v takových formulacích, měla by být použita speciální modifikace - takzvaná polymerní síra. Jedná se o -formu, která vzniká při zahřátí -formy na 170ºC. Při této teplotě dochází k prudkému skoku ve viskozitě taveniny a vzniká polymerní síra Sn, kde n je nad 1000. Ve světové praxi se používají různé modifikace polymerní síry, známé pod obchodním názvem „Cristex“.

Teorie vulkanizace síry. Pro vysvětlení procesu vulkanizace síry byly předloženy chemické a fyzikální teorie. V roce 1902 Weber předložil první chemickou teorii vulkanizace, jejíž prvky přežily dodnes. Extrakcí produktu interakce NC se sírou Weber zjistil, že část vnesené síry nebyla extrahována. Tuto část nazval vázanou a uvolněnou část – volnou síru. Součet množství vázané a volné síry se rovnal celkovému množství síry zavedené do kaučuku: S celk = S volný + S vázaný. Weber také zavedl pojem vulkanizační koeficient jako poměr vázané síry k množství kaučuku v kaučukové směsi (A): K vulc = S vazba / A.

Weberovi se podařilo izolovat polysulfid (C 5 H 8 S) n jako produkt intramolekulární adice síry na dvojných vazbách izoprenových jednotek. Proto Weberova teorie nedokázala vysvětlit nárůst pevnosti v důsledku vulkanizace.

V roce 1910 Oswald předložil fyzikální teorii vulkanizace, která vysvětlila účinek vulkanizace fyzikální adsorpční interakcí mezi kaučukem a sírou. Podle této teorie se v kaučukové směsi tvoří komplexy kaučuk-síra, které na sebe vzájemně působí i vlivem adsorpčních sil, což vede ke zvýšení pevnosti materiálu. Adsorbovaná síra by však měla být z vulkanizátu zcela extrahována, což v reálných podmínkách nebylo pozorováno a ve všech dalších studiích začala převládat chemická teorie vulkanizace.

Hlavní důkazy chemické teorie (teorie mostů) jsou následující:

Sírou se vulkanizují pouze nenasycené kaučuky;

Síra interaguje s molekulami nenasycených kaučuků za vzniku kovalentních příčných vazeb (můstků) různého typu, tzn. s tvorbou vázané síry, jejíž množství je úměrné nenasycenosti kaučuku;

Proces vulkanizace je doprovázen tepelným efektem úměrným množství přidané síry;

Vulkanizace má teplotní koeficient přibližně 2, tzn. blízký teplotnímu koeficientu chemické reakce obecně.

Ke zvýšení pevnosti v důsledku vulkanizace síry dochází v důsledku strukturování systému, v důsledku čehož vzniká trojrozměrná prostorová síť. Stávající systémy vulkanizace síry umožňují specificky syntetizovat téměř jakýkoli typ zesítění, změnit rychlost vulkanizace a konečnou strukturu vulkanizátu. Proto je síra stále nejoblíbenějším síťovacím činidlem pro nenasycené kaučuky.

Technologicky je proces vulkanizace přeměnou „surové“ pryže na pryž. Jako chemická reakce jde o spojení lineárních kaučukových makromolekul, které při působení vnějších vlivů snadno ztrácejí stabilitu, do jediné vulkanizační sítě. Vzniká v trojrozměrném prostoru díky průřezovým chemickým vazbám.

Tato zdánlivě „zesíťovaná“ struktura dodává pryži další pevnostní vlastnosti. Zlepšuje se jeho tvrdost a pružnost, mrazuvzdornost a tepelná odolnost, snižuje se rozpustnost v organických látkách a bobtnání.

Výsledná síť má složitou strukturu. Zahrnuje nejen uzly spojující páry makromolekul, ale také ty, které kombinují několik molekul současně, a také příčné chemické vazby, které jsou jako „mosty“ mezi lineárními fragmenty.

K jejich tvorbě dochází pod vlivem speciálních činidel, jejichž molekuly částečně působí jako stavební materiály, chemicky reagující mezi sebou a kaučukové makromolekuly při vysokých teplotách.

Vlastnosti materiálu

Výkonnostní vlastnosti výsledného vulkanizovaného kaučuku a výrobků z něj vyrobených do značné míry závisí na typu použitého činidla. Mezi takové vlastnosti patří odolnost vůči působení agresivního prostředí, rychlost deformace během stlačení nebo zvýšené teploty a odolnost vůči tepelně-oxidačním reakcím.

Vzniklé vazby nevratně omezují pohyblivost molekul při mechanickém působení při současném zachování vysoké elasticity materiálu se schopností plastické deformace. Struktura a počet těchto vazeb je dána metodou vulkanizace kaučuku a chemickými prostředky k ní použitými.

Proces neprobíhá monotónně a jednotlivé ukazatele vulkanizované směsi ve svých změnách dosahují svého minima a maxima v různých časech. Nejvhodnější poměr fyzikálních a mechanických vlastností výsledného elastomeru se nazývá optimum.

Vulkanizační kompozice kromě kaučuku a chemických činidel obsahuje řadu dalších látek, které přispívají k výrobě pryže se specifikovanými výkonnostními vlastnostmi. Podle účelu se dělí na urychlovače (aktivátory), plniva, změkčovadla (změkčovadla) a antioxidanty (antioxidanty). Urychlovače (nejčastěji oxid zinečnatý) usnadňují chemickou interakci všech složek kaučukové směsi, pomáhají snižovat spotřebu surovin a čas na její zpracování a zlepšují vlastnosti vulkanizátorů.

Plniva jako křída, kaolin, saze zvyšují mechanickou pevnost, odolnost proti opotřebení, odolnost proti oděru a další fyzikální vlastnosti elastomeru. Doplňováním objemu suroviny tím snižují spotřebu kaučuku a snižují cenu výsledného produktu. Změkčovadla se přidávají pro zlepšení zpracovatelnosti kaučukových směsí, snížení jejich viskozity a zvětšení objemu plniv.

Změkčovadla mohou také zvýšit dynamickou odolnost elastomerů a odolnost proti oděru. Antioxidanty, které stabilizují proces, se přidávají do směsi, aby se zabránilo „stárnutí“ pryže. Různé kombinace těchto látek se používají při vývoji speciálních formulací surového kaučuku k predikci a úpravě procesu vulkanizace.

Druhy vulkanizace

Nejčastěji se běžně používané kaučuky (styren-butadien, butadien a přírodní) vulkanizují v kombinaci se sírou zahřátím směsi na 140-160°C. Tento proces se nazývá vulkanizace síry. Atomy síry se podílejí na tvorbě mezimolekulárních příčných vazeb. Přidáním až 5% síry do směsi s kaučukem vzniká měkký vulkanizát, který se používá k výrobě automobilových duší, pneumatik, pryžových duší, kuliček atd.

Když se přidá více než 30 % síry, získá se poměrně tvrdý, málo elastický ebonit. Jako urychlovače se v tomto procesu používá thiouram, captax aj., jejichž úplnost je zajištěna přídavkem aktivátorů tvořených oxidy kovů, obvykle zinkem.

Radiační vulkanizace je také možná. Provádí se prostřednictvím ionizujícího záření, pomocí proudů elektronů emitovaných radioaktivním kobaltem. Tento proces bez síry produkuje elastomery, které jsou zvláště odolné vůči chemickému a tepelnému napadení. K výrobě speciálních typů kaučuku se přidávají organické peroxidy, syntetické pryskyřice a další sloučeniny za stejných procesních parametrů jako v případě přidávání síry.

V průmyslovém měřítku se vulkanizovatelná kompozice umístěná do formy zahřívá za zvýšeného tlaku. K tomu jsou formy umístěny mezi vyhřívané desky hydraulického lisu. Při výrobě nelisovaných výrobků se směs nalévá do autoklávů, kotlů nebo jednotlivých vulkanizátorů. Ohřev pryže pro vulkanizaci v tomto zařízení se provádí vzduchem, párou, ohřátou vodou nebo vysokofrekvenčním elektrickým proudem.

Největšími spotřebiteli pryžových výrobků jsou již řadu let automobilové a zemědělské strojírenské podniky. Stupeň nasycení jejich výrobků pryžovými výrobky slouží jako ukazatel vysoké spolehlivosti a pohodlí. Kromě toho se díly vyrobené z elastomerů často používají při výrobě klempířských instalací, obuvi, psacích potřeb a výrobků pro děti.

Odeslat svou dobrou práci do znalostní báze je jednoduché. Použijte níže uvedený formulář

Studenti, postgraduální studenti, mladí vědci, kteří využívají znalostní základnu ve svém studiu a práci, vám budou velmi vděční.

Vloženo na http://www.allbest.ru/

VulcanizAní-- technologický proces interakce kaučuků s vulkanizačním činidlem, při kterém dochází k zesíťování molekul kaučuku do jediné prostorové sítě. Vulkanizačními činidly mohou být: síra, peroxidy, oxidy kovů, sloučeniny aminového typu atd. Pro zvýšení rychlosti vulkanizace se používají různé urychlovací katalyzátory.

Vulkanizací se zvyšují pevnostní charakteristiky pryže, její tvrdost, elasticita, tepelná a mrazuvzdornost, snižuje se stupeň bobtnání a rozpustnost v organických rozpouštědlech. Podstatou vulkanizace je spojení lineárních makromolekul kaučuku do jediného „zesíťovaného“ systému, tzv. vulkanizační sítě. V důsledku vulkanizace vznikají mezi makromolekulami příčné vazby, jejichž počet a struktura závisí na metodě B. Při vulkanizaci se některé vlastnosti vulkanizované směsi nemění v čase monotónně, ale procházejí maximem nebo minimem. Stupeň vulkanizace, při kterém je dosaženo nejlepší kombinace různých fyzikálních a mechanických vlastností pryže, se nazývá vulkanizační optimum.

Vulkanizace se obvykle provádí na směsi kaučuku s různými látkami, které kaučuku dodávají potřebné výkonnostní vlastnosti (plniva, např. saze, křída, kaolin, ale i změkčovadla, antioxidanty atd.).

Ve většině případů jsou kaučuky pro všeobecné použití (přírodní, butadien, styren butadien) vulkanizovány zahřátím s elementární sírou na 140-160 °C (kyselina sírová). Výsledné mezimolekulární příčné vazby se vyskytují prostřednictvím jednoho nebo více atomů síry. Přidá-li se do kaučuku 0,5-5% síry, získá se měkký vulkanizát (autoduše a pneumatiky, koule, duše atd.); přídavek 30-50% síry vede ke vzniku tvrdého, nepružného materiálu - ebonitu. Vulkanizaci síry lze urychlit přidáním malého množství organických sloučenin, tzv. urychlovačů vulkanizace - captax, thiuram apod. Účinek těchto látek se plně projeví až za přítomnosti aktivátorů - oxidů kovů (nejčastěji oxidu zinečnatého).

V průmyslu se vulkanizace sírou provádí zahříváním vulkanizovaného produktu ve formách pod vysokým tlakem nebo ve formě nelisovaných produktů (ve „volné“ formě) v kotlích, autoklávech, individuálních vulkanizérech a zařízeních pro kontinuální vulkanizaci. atd. V těchto zařízeních se ohřev provádí párou, vzduchem, přehřátou vodou, elektřinou a vysokofrekvenčními proudy. Formy jsou obvykle umístěny mezi vyhřívanými deskami hydraulického lisu. Vulkanizaci sírou objevili Charles Goodyear (USA, 1839) a T. Hancock (Velká Británie, 1843). Pro vulkanizaci speciálních kaučuků se používají organické peroxidy (například benzoylperoxid), syntetické pryskyřice (například fenolformaldehyd), nitro- a diazosloučeniny a další; Podmínky procesu jsou stejné jako u vulkanizace sírou.

Vulkanizace je možná i vlivem ionizujícího záření - g-záření z radioaktivního kobaltu, tok rychlých elektronů (radiační vulkanizace). Bezsirné a radiační metody kaučuku umožňují získat kaučuky, které mají vysokou tepelnou a chemickou odolnost.

V průmyslu polymerů se vulkanizace používá při výrobě pryže vytlačováním.

Vulkanizace u popravitEpneumatiky

Technologický postup opravy pneumatik spočívá v přípravě poškozených míst pro nanášení opravných materiálů, nanášení opravných materiálů na poškozená místa a vulkanizaci opravovaných míst.

Vulkanizace opravovaných ploch je jednou z nejdůležitějších operací při opravách pneumatik.

Podstatou vulkanizace je, že při zahřátí na určitou teplotu dochází v nevulkanizovaném kaučuku k fyzikálně-chemickému procesu, v jehož důsledku kaučuk získává pružnost, pevnost, pružnost a další potřebné vlastnosti.

Když jsou dva kusy pryže slepené pryžovým lepidlem vulkanizovány, změní se v monolitickou strukturu a pevnost jejich spojení se neliší od adhezní pevnosti základního materiálu uvnitř každého kusu. Zároveň, aby byla zajištěna potřebná pevnost, musí být kusy pryže lisovány - lisovány pod tlakem 5 kg/cm2.

Aby proces vulkanizace proběhl, nestačí jej pouze zahřát na požadovanou teplotu, tedy na 143+2°; Proces vulkanizace neprobíhá okamžitě, takže zahřáté pneumatiky musí být po určitou dobu udržovány na vulkanizační teplotě.

Vulkanizace může probíhat při nižších teplotách než 143°, ale trvá déle. Pokud tedy teplota klesne například z uvedené hodnoty pouze o 10°, měla by se doba vulkanizace zdvojnásobit. Pro zkrácení doby předehřívání při vulkanizaci se používají elektrické manžety, které umožňují zahřívání současně na obou stranách pneumatiky, čímž zkracují dobu vulkanizace a zlepšují kvalitu oprav. Při jednostranném zahřívání tlustých pneumatik dochází k převulkanizaci pryžových úseků v kontaktu s vulkanizačním zařízením a k podvulkanizaci pryže na opačné straně. Doba vulkanizace se v závislosti na typu poškození a velikosti pneumatiky pohybuje od 30 do 180 minut u pneumatik a od 15 do 20 minut u duší

Pro vulkanizaci v motorových vozidlech se používá stacionární vulkanizační zařízení model 601 od společnosti GARO trust.

Pracovní sestava vulkanizačního aparátu zahrnuje sektorové korzety, utahování korzetů, výstelky nášlapných a bočních profilů, svorky, přítlačné podložky, pytle s pískem, matrace.

Při tlaku páry v kotli 4 kg/cm2 je požadovaná povrchová teplota vulkanizačního zařízení 143"+2°. Při tlaku 4,0--4,1 kg/cm2 se musí otevřít pojistný ventil.

Vulkanizační zařízení musí být před uvedením do provozu zkontrolována inspektorem kotle.

Vnitřní poškození pneumatik je vulkanizováno na sektorech, vnější poškození je ošetřeno na deskách pomocí profilových obložení. Poškozením (v přítomnosti elektrických manžet jsou vulkanizovány na desku s profilovou podšívkou, v nepřítomnosti elektrických manžet, samostatně: nejprve zevnitř na sektoru, poté zvenčí na desce s profilovou podšívkou.

Elektrická manžeta se skládá z několika vrstev pryže a vnější vrstvy pogumovaného otěru, uprostřed kterých je spirála z nichromového drátu pro ohřev a termostat pro udržování konstantní teploty (150°).

vulkanizační průmysl oprava pneumatik

Rýže. 4. Stacionární vulkanizační zařízení GARO model 601: 1 - sektor; 2 -- boční deska; 3 -- kotel-vyvíječ páry; 4 -- malé svorky pro fotoaparáty; 5 -- držák pro kamery; 6 -- manometr; 7-svorka pro pneumatiky; 8 - topeniště; 9 -- vodoměrné sklo; 10 -- ruční plunžrové čerpadlo; 11 -- sací trubice

Před vulkanizací jsou vyznačeny hranice oblasti pneumatiky, která má být opravena. Chcete-li odstranit lepení, poprašte ji mastkovým práškem, stejně jako sáček s pískem, elektrickou manžetu a vulkanizační zařízení (sektory, obložení profilu atd.) v kontaktu s pneumatikou.

Při vulkanizaci na sektoru se krimpování dosáhne utažením korzetu a při vulkanizaci na desce pomocí pytle písku a svorky.

Profilové obložení (běhoun a patka) se volí podle umístění opravované pneumatiky a jejího rozměru.

Při vulkanizaci je elektrická manžeta umístěna mezi pneumatikou a pytlem s pískem.

Časy začátku a konce vulkanizace jsou vyznačeny křídou na speciální tabuli instalované v blízkosti vulkanizačního zařízení.

Opravené pneumatiky musí splňovat následující požadavky:

1) pneumatiky by neměly mít neopravené plochy;

2) na vnitřní straně pneumatiky by neměly být žádné otoky nebo stopy po delaminaci, podvulkanizaci, záhybech nebo zesílení, které zhoršují výkon duše;

3) pryžové části aplikované podél běhounu nebo bočnice musí být zcela vulkanizovány na tvrdost Shore 55-65;

4) plochy běhounu větší než 200 mm obnovené během procesu opravy musí mít vzorek shodný s celým běhounem pneumatiky; vzor „Terénní vozidlo“ musí být použit bez ohledu na velikost obnovené plochy běhounu;

5) tvar patek pneumatiky by neměl být zkreslený;

6) zesílení a prohlubně, které zkreslují vnější rozměry a povrch pneumatiky, nejsou povoleny;

7) opravené oblasti by neměly mít žádné nedodělky; přítomnost skořápek nebo pórů o ploše do 20 mm 2 a do hloubky 2 mm je povolena v množství nejvýše dvou na decimetr čtvereční;

8) kvalita opravy pneumatik musí zajistit jejich garantovaný kilometrový výkon po opravě.

Vulkanizace u popravitEkamery

Podobně jako proces opravy pneumatik se proces opravy duše skládá z přípravy poškozených oblastí pro záplatování, záplatování a vytvrzování.

Náplň práce na přípravě poškozených míst k záplatování zahrnuje: identifikace skrytých a viditelných poškození, odstranění starých nevulkanizovaných záplat, zaoblení hran s ostrými rohy, zdrsnění gumy kolem poškození, čištění komor od zdrsňujícího prachu.

Rýže. 5. Sektor pro vulkanizaci pneumatik: 1 -- sektor; 2 -- pneumatika; 2 -- korzet; 4 -- utáhněte

Rýže. 6. Vulkanizace poškození patky pneumatiky na patkové desce: 1 - pneumatika; 2 -- boční deska: 3 -- boční obložení; 4 -- pytel s pískem; 5 -- kovová deska; 6 -- svorka

Viditelné poškození odhalí vnější kontrola při dobrém osvětlení a obkreslí chemickou tužkou.

Pro identifikaci skrytých poškození, tj. malých vpichů, které jsou okem neviditelné, se kamera v nafouknutém stavu ponoří do vodní lázně a místo vpichu se určí podle unikajících vzduchových bublin, které jsou také označeny chemickou látkou. tužka. Poškozený povrch komory se zdrsní karborundovým kamenem nebo drátěným kartáčem v šířce 25-35 mm od hranice poškození, aby se do komory nedostal zdrsňovací prach. Hrubá místa se čistí kartáčem.

Opravné materiály pro opravy duší jsou: nevulkanizovaná pryž duší o tloušťce 2 mm, pryž pro duše nevhodná k opravě a pogumovaný oděr. Všechny vpichy a trhliny do velikosti 30 mm jsou utěsněny surovou nevulkanizovanou pryží. Poškození větší než 30 mm se opravuje pomocí gumy pro kamery. Tato pryž musí být elastická, bez prasklin nebo mechanického poškození. Surová pryž se osvěží benzínem, natře se lepidlem o koncentraci 1:8 a suší se 40-45 minut. Komory jsou zdrsněny drátěným kartáčem nebo karborundovým kamenem na zdrsňovacím stroji, poté jsou očištěny od prachu, osvěženy benzínem a sušeny po dobu 25 minut, poté dvakrát natřeny lepidlem o koncentraci 1: 8 a vysušeny po každé aplikaci po dobu 30-40 minut při teplotě 20--30°. Chránič je jednorázově natřen lepidlem o koncentraci 1:8 a poté vysušen.

Záplata je vyříznuta tak, že zakrývá otvor na všech stranách o 20-30 mm a je o 2-3 mm menší než hranice hrubého povrchu. Nanáší se jednou stranou na opravené místo komory a postupně se válečkem převaluje po celé ploše tak, aby mezi ním a komorou nezůstaly žádné vzduchové bubliny. Při lepení záplat musíte zajistit, aby lepené plochy byly zcela čisté, bez vlhkosti, prachu a mastných skvrn.

V případech, kdy má komora trhlinu větší než 500 mm, lze ji opravit vyříznutím poškozeného kusu a vložením identického kusu z jiné komory stejné velikosti. Tato metoda opravy se nazývá komorové spojování. Šířka spáry musí být minimálně 50 mm.

Poškozené vnější závity těles ventilů se obnovují pomocí matric a vnitřní závity se obnovují závitníky.

V případě nutnosti výměny ventilu se tento vyřízne spolu s přírubou a na nové místo se navulkanizuje další ventil. Umístění starého ventilu je opraveno jako normální poškození.

Vulkanizace poškozených míst se provádí pomocí vulkanizačního zařízení model 601 nebo vulkanizačního zařízení GARO pro vulkanizační komory. Doba vulkanizace záplat je 15 minut a příruby 20 minut při teplotě 143+2°.

Při vulkanizaci se komora přitlačí svorkou přes dřevěnou desku na povrch desky. Překrytí by mělo být o 10-15 mm větší než náplast.

Pokud se opravovaná plocha nevejde na desku, pak se vulkanizuje ve dvou nebo třech po sobě jdoucích instalacích (sazbách).

Po vulkanizaci se kuličky na nezdrsněném povrchu odstřihnou nůžkami a okraje záplat a otřepy se odstraní na kameni zdrsňovacího stroje.

Opravené kamery musí splňovat následující požadavky:

1) komora naplněná vzduchem musí být utěsněna jak podél těla komory, tak v místě připevnění ventilu;

2) záplaty musí být pevně navulkanizovány, bez bublin a pórovitosti, jejich tvrdost musí být stejná jako u pryže fotoaparátu;

3) okraje záplat a přírub by neměly mít zesílení nebo odlupování;

4) závit ventilu musí být v dobrém stavu.

Publikováno na Allbest.ru

Podobné dokumenty

Pojem nekovové materiály. Složení a klasifikace pryže. Národohospodářský význam kaučuku. Kaučuky pro všeobecné a speciální účely. Vulkanizace, fáze, mechanismy a technologie. Deformačně-pevnostní a třecí vlastnosti pryží a kaučuků.

práce v kurzu, přidáno 29.11.2016


Kinetika vulkanizace pryže. Vlastnosti vulkanizace směsí na bázi kombinace kaučuků SKD-SKN-40 s konvenčními sírovými vulkanizačními systémy. Mechanismus destrukce polymeru. Vlastnosti destrukce polymerů v různých fyzikálních a fázových stavech.

zpráva z praxe, přidáno 04.06.2015


Druhy pryže, vlastnosti jejího použití v průmyslu a výrobní technologii. Vliv zavedení přídavných přísad a použití vulkanizace při výrobě pryže na konečné vlastnosti produktu. Ochrana práce při práci.

práce, přidáno 20.08.2009


Příprava dynamických termoplastických elastomerů míšením kaučuku s termoplastem se současnou vulkanizací elastomeru během procesu míchání (dynamická vulkanizační metoda). Vlastnosti vlivu koncentrace kaučuku na vlastnosti mechanických směsí.

práce v kurzu, přidáno 06.08.2011


Technologie výroby plastových výrobků lisováním. Hlavní skupiny plastů, jejich fyzikální vlastnosti, nevýhody a způsoby zpracování. Speciální vlastnosti pryže v závislosti na typu použité pryže. Podstata a význam vulkanizace.

laboratorní práce, přidáno 05.06.2009


Analýza konstrukce stroje. Podstata procesu vulkanizace a fungování zařízení. Nízkoodpadová forma a způsob výroby dílů pomocí ní. Náplň mechanických opravárenských prací. Vypracování návrhů na modernizaci a vylepšení.

práce v kurzu, přidáno 22.12.2014


Pojem a hlavní etapy procesu spojování kabelů, způsoby a principy jeho realizace. Sled prací metodou spojování kabelů za studena pomocí směsi K115N nebo K-15, volným ohřevem a následnou vulkanizací.

abstrakt, přidáno 12.12.2009


Účel, zařízení, princip činnosti šnekové převodovky s horním šnekem. Chemické složení a vlastnosti oceli 20X. Měřicí nástroje, používané při opravách. Bezpečnostní opatření při opravách technologických zařízení.

práce, přidáno 28.04.2013


Technologie výroby palivových pelet a briket, dřevěného uhlí, štěpky, palivového dřeva. Bioplyn, bioetanol, bionafta: výrobní prvky a oblasti praktického použití, potřebné vybavení a materiály, vyhlídky pro použití v Komi.

práce v kurzu, přidáno 28.10.2013


Základní technologie zpracování automobilových pneumatik a pryžových výrobků. Možné způsoby použití gumové drtě. Oblasti použití šňůry. Seznam zařízení pro zpracování pneumatik pyrolýzou a mechanickými metodami.

Způsob řízení se týká výroby pryžových výrobků, a to způsobů řízení procesu vulkanizace. Metoda se provádí úpravou doby vulkanizace v závislosti na době získání maximálního modulu pružnosti ve smyku kaučukové směsi při vulkanizaci vzorků na reometru a odchylce modulu pružnosti v tahu kaučuku v hotových výrobcích od dané hodnoty. To umožňuje zjistit rušivé vlivy na proces vulkanizace na základě charakteristik výchozích složek a provozních parametrů procesů získávání kaučukové směsi a vulkanizace. Technickým výsledkem je zvýšení stability mechanických vlastností pryžových výrobků. 5 nemocných.

[0001] Předložený vynález se týká výroby pryžových produktů, jmenovitě způsobů řízení vulkanizačního procesu.

Výrobní proces pryžových výrobků zahrnuje fáze získávání pryžových směsí a jejich vulkanizaci. Vulkanizace je jednou z nejdůležitější procesy v technologii výroby pryže. Vulkanizace se provádí udržováním kaučukové směsi v lisech, speciálních kotlích nebo vulkanizérech při teplotě 130-160°C po danou dobu. V tomto případě jsou kaučukové makromolekuly spojeny příčnými chemickými vazbami do prostorové vulkanizační sítě, v důsledku čehož se plastická kaučuková směs mění na vysoce elastickou pryž. Prostorová mřížka je vytvořena jako výsledek tepelné aktivace chemické reakce mezi molekulami pryže a vulkanizačními složkami (vulkanizátory, urychlovače, aktivátory).

Hlavními faktory ovlivňujícími proces vulkanizace a kvalitu hotových výrobků jsou povaha vulkanizačního média, teplota vulkanizace, doba trvání vulkanizace, tlak na povrch vulkanizovaného produktu a podmínky ohřevu.

U stávající technologie je režim vulkanizace obvykle předem vypracován výpočtovými a experimentálními metodami a je nastaven program pro proces vulkanizace při výrobě produktů. Pro zajištění včasné realizace předepsaného režimu je proces vybaven řídicími a automatizačními nástroji, které nejpřesněji implementují předepsaný přísný program pro provádění režimu vulkanizace. Nevýhodou této metody je nestabilita charakteristik vyráběných produktů z důvodu nemožnosti zajistit úplnou reprodukovatelnost procesu, z důvodu omezení přesnosti automatizačních systémů a možnosti řazení režimů, jakož i změny charakteristik. kaučukové směsi v průběhu času.

Je známý způsob vulkanizace s regulací teploty v parních kotlích, deskách nebo pláštích forem změnou průtoku chladiva. Nevýhodou této metody jsou velké rozdíly ve vlastnostech výsledných produktů v důsledku posunů provozních podmínek a také změny reaktivity kaučukové směsi.

Je známý způsob řízení vulkanizačního procesu nepřetržitým sledováním těch parametrů procesu, které určují jeho průběh: teplota chladicích kapalin, teplota povrchů vulkanizovaného produktu. Nevýhodou tohoto způsobu je nestabilita charakteristik výsledných produktů v důsledku nestability reaktivity dodávané do lisování kaučukové směsi a získání různých charakteristik produktu při vulkanizaci za stejných teplotních podmínek.

Je známá metoda úpravy režimu vulkanizace, včetně stanovení teplotního pole ve vulkanizovaném produktu pomocí řízených vnějších teplotních podmínek na vulkanizačních plochách produktů, stanovení kinetiky neizotermické vulkanizace tenkých laboratorních desek pomocí dynamického modulu harmonických posun v nalezených neizotermických podmínkách, stanovení doby trvání vulkanizačního procesu, při kterém se vytvoří optimální soubor nejdůležitějších vlastností pryže, stanovení teplotního pole pro vícevrstvé standardní vzorky simulující složení a geometrii prvku pneumatiky, získání kinetiky neizotermické vulkanizace vícevrstvých desek a stanovení ekvivalentní doby vulkanizace na základě předem zvolené optimální úrovně vlastností, vulkanizace vícevrstvých vzorků na laboratorním lisu při konstantní teplotě v průběhu ekvivalentní doby vulkanizace a analýza výsledných charakteristik . Tato metoda je výrazně přesnější než metody používané v průmyslu pro výpočet efektů a ekvivalentních dob vulkanizace, je však těžkopádnější a nezohledňuje změnu nestability reaktivity kaučukové směsi dodávané k vulkanizaci.

Pro regulaci vulkanizačního procesu je známá metoda, kdy se měří teplota v oblastech produktu, které omezují proces vulkanizace, z těchto dat se vypočítávají stupně vulkanizace a když jsou specifikované a vypočtené stupně vulkanizace stejné , cyklus vulkanizace se zastaví. Výhodou systému je nastavení doby vulkanizace při změně teplotních výkyvů procesu vulkanizace. Nevýhodou této metody je velký rozptyl v charakteristikách výsledných produktů způsobený heterogenitou kaučukové směsi z hlediska reaktivity k vulkanizaci a odchylkou kinetických konstant vulkanizace použitých při výpočtu od skutečných kinetických konstant kaučuku. směs se zpracovává.

Je známa metoda řízení vulkanizačního procesu, která spočívá ve výpočtu teploty v kontrolované zóně ramene na R-C mřížce pomocí okrajových podmínek na základě měření povrchové teploty forem a teploty membránové dutiny, výpočet ekvivalentní vulkanizace. časy, které určují stupeň vulkanizace v řízené oblasti, při implementaci ekvivalentní časové vulkanizace v reálném procesu se proces zastaví. Nevýhodou této metody je její složitost a velká variabilita charakteristik výsledných produktů v důsledku změn reaktivity k vulkanizaci (aktivační energie, preexponenciální multiplikátor kinetických konstant) kaučukové směsi.

Nejblíže navrženému způsobu je způsob řízení procesu vulkanizace, při kterém se synchronně s vlastním procesem vulkanizace podle okrajových podmínek na základě měření teploty na povrchu kovové formy vypočítává teplota ve vulkanizovaných výrobcích. pomocí mřížkového elektrického modelu jsou vypočtené hodnoty teplot nastaveny na vulkametru, na kterém je paralelně s hlavním Během procesu vulkanizace je měřena kinetika neizotermické vulkanizace vzorku ze vsázky zpracovávané pryžové směsi. studováno, při dosažení dané úrovně vulkanizace jsou generovány řídicí příkazy na vulkanizačním měřiči pro jednotku vulkanizace produktu [AS SSSR č. 467835]. Nevýhodou metody je velká náročnost implementace v technologickém procesu a omezený rozsah aplikace.

Cílem vynálezu je zvýšit stabilitu charakteristik vyráběných produktů.

Tohoto cíle je dosaženo tím, že doba vulkanizace pryžových výrobků na výrobní lince je upravena v závislosti na době získání maximálního smykového modulu pryžové směsi při vulkanizaci vzorků zpracovávané pryžové směsi v laboratorních podmínkách na reometru a odchylka modulu pružnosti v tahu pryže ve vyráběných výrobcích od stanovené hodnoty.

Navržené řešení je znázorněno na obr. 1-5.

Obrázek 1 ukazuje funkční schéma řídicího systému, který implementuje navrhovaný způsob řízení.

Obrázek 2 ukazuje blokové schéma řídicího systému, který implementuje navrhovaný způsob řízení.

Obrázek 3 ukazuje časovou řadu pevnosti v tahu spojky Jubo, vyrobené v OJSC Balakovorezinotekhnika.

Obrázek 4 ukazuje charakteristické kinetické křivky pro moment střihu vzorků kaučukové směsi.

Obrázek 5 ukazuje časovou řadu změn doby trvání vulkanizace vzorků kaučukové směsi na 90 % dosažitelného modulu pružnosti ve smyku vulkanizátu.

Funkční schéma systému, který implementuje navrženou metodu řízení (viz obr. 1) ukazuje fázi přípravy kaučukové směsi 1, vulkanizační fázi 2, reometr 3 pro studium kinetiky vulkanizace vzorků kaučukové směsi, mechanickou zařízení pro dynamickou analýzu 4 (nebo stroj na zkoušení tahu) pro stanovení modulu tahu pryže hotových výrobků nebo satelitních vzorků, ovládací zařízení 5.

Způsob řízení je implementován následovně. Vzorky z dávek kaučukové směsi jsou analyzovány na reometru a hodnoty doby vulkanizace, při které má smykový moment kaučuku maximální hodnotu, jsou odesílány do kontrolního zařízení 5. Při reaktivitě kaučukové směsi změny, řídicí zařízení upravuje dobu vulkanizace produktů. Poruchy se tedy zpracovávají podle charakteristik výchozích složek, ovlivňujících reaktivitu výsledné kaučukové směsi. Modul pružnosti v tahu kaučuku v hotových výrobcích se měří dynamickou mechanickou analýzou nebo na stroji na zkoušení tahu a také se posílá do řídicího zařízení. Nepřesnost výsledného seřízení, stejně jako přítomnost změn teploty chladiv, podmínek výměny tepla a dalších rušivých vlivů na proces vulkanizace jsou zpracovány úpravou doby vulkanizace v závislosti na odchylce modulu pružnosti pryže v vyrobené výrobky od stanovené hodnoty.

Blokové schéma řídicího systému, který implementuje tento způsob řízení a je znázorněno na obr. 2, zahrnuje řídicí zařízení přímého řídicího kanálu 6, řídicí zařízení zpětnovazebního kanálu 7, objekt pro řízení vulkanizačního procesu 8, transport zpožďovací spoj 9 pro zohlednění délky času pro stanovení charakteristik pryže hotových výrobků, srovnávací prvek kanálu zpětné vazby 10, sčítačku 11 pro sčítání úprav doby vulkanizace přes přímý řídicí kanál a kanál zpětné vazby , sčítačku 12 pro zohlednění vlivu nekontrolovaných poruch na proces vulkanizace.

Při změně reaktivity kaučukové směsi se změní odhad τ max a řídicí zařízení přes přímý řídicí kanál 1 upraví dobu vulkanizace v technologickém procesu o hodnotu Δτ 1.

V reálném procesu se podmínky vulkanizace liší od podmínek na reometru, proto se doba vulkanizace potřebná k získání maximální hodnoty točivého momentu v reálném procesu také liší od doby získané na zařízení a tento rozdíl se v průběhu času mění v důsledku nestability podmínek vulkanizace. Tyto poruchy f jsou zpracovávány zpětnovazebním kanálem zavedením korekce Δτ2 řídicím zařízením 7 zpětnovazební smyčky v závislosti na odchylce pryžového modulu ve vyráběných výrobcích od stanovené hodnoty E set.

Dopravní zpožďovací spoj 9 při analýze dynamiky systému zohledňuje vliv času potřebného k analýze vlastností pryže hotového výrobku.

Obrázek 3 ukazuje časovou řadu podmíněné vypínací síly spojky Juba, vyráběné OJSC Balakovorezinotekhnika. Data ukazují širokou škálu produktů pro tento ukazatel. Časovou řadu lze reprezentovat jako součet tří složek: nízkofrekvenční x 1, středofrekvenční x 2, vysokofrekvenční x 3. Přítomnost nízkofrekvenční složky ukazuje na nedostatečnou účinnost stávajícího systému řízení procesu a zásadní možnost vybudování efektivního systému zpětnovazebního řízení pro omezení rozptylu parametrů hotového výrobku podle jeho charakteristik.

Obrázek 4 ukazuje charakteristické experimentální kinetické křivky pro smykový moment během vulkanizace vzorků kaučukové směsi, získané na reometru Alfa Technologies MDR2000. Data ukazují heterogenitu kaučukové směsi z hlediska reaktivity k procesu vulkanizace. Časový rozptyl k dosažení maximálního točivého momentu se pohybuje od 6,5 minuty (křivky 1.2) do více než 12 minut (křivky 3.4). Rozpětí při dokončení procesu vulkanizace se pohybuje od nedosažení maximální hodnoty točivého momentu (křivky 3.4) až po přítomnost procesu převulkanizace (křivky 1.5).

Obrázek 5 ukazuje časovou řadu doby vulkanizace do 90% úrovně maximálního smykového momentu, získané studiem vulkanizace vzorků kaučukové směsi na reometru MDR2000 Alfa Technologies. Data ukazují přítomnost nízkofrekvenční variace v době vytvrzování pro získání maximálního smykového momentu vulkanizátu.

Přítomnost velkého rozptylu v mechanických charakteristikách spojky Juba (obr. 3) ukazuje na relevanci řešení problému zvýšení stability charakteristik pryžových výrobků za účelem zvýšení jejich provozní spolehlivosti a konkurenceschopnosti. Přítomnost nestability v reaktivitě kaučukové směsi na proces vulkanizace (obr. 4, 5) ukazuje na nutnost změny doby v průběhu vulkanizačního procesu výrobků vyrobených z této kaučukové směsi. Přítomnost nízkofrekvenčních složek v časové řadě podmíněné lomové síly hotových výrobků (obr. 3) a v době vulkanizace pro získání maximálního smykového momentu vulkanizátu (obr. 5) ukazuje na zásadní možnost zvýšení vulkanizátu. kvalitativní ukazatele hotového výrobku úpravou doby vulkanizace.

Výše uvedené potvrzuje přítomnost v navrhovaném technickém řešení:

Technický výsledek, tzn. navrhované řešení je zaměřeno na zvýšení stability mechanických vlastností pryžových výrobků, snížení počtu vadných výrobků a tím i snížení měrné spotřeby výchozích komponentů a energie;

Základní vlastnosti spočívající v úpravě délky vulkanizačního procesu v závislosti na reaktivitě kaučukové směsi k vulkanizačnímu procesu a v závislosti na odchylce modulu pružnosti v tahu kaučuku v hotových výrobcích od stanovené hodnoty;