Metoda de control al procesului de vulcanizare. Vulcanizarea și caracteristicile sale Tehnologie de vulcanizare la cald pentru anvelope

Cauciucul natural nu este întotdeauna potrivit pentru fabricarea pieselor. Acest lucru se datorează faptului că elasticitatea sa naturală este foarte scăzută și este foarte dependentă de temperatura externă. La temperaturi apropiate de 0, cauciucul devine dur sau, atunci când este coborât mai mult, devine fragil. La o temperatură de aproximativ + 30 de grade, cauciucul începe să se înmoaie și, odată cu încălzirea ulterioară, se transformă într-o stare de topire. Când este răcit înapoi, nu își restabilește proprietățile originale.

Pentru a asigura proprietățile operaționale și tehnice necesare ale cauciucului, cauciucului se adaugă diverse substanțe și materiale - negru de fum, cretă, dedurizatori etc.

În practică, se folosesc mai multe metode de vulcanizare, dar au un lucru în comun - prelucrarea materiilor prime cu sulf de vulcanizare. Unele manuale și reglementări afirmă că compușii sulfului pot fi utilizați ca agenți de vulcanizare, dar de fapt aceștia pot fi considerați ca atare doar pentru că conțin sulf. În caz contrar, pot afecta vulcanizarea la fel ca și alte substanțe care nu conțin compuși cu sulf.

Cu ceva timp în urmă s-au efectuat cercetări privind tratarea cauciucului cu compuși organici și anumite substanțe, de exemplu:

• fosfor;
• seleniu;
• trinitrobenzen și o serie de altele.

Dar studiile au arătat că aceste substanțe nu au valoare practică în ceea ce privește vulcanizarea.

Procesul de vulcanizare

Procesul de vulcanizare a cauciucului poate fi împărțit în rece și cald. Primul poate fi împărțit în două tipuri. Primul implică utilizarea semiclorurii de sulf. Mecanismul de vulcanizare folosind această substanță arată astfel. O piesă de prelucrat din cauciuc natural este plasată în vaporii acestei substanțe (S2Cl2) sau în soluția ei, realizată pe baza unui solvent. Solventul trebuie să îndeplinească două cerințe:

1. Nu trebuie să reacționeze cu semiclorură de sulf.
2. Ar trebui să dizolve cauciucul.

De regulă, disulfura de carbon, benzina și o serie de altele pot fi utilizate ca solvent. Prezența semiclorurii de sulf în lichid împiedică dizolvarea cauciucului. Esența acestui proces este să saturați cauciucul cu această substanță chimică.

Durata procesului de vulcanizare cu participarea S2Cl2 determină în cele din urmă caracteristicile tehnice ale produsului finit, inclusiv elasticitatea și rezistența.

Timpul de vulcanizare într-o soluție de 2% poate fi de câteva secunde sau minute. Dacă procesul durează prea mult, poate apărea așa-numita supra-vulcanizare, adică piesele de prelucrat își pierd plasticitatea și devin foarte fragile. Experiența sugerează că, cu o grosime a produsului de aproximativ un milimetru, operația de vulcanizare poate fi efectuată în câteva secunde.

Această tehnologie de vulcanizare este soluția optimă pentru prelucrarea pieselor cu perete subțire - tuburi, mănuși, etc. Dar, în acest caz, este necesar să se respecte cu strictețe modurile de prelucrare, în caz contrar, stratul superior al pieselor poate fi vulcanizat mai mult decât straturi interioare.

La sfârșitul operațiunii de vulcanizare, părțile rezultate trebuie spălate fie cu apă, fie cu o soluție alcalină.

Există o a doua metodă de vulcanizare la rece. Semnele de cauciuc cu perete subțire sunt plasate într-o atmosferă saturată cu SO2. După un anumit timp, piesele de prelucrat sunt mutate într-o cameră în care este pompat H2S (hidrogen sulfurat). Timpul de păstrare a pieselor de prelucrat în astfel de camere este de 15 – 25 de minute. Acest timp este suficient pentru a finaliza vulcanizarea. Această tehnologie este utilizată cu succes pentru prelucrarea cusăturilor lipite, ceea ce le conferă rezistență ridicată.

Cauciucurile speciale sunt prelucrate folosind rășini sintetice; vulcanizarea folosindu-le nu este diferită de cea descrisă mai sus.

Vulcanizare la cald

Tehnologia pentru o astfel de vulcanizare este următoarea. La cauciucul brut turnat se adaugă o anumită cantitate de sulf și aditivi speciali. De regulă, volumul de sulf ar trebui să fie în intervalul 5 – 10%; cifra finală este determinată în funcție de scopul și duritatea piesei viitoare. Pe lângă sulf, se adaugă așa-numitul cauciuc corn (cauciuc dur) care conține 20–50% sulf. În etapa următoare, semifabricatele sunt formate din materialul rezultat și încălzite, adică vindecare.

Încălzirea se realizează folosind diferite metode. Semifabricatele sunt plasate în matrițe metalice sau rulate în țesătură. Structurile rezultate sunt introduse într-un cuptor încălzit la 130 - 140 de grade Celsius. Pentru a crește eficiența vulcanizării, în cuptor se poate crea un exces de presiune.

Semifabricatele formate pot fi plasate într-o autoclavă care conține vapori de apă supraîncălziți. Sau se pun într-o presă încălzită. De fapt, această metodă este cea mai comună în practică.

Proprietățile cauciucului vulcanizat depind de multe condiții. De aceea, vulcanizarea este considerată una dintre cele mai complexe operațiuni utilizate în producția de cauciuc. În plus, calitatea materiei prime și metoda de pre-prelucrare a acesteia joacă un rol important. Nu trebuie să uităm de volumul de sulf adăugat, temperatură, durata și metoda de vulcanizare. În cele din urmă, proprietățile produsului finit sunt afectate și de prezența impurităților de diverse origini. Într-adevăr, prezența multor impurități permite o vulcanizare adecvată.

ÎN anul trecut acceleratoarele au început să fie folosite în industria cauciucului. Aceste substanțe adăugate amestecului de cauciuc accelerează procesele, reduc costurile energetice, cu alte cuvinte, acești aditivi optimizează prelucrarea piesei de prelucrat.

La implementarea vulcanizării la cald în aer este necesară prezența oxidului de plumb; în plus, prezența sărurilor de plumb poate fi necesară în combinație cu acizi organici sau cu compuși care conțin hidroxizi acizi.

Următoarele substanțe sunt utilizate ca acceleratori:

• sulfură de tiouramidă;
• xantați;
• mercaptobenzotiazol.

Vulcanizarea efectuată sub influența vaporilor de apă poate fi redusă semnificativ dacă utilizați substanțe chimice precum alcalii: Ca(OH)2, MgO, NaOH, KOH, sau săruri Na2CO3, Na2CS3. În plus, sărurile de potasiu vor ajuta la accelerarea proceselor.

Există și acceleratori organici, acestea sunt amine și un întreg grup de compuși care nu sunt incluși în niciun grup. De exemplu, aceștia sunt derivați ai unor substanțe precum aminele, amoniacul și o serie de altele.

Difenilguanidina, hexametilentetramina și multe altele sunt cel mai des folosite în producție. Nu este neobișnuit ca oxidul de zinc să fie utilizat pentru a îmbunătăți activitatea acceleratorilor.

Pe lângă aditivi și acceleratori, un rol important îl joacă mediu inconjurator. De exemplu, prezența aerului atmosferic creează condiții nefavorabile pentru vulcanizare la presiune standard. Pe lângă aer, anhidrida carbonică și azotul au un efect negativ. Între timp, amoniacul sau hidrogenul sulfurat au un efect pozitiv asupra procesului de vulcanizare.

Procedura de vulcanizare conferă cauciucului noi proprietăți și le modifică pe cele existente. În special, elasticitatea acestuia se îmbunătățește etc. Procesul de vulcanizare poate fi controlat prin măsurarea constantă a proprietăților în schimbare. De regulă, determinarea rezistenței la tracțiune și a rezistenței la tracțiune este utilizată în acest scop. Dar aceste metode de control nu sunt precise și nu sunt folosite.

Cauciucul ca produs de vulcanizare a cauciucului

Cauciucul tehnic este un material compozit care conține până la 20 de componente care oferă diferite proprietăți acestui material. Cauciucul este produs prin vulcanizarea cauciucului. După cum sa menționat mai sus, în timpul procesului de vulcanizare, se formează macromolecule care asigură proprietățile de performanță ale cauciucului, asigurând astfel o rezistență ridicată a cauciucului.

Principala diferență dintre cauciuc și multe alte materiale este că are capacitatea de a suferi deformații elastice, care pot apărea la diferite temperaturi, variind de la temperatura camerei până la cele mult mai scăzute. Cauciucul depășește în mod semnificativ cauciucul într-o serie de caracteristici, de exemplu, se distinge prin elasticitate și rezistență, rezistență la schimbările de temperatură, expunerea la medii agresive și multe altele.

Ciment pentru vulcanizare

Cimentul pentru vulcanizare se foloseste pentru operatia de autovulcanizare, poate incepe de la 18 grade si pentru vulcanizare la cald pana la 150 de grade. Acest ciment nu conține hidrocarburi. Există, de asemenea, ciment de tip OTR utilizat pentru aplicarea pe suprafețe rugoase din interiorul anvelopelor, precum și adezivi din seria Type Top RAD și PN OTR cu timp de uscare prelungit. Utilizarea unui astfel de ciment face posibilă obținerea unei durate de viață lungi pentru anvelopele reșapate utilizate pe echipamente speciale de construcții cu kilometraj mare.

Tehnologie de vulcanizare la cald pentru anvelope

Pentru a realiza vulcanizarea la cald a unei anvelope sau a unei camere, veți avea nevoie de o presă. Reacția de sudare dintre cauciuc și piesă are loc într-o anumită perioadă de timp. Acest timp depinde de dimensiunea zonei care este reparată. Experiența arată că va dura 4 minute pentru a repara daune de 1 mm adâncime, în funcție de temperatura specificată. Adică, pentru a repara un defect de 3 mm adâncime, va trebui să petreci 12 minute de timp pur. Nu luăm în calcul timpul de pregătire. Între timp, punerea în funcțiune a dispozitivului de vulcanizare, în funcție de model, poate dura aproximativ 1 oră.

Temperatura necesară pentru vulcanizarea la cald variază de la 140 la 150 de grade Celsius. Pentru a atinge această temperatură nu este nevoie să folosiți echipamente industriale. Pentru a repara singur anvelopele, este destul de acceptabil să folosiți aparate electrice de uz casnic, de exemplu, un fier de călcat.

Eliminarea defectelor dintr-o anvelopă sau o cameră de mașină cu ajutorul unui dispozitiv de vulcanizare este o operație destul de intensivă în muncă. Are multe subtilități și detalii și, prin urmare, vom lua în considerare principalele etape ale reparației.

1. Pentru a oferi acces la locul deteriorării, anvelopa trebuie scoasă de pe roată.
2. Curățați cauciucul din apropierea zonei deteriorate. Suprafața sa ar trebui să devină aspră.
3. Suflați zona tratată cu aer comprimat. Cordonul care apare în exterior trebuie îndepărtat; acesta poate fi mușcat cu tăietori de sârmă. Cauciucul trebuie tratat cu un compus de degresare special. Prelucrarea trebuie efectuată pe ambele părți, în exterior și în interior.
4. Pe interior, pe zona deteriorată trebuie plasat un plasture de mărime pregătit în prealabil. Așezarea începe din partea laterală a talonului anvelopei spre centru.
5. Din exterior, bucăți de cauciuc brut, tăiate în bucăți de 10-15 mm, trebuie așezate pe locul deteriorării; mai întâi trebuie încălzite pe aragaz.
6. Cauciucul așezat trebuie să fie presat și nivelat pe suprafața anvelopei. În acest caz, este necesar să se asigure că stratul de cauciuc brut este cu 3-5 mm mai mare decât suprafața de lucru a camerei.
7. După câteva minute, folosind o polizor unghiular (polizor unghiular), este necesar să îndepărtați stratul de cauciuc brut aplicat. Dacă suprafața goală este slăbită, adică există aer în ea, tot cauciucul aplicat trebuie îndepărtat și operațiunea de aplicare a cauciucului trebuie repetată. Dacă nu există aer în stratul de reparare, adică suprafața este netedă și nu conține pori, piesa care se repara poate fi trimisă sub preîncălzit la temperatura indicată mai sus.
8. Pentru a poziționa cu precizie anvelopa pe presă, este logic să marcați centrul zonei defecte cu cretă. Pentru a preveni lipirea plăcilor încălzite de cauciuc, între ele trebuie plasată hârtie groasă.

Vulcanizator DIY

Orice dispozitiv de vulcanizare la cald trebuie să conțină două componente:

• un element de încălzire;
• presa.

Pentru făcut singur poate fi necesar un vulcanizator:

• fier;
• aragaz electric;
• piston de la motorul cu ardere internă.

Un vulcanizator de bricolaj trebuie să fie echipat cu un regulator care să îl poată opri când atinge temperatura de funcționare (140-150 grade Celsius). Pentru o prindere eficientă, puteți utiliza o clemă obișnuită.

Metode de bază de vulcanizare a cauciucului. Pentru realizarea procesului chimic principal al tehnologiei cauciucului - vulcanizare - se folosesc agenți de vulcanizare. Chimia procesului de vulcanizare constă în formarea unei rețele spațiale, incluzând macromolecule de cauciuc liniare sau ramificate și legături încrucișate. Din punct de vedere tehnologic, vulcanizarea constă în prelucrarea amestecului de cauciuc la temperaturi de la normal la 220˚C sub presiune și mai rar fără ea.

În cele mai multe cazuri, vulcanizarea industrială se realizează folosind sisteme de vulcanizare care includ un agent de vulcanizare, acceleratori și activatori de vulcanizare și contribuie la un proces mai eficient de formare a unei rețele spațiale.

Interacțiunea chimică dintre cauciuc și agentul de vulcanizare este determinată de activitatea chimică a cauciucului, adică. gradul de nesaturare a lanțurilor sale, prezența grupărilor funcționale.

Activitatea chimică a cauciucurilor nesaturate se datorează prezenței legăturilor duble în lanțul principal și mobilității crescute a atomilor de hidrogen în grupele α-metilen adiacente legăturii duble. Prin urmare, cauciucurile nesaturate pot fi vulcanizate cu toți compușii care reacționează cu dubla legătură și cu grupările ei învecinate.

Principalul agent de vulcanizare pentru cauciucurile nesaturate este sulful, care este de obicei folosit ca sistem de vulcanizare împreună cu acceleratorii și activatorii acestora. Pe lângă sulf, puteți utiliza peroxizi organici și anorganici, rășini alchilfenol-formaldehidă (APFR), compuși diazoici și compuși polihalogenuri.

Activitatea chimică a cauciucurilor saturate este semnificativ mai mică decât activitatea cauciucurilor nesaturate, astfel încât pentru vulcanizare este necesară utilizarea unor substanțe cu reactivitate ridicată, de exemplu diverși peroxizi.

Vulcanizarea cauciucurilor nesaturate și saturate poate fi efectuată nu numai în prezența agenților de vulcanizare chimici, ci și sub influența influențelor fizice care inițiază transformări chimice. Acestea sunt radiațiile de înaltă energie (vulcanizarea cu radiații), radiațiile ultraviolete (fotovulcanizarea), expunerea prelungită la temperaturi ridicate (termovulcanizarea), acțiunea undelor de șoc și alte câteva surse.

Cauciucurile care au grupări funcționale pot fi vulcanizate în aceste grupe folosind substanțe care reacționează cu grupările funcționale pentru a forma o reticulare.

Principii de bază ale procesului de vulcanizare. Indiferent de tipul de cauciuc și de sistemul de vulcanizare utilizat, în timpul procesului de vulcanizare apar unele modificări caracteristice ale proprietăților materialului:

Plasticitatea amestecului de cauciuc scade brusc și apare rezistența și elasticitatea vulcanizatelor. Astfel, rezistența unui amestec de cauciuc brut pe bază de NC nu depășește 1,5 MPa, iar rezistența unui material vulcanizat nu este mai mică de 25 MPa.

Activitatea chimică a cauciucului este redusă semnificativ: în cauciucurile nesaturate numărul legăturilor duble scade, în cauciucurile saturate și cauciucurile cu grupe funcționale scade numărul de centri activi. Datorită acestui fapt, rezistența vulcanizatului la influențe oxidative și alte agresive crește.

Rezistența materialului vulcanizat la temperaturi scăzute și ridicate crește. Astfel, NK se întărește la 0ºС și devine lipicios la +100ºС, iar vulcanizatul își păstrează rezistența și elasticitatea în intervalul de temperatură de la –20 la +100ºС.

Această natură a modificării proprietăților materialului în timpul vulcanizării indică în mod clar apariția proceselor de structurare, care se termină cu formarea unei rețele spațiale tridimensionale. Pentru ca vulcanatul să-și păstreze elasticitatea, legăturile încrucișate trebuie să fie suficient de rare. Astfel, în cazul NC, flexibilitatea termodinamică a lanțului este păstrată dacă există o legătură încrucișată la 600 de atomi de carbon ai catenei principale.

Procesul de vulcanizare se caracterizează și prin unele modele generale de modificări ale proprietăților în funcție de timpul de vulcanizare la o temperatură constantă.

Deoarece proprietățile de vâscozitate ale amestecurilor se modifică cel mai semnificativ, vâscozimetrele cu rotație de forfecare, în special reometrele Monsanto, sunt folosite pentru a studia cinetica vulcanizării. Aceste dispozitive vă permit să studiați procesul de vulcanizare la temperaturi de la 100 la 200ºС timp de 12 - 360 de minute cu diferite forțe de forfecare. Înregistrătorul dispozitivului notează dependența cuplului de timpul de vulcanizare la o temperatură constantă, adică curba de vulcanizare cinetica, care are forma de S si mai multe sectiuni corespunzatoare etapelor procesului (Fig. 3).

Prima etapă a vulcanizării se numește perioada de inducție, etapa de ardere sau etapa de pre-vulcanizare. În această etapă, amestecul de cauciuc trebuie să rămână fluid și să umple bine întreaga matriță, prin urmare proprietățile sale sunt caracterizate de momentul de forfecare minim M min (vâscozitate minimă) și timpul t s în care momentul forfecare crește cu 2 unități față de cel minim. .

A doua etapă se numește perioada principală de vulcanizare. La sfârșitul perioadei de inducție, particulele active se acumulează în masa amestecului de cauciuc, determinând o structurare rapidă și, în consecință, o creștere a cuplului până la o anumită valoare maximă M max. Totuși, finalizarea celei de-a doua etape nu este considerată timpul de atingere a M max, ci timpul t 90 corespunzător lui M 90. Acest moment este determinat de formula

M 90 =0,9 M + M min,

unde M este diferența de cuplu (M = M max – M min).

Timpul t 90 este optimul de vulcanizare, a cărui valoare depinde de activitatea sistemului de vulcanizare. Panta curbei în perioada principală caracterizează viteza de vulcanizare.

A treia etapă a procesului se numește etapa de re-vulcanizare, care în majoritatea cazurilor corespunde unei secțiuni orizontale cu proprietăți constante pe curba cinetică. Această zonă se numește platou de vulcanizare. Cu cât platoul este mai larg, cu atât amestecul este mai rezistent la supravulcanizare.

Lățimea platoului și cursul ulterior al curbei depind în principal de natura chimică a cauciucului. În cazul cauciucurilor liniare nesaturate, precum NK și SKI-3, platoul nu este larg și atunci proprietățile se deteriorează, adică. declinul curbei (Fig. 3, curba A). Procesul de deteriorare a proprietăților în stadiul de revulcanizare se numește revenire. Motivul inversării este distrugerea nu numai a lanțurilor principale, ci și a legăturilor încrucișate formate sub influența temperaturii ridicate.

În cazul cauciucurilor saturate și a cauciucurilor nesaturate cu structură ramificată (un număr semnificativ de legături duble în unitățile laterale de 1,2) în zona de revulcanizare, proprietățile se modifică ușor și, în unele cazuri, chiar se îmbunătățesc (Fig. 3, curbe bȘi V), deoarece oxidarea termică a dublelor legături ale unităților laterale este însoțită de structurare suplimentară.

Comportarea amestecurilor de cauciuc în stadiul de supravulcanizare este importantă în producția de produse masive, în special anvelopele de mașini, deoarece, din cauza reversiunii, poate apărea supravulcanizarea straturilor exterioare în timp ce straturile interioare sunt subvulcanizate. În acest caz, sunt necesare sisteme de vulcanizare care să asigure o perioadă lungă de inducție pentru încălzirea uniformă a anvelopei, viteză mare în perioada principală și un platou larg de vulcanizare în etapa de revulcanizare.

3.2. Sisteme de vulcanizare a sulfului pentru cauciucuri nesaturate

Proprietățile sulfului ca agent de vulcanizare. Procesul de vulcanizare a cauciucului natural cu sulf a fost descoperit în 1839 de C. Goodyear și independent în 1843 de G. Gencock.

Sulful natural măcinat este folosit pentru vulcanizare. Sulful elementar are mai multe modificări cristaline, dintre care doar modificarea  este parțial solubilă în cauciuc. Această modificare, care are un punct de topire de 112,7 ºC, este utilizată pentru vulcanizare. Moleculele formei  sunt un inel cu opt membri S 8 cu o energie medie de activare a rupturii inelului E act = 247 kJ/mol.

Aceasta este o energie destul de mare, iar scindarea inelului de sulf are loc numai la temperaturi de 143 °C și peste. La temperaturi sub 150 °C, are loc descompunerea heterolitică sau ionică a inelului de sulf odată cu formarea biionului de sulf corespunzător, iar la 150 °C și peste, descompunerea homolitică (radicală) a inelului S are loc cu formarea de biradicali de sulf:

t150ºС S 8 →S + – S 6 – S – → S 8 +–

t150ºС S 8 →Sֹ–S 6 –Sֹ→S 8 ֹֹ.

Biradicalele S 8 ·· se descompun ușor în fragmente mai mici: S 8 ֹֹ→S x ֹֹ + S 8 ֹֹ.

Biionii de sulf și biradicalii rezultați interacționează apoi cu macromoleculele de cauciuc fie la legătura dublă, fie la locul atomului de carbon α-metilen.

Inelul de sulf se poate dezintegra și la temperaturi sub 143ºС dacă există unele particule active în sistem (cationi, anioni, radicali liberi). Activarea are loc conform următoarei scheme:

S 8 + A + →A – S – S 6 – S +

S 8 + B – → B – S – S 6 –

S 8 + Rֹ→R – S – S 6 – Sֹ.

Astfel de particule active sunt prezente în amestecul de cauciuc atunci când sunt utilizate sisteme de vulcanizare cu acceleratori de vulcanizare și activatori ai acestora.

Pentru a transforma cauciucul din plastic moale în cauciuc dur elastic, este suficientă o cantitate mică de sulf - 0,10,15% în greutate. Cu toate acestea, dozele reale de sulf variază de la 12,5 până la 35 părți în greutate. la 100 de părți în greutate cauciuc.

Sulful are solubilitate limitată în cauciuc, astfel încât doza de sulf determină forma în care este distribuit în amestecul de cauciuc. La dozele reale, sulful este sub formă de picături topite, de pe suprafața cărora moleculele de sulf difuzează în masa de cauciuc.

Prepararea amestecului de cauciuc se efectuează la temperaturi ridicate (100-140ºС), ceea ce crește solubilitatea sulfului în cauciuc. Prin urmare, atunci când amestecul este răcit, în special în cazurile de doze mari, sulful liber începe să difuzeze pe suprafața amestecului de cauciuc cu formarea unei pelicule subțiri sau depozit de sulf. Acest proces se numește decolorare sau transpirație în tehnologie. Decolorarea rareori reduce lipiciitatea pieselor de prelucrat și, prin urmare, pentru a reîmprospăta suprafața pieselor de prelucrat, acestea sunt tratate cu benzină înainte de asamblare. Acest lucru înrăutățește condițiile de lucru ale montatorilor și crește riscul de incendiu și explozie al producției.

Problema decolorării este deosebit de acută în producția de anvelope din cablu de oțel. În acest caz, pentru a crește rezistența legăturii dintre metal și cauciuc, doza de S este crescută la 5 părți în greutate. Pentru a evita decolorarea în astfel de formulări, ar trebui utilizată o modificare specială - așa-numitul sulf polimeric. Aceasta este forma , care se formează atunci când forma  este încălzită la 170ºC. La această temperatură, are loc o creștere bruscă a vâscozității topiturii și se formează sulf polimeric Sn, unde n este peste 1000. În practica mondială, sunt utilizate diferite modificări ale sulfului polimeric, cunoscute sub numele de marcă „Cristex”.

Teorii ale vulcanizării sulfului. Au fost prezentate teorii chimice și fizice pentru a explica procesul de vulcanizare a sulfului. În 1902, Weber a prezentat prima teorie chimică a vulcanizării, ale cărei elemente au supraviețuit până în zilele noastre. Prin extragerea produsului interacțiunii NC cu sulful, Weber a constatat că o parte din sulful introdus nu a fost extrasă. El a numit această parte legată, iar partea eliberată - sulf liber. Suma cantității de sulf legat și liber a fost egală cu cantitatea totală de sulf introdusă în cauciuc: S total = S liber + S legat. Weber a introdus, de asemenea, conceptul de coeficient de vulcanizare ca raportul dintre sulful legat și cantitatea de cauciuc din amestecul de cauciuc (A): K vulc = S bond / A.

Weber a reușit să izoleze polisulfura (C 5 H 8 S) n ca produs al adaosului intramolecular de sulf la legăturile duble ale unităților de izopren. Prin urmare, teoria lui Weber nu a putut explica creșterea rezistenței ca urmare a vulcanizării.

În 1910, Oswald a prezentat o teorie fizică a vulcanizării, care explica efectul vulcanizării prin interacțiunea de adsorbție fizică dintre cauciuc și sulf. Conform acestei teorii, în amestecul de cauciuc se formează complecși cauciuc-sulf, care interacționează între ele și datorită forțelor de adsorbție, ceea ce duce la creșterea rezistenței materialului. Cu toate acestea, sulful adsorbit ar trebui să fie complet extras din vulcanizat, ceea ce nu a fost observat în condiții reale, iar teoria chimică a vulcanizării a început să prevaleze în toate studiile ulterioare.

Principalele dovezi ale teoriei chimice (teoria podului) sunt următoarele:

Numai cauciucurile nesaturate sunt vulcanizate cu sulf;

Sulful interacționează cu moleculele de cauciuc nesaturat pentru a forma legături încrucișate covalente (punți) de diferite tipuri, de ex. cu formarea de sulf legat, a cărui cantitate este proporțională cu nesaturarea cauciucului;

Procesul de vulcanizare este insotit de un efect termic proportional cu cantitatea de sulf adaugat;

Vulcanizarea are un coeficient de temperatură de aproximativ 2, adică. apropiat de coeficientul de temperatură al unei reacții chimice în general.

Creșterea rezistenței ca urmare a vulcanizării sulfului are loc datorită structurării sistemului, în urma căreia se formează o rețea spațială tridimensională. Sistemele existente de vulcanizare cu sulf fac posibilă sintetizarea în mod specific a aproape orice tip de reticulare, modificarea ratei de vulcanizare și a structurii finale a vulcanizatului. Prin urmare, sulful este încă cel mai popular agent de reticulare pentru cauciucurile nesaturate.

Din punct de vedere tehnologic, procesul de vulcanizare este transformarea cauciucului „brut” în cauciuc. Ca reacție chimică, implică combinarea macromoleculelor liniare de cauciuc, care își pierd ușor stabilitatea atunci când sunt expuse la influențe externe, într-o singură rețea de vulcanizare. Este creat în spațiul tridimensional datorită legăturilor chimice în secțiune transversală.

Această structură aparent „reticulat” conferă cauciucului proprietăți suplimentare de rezistență. Duritatea și elasticitatea, rezistența la îngheț și la căldură sunt îmbunătățite, în timp ce solubilitatea în substanțe organice și umflarea sunt reduse.

Plasa rezultată are o structură complexă. Include nu numai noduri care conectează perechi de macromolecule, ci și cele care combină mai multe molecule în același timp, precum și legături chimice transversale, care sunt ca „punți” între fragmente liniare.

Formarea lor are loc sub influența agenților speciali, ale căror molecule acționează parțial ca materiale de construcție, reacționând chimic între ele și macromoleculele de cauciuc la temperaturi ridicate.

Proprietățile materialelor

Proprietățile de performanță ale cauciucului vulcanizat rezultat și ale produselor realizate din acesta depind în mare măsură de tipul de reactiv utilizat. Astfel de caracteristici includ rezistența la expunerea la medii agresive, rata de deformare în timpul compresiei sau temperaturii crescute și rezistența la reacții termic-oxidative.

Legăturile rezultate limitează ireversibil mobilitatea moleculelor sub acțiune mecanică, menținând în același timp elasticitatea ridicată a materialului cu capacitatea de a suferi deformare plastică. Structura și numărul acestor legături sunt determinate de metoda de vulcanizare a cauciucului și de agenții chimici utilizați pentru aceasta.

Procesul nu decurge monoton, iar indicatorii individuali ai amestecului vulcanizat în modificările lor ating minimum și maxim în momente diferite. Raportul cel mai potrivit dintre caracteristicile fizice și mecanice ale elastomerului rezultat se numește optim.

Compoziția de vulcanizare, pe lângă cauciuc și agenți chimici, include o serie de substanțe suplimentare care contribuie la producerea cauciucului cu proprietăți de performanță specificate. După scopul lor, ele sunt împărțite în acceleratori (activatori), umpluturi, dedurizați (plastifianți) și antioxidanți (antioxidanți). Acceleratoarele (cel mai adesea oxid de zinc) facilitează interacțiunea chimică a tuturor ingredientelor amestecului de cauciuc, ajută la reducerea consumului de materii prime și a timpului de prelucrare a acestuia și îmbunătățește proprietățile vulcanizatoarelor.

Materialele de umplutură precum creta, caolinul, negrul de fum cresc rezistența mecanică, rezistența la uzură, rezistența la abraziune și alte caracteristici fizice ale elastomerului. Prin completarea volumului de materie primă, acestea reduc astfel consumul de cauciuc și reduc costul produsului rezultat. Se adaugă dedurizatori pentru a îmbunătăți procesabilitatea compușilor de cauciuc, a reduce vâscozitatea acestora și a crește volumul materialelor de umplutură.

De asemenea, plastifianții pot crește rezistența dinamică a elastomerilor și rezistența la abraziune. Antioxidanții care stabilizează procesul sunt introduși în amestec pentru a preveni „îmbătrânirea” cauciucului. Diverse combinații ale acestor substanțe sunt utilizate în dezvoltarea formulărilor speciale de cauciuc brut pentru a prezice și ajusta procesul de vulcanizare.

Tipuri de vulcanizare

Cel mai adesea, cauciucurile utilizate în mod obișnuit (stiren-butadienă, butadienă și naturală) sunt vulcanizate în combinație cu sulf, încălzind amestecul la 140-160°C. Acest proces se numește vulcanizare cu sulf. Atomii de sulf participă la formarea legăturilor încrucișate intermoleculare. Când se adaugă până la 5% sulf într-un amestec cu cauciuc, se produce un vulcanizat moale, utilizat pentru fabricarea tuburilor de automobile, anvelopelor, tuburilor de cauciuc, bile etc.

Când se adaugă mai mult de 30% sulf, se obține o ebonită destul de dură, cu elasticitate redusă. Thiuram, captax etc. sunt utilizați ca acceleratori în acest proces, a cărui completitudine este asigurată prin adăugarea de activatori constând din oxizi metalici, de obicei zinc.

Vulcanizarea prin radiații este, de asemenea, posibilă. Se realizează prin radiații ionizante, folosind fluxuri de electroni emise de cobaltul radioactiv. Acest proces fără sulf produce elastomeri care sunt deosebit de rezistenți la atacul chimic și termic. Pentru a produce tipuri speciale de cauciuc, se adaugă peroxizi organici, rășini sintetice și alți compuși sub aceiași parametri de proces ca și în cazul adăugării de sulf.

La scară industrială, compoziția vulcanizabilă, plasată într-o matriță, este încălzită la presiune ridicată. Pentru a face acest lucru, matrițele sunt plasate între plăcile încălzite ale unei prese hidraulice. La producerea produselor neformate, amestecul este turnat în autoclave, cazane sau vulcanizatoare individuale. Încălzirea cauciucului pentru vulcanizare în acest echipament se realizează folosind aer, abur, apă încălzită sau curent electric de înaltă frecvență.

De mulți ani, cei mai mari consumatori de produse din cauciuc au fost întreprinderile de automobile și de inginerie agricolă. Gradul de saturație al produselor lor cu produse din cauciuc servește ca indicator al fiabilității și confortului ridicat. În plus, piesele din elastomeri sunt adesea folosite în producția de instalații sanitare, încălțăminte, papetărie și produse pentru copii.

Trimiteți-vă munca bună în baza de cunoștințe este simplu. Utilizați formularul de mai jos

Studenții, studenții absolvenți, tinerii oameni de știință care folosesc baza de cunoștințe în studiile și munca lor vă vor fi foarte recunoscători.

postat pe http://www.allbest.ru/

VulcanizAție-- un proces tehnologic de interacțiune a cauciucurilor cu un agent de vulcanizare, în timpul căruia moleculele de cauciuc sunt reticulate într-o singură rețea spațială. Agenții de vulcanizare pot fi: sulf, peroxizi, oxizi metalici, compuși de tip amină etc. Pentru creșterea vitezei de vulcanizare se folosesc diverși catalizatori acceleratori.

Vulcanizarea crește caracteristicile de rezistență ale cauciucului, duritatea, elasticitatea, rezistența la căldură și la îngheț și reduce gradul de umflare și solubilitate în solvenți organici. Esența vulcanizării este combinația de macromolecule liniare de cauciuc într-un singur sistem „reticulat”, așa-numita rețea de vulcanizare. Ca urmare a vulcanizării, între macromolecule se formează legături încrucișate, numărul și structura cărora depind de metoda B. În timpul vulcanizării, unele proprietăți ale amestecului vulcanizat nu se modifică monoton în timp, ci trec printr-un maxim sau un minim. Gradul de vulcanizare la care se realizează cea mai bună combinație a diferitelor proprietăți fizice și mecanice ale cauciucului se numește optim de vulcanizare.

Vulcanizarea se realizează de obicei pe un amestec de cauciuc cu diverse substanțe care asigură proprietățile de performanță necesare ale cauciucului (materiale de umplutură, de exemplu, funingine, cretă, caolin, precum și dedurizatori, antioxidanți etc.).

În cele mai multe cazuri, cauciucurile de uz general (natural, butadienă, stiren butadienă) sunt vulcanizate prin încălzirea lor cu sulf elementar la 140-160°C (acid sulfuric). Legăturile intermoleculare rezultate apar prin unul sau mai mulți atomi de sulf. Dacă cauciucului se adaugă 0,5-5% sulf, se obține un vulcanizat moale (tuburi și anvelope auto, bile, tuburi etc.); adăugarea de 30-50% sulf duce la formarea unui material dur, inelastic - ebonita. Vulcanizarea sulfului poate fi accelerată prin adăugarea unor cantități mici de compuși organici, așa-numiții acceleratori de vulcanizare - captax, tioram etc. Efectul acestor substanțe se manifestă pe deplin numai în prezența activatorilor - oxizi metalici (cel mai adesea oxid de zinc).

În industrie, vulcanizarea sulfului se realizează prin încălzirea produsului vulcanizat în matrițe la presiune ridicată sau sub formă de produse neformate (în formă „liberă”) în cazane, autoclave, vulcanizatoare individuale și dispozitive de vulcanizare continuă. etc. În aceste dispozitive, încălzirea se realizează cu abur, aer, apă supraîncălzită, electricitate și curenți de înaltă frecvență. Formele sunt de obicei plasate între plăcile încălzite ale unei prese hidraulice. Vulcanizarea cu sulf a fost descoperită de Charles Goodyear (SUA, 1839) și T. Hancock (Marea Britanie, 1843). Pentru vulcanizarea cauciucurilor cu destinație specială se folosesc peroxizi organici (de exemplu, peroxid de benzoil), rășini sintetice (de exemplu, fenol-formaldehidă), compuși nitro și diazo și alții; Condițiile procesului sunt aceleași ca pentru vulcanizarea cu sulf.

Vulcanizarea este posibilă și sub influența radiațiilor ionizante - radiații g din cobalt radioactiv, un flux de electroni rapid (vulcanizarea cu radiații). Metodele de cauciuc fără sulf și radiații fac posibilă obținerea de cauciucuri care au rezistență termică și chimică ridicată.

În industria polimerilor, vulcanizarea este utilizată în producția de extrudare a cauciucului.

Vulcanizarea la preparațieecauciucuri

Procesul tehnologic de reparare a anvelopelor constă în pregătirea zonelor avariate pentru aplicarea materialelor de reparații, aplicarea materialelor de reparații pe zonele avariate și vulcanizarea zonelor în curs de reparare.

Vulcanizarea zonelor reparate este una dintre cele mai importante operațiuni la repararea anvelopelor.

Esența vulcanizării este că atunci când este încălzit la o anumită temperatură, are loc un proces fizico-chimic în cauciucul nevulcanizat, în urma căruia cauciucul capătă elasticitate, rezistență, rezistență și alte calități necesare.

Când două bucăți de cauciuc lipite împreună cu lipici de cauciuc sunt vulcanizate, ele se transformă într-o structură monolitică, iar rezistența conexiunii lor nu diferă de rezistența de aderență a materialului de bază din interiorul fiecărei piese. Totodată, pentru a asigura rezistența necesară, bucățile de cauciuc trebuie presate - presate sub o presiune de 5 kg/cm2.

Pentru ca procesul de vulcanizare să aibă loc, nu este suficient să-l încălziți doar la temperatura necesară, adică la 143+2°; Procesul de vulcanizare nu are loc instantaneu, așa că anvelopele încălzite trebuie păstrate un anumit timp la temperatura de vulcanizare.

Vulcanizarea poate avea loc la temperaturi mai mici de 143°, dar durează mai mult. Deci, de exemplu, dacă temperatura scade de la cea specificată cu doar 10°, timpul de vulcanizare ar trebui dublat. Pentru a reduce timpul de preîncălzire în timpul vulcanizării, se folosesc manșete electrice, care permit încălzirea simultană pe ambele părți ale anvelopei, reducând astfel timpul de vulcanizare și îmbunătățind calitatea reparațiilor. Când are loc încălzirea pe o singură față a anvelopelor groase, are loc supravulcanizarea secțiunilor de cauciuc în contact cu echipamentul de vulcanizare și subvulcanizarea cauciucului pe partea opusă. Timpul de vulcanizare, în funcție de tipul de deteriorare și de dimensiunea anvelopei, variază de la 30 la 180 de minute pentru anvelope și de la 15 la 20 de minute pentru camere.

Pentru vulcanizarea în autovehicule se utilizează un aparat de vulcanizare staționar model 601, produs de trustul GARO.

Setul de lucru al aparatului de vulcanizare include corsete pentru sectoare, strângere corset, căptușeli de profil și profil lateral, cleme, tampoane de presiune, saci de nisip, saltele.

Cu o presiune a aburului în cazan de 4 kg/cm2, temperatura de suprafață necesară a echipamentului de vulcanizare este de 143"+2°. La o presiune de 4,0--4,1 kg/cm2, supapa de siguranță trebuie să se deschidă.

Dispozitivele de vulcanizare trebuie inspectate de un inspector de cazane înainte de a fi puse în funcțiune.

Deteriorările interioare ale anvelopelor sunt vulcanizate pe sectoare, daunele externe sunt vindecate pe plăci folosind căptușeli de profil. Prin deteriorare (în prezența manșetelor electrice, acestea sunt vulcanizate pe o placă cu căptușeală de profil, în absența manșetelor electrice, separat: mai întâi din interior pe sector, apoi din exterior pe o placă cu căptușeală de profil.

Manșeta electrică este formată din mai multe straturi de cauciuc și un strat exterior de chafer cauciucat, în mijlocul căruia se află o spirală de sârmă nicrom pentru încălzire și un termostat pentru a menține o temperatură constantă (150°).

industria vulcanizarii reparatii anvelope

Orez. 4. Aparat staționar de vulcanizare GARO model 601: 1 - sector; 2 -- placa laterala; 3 -- cazan-generator de abur; 4 -- cleme mici pentru camere; 5 -- suport pentru camere; 6 -- manometru; 7-clema pentru anvelope; 8 - focar; 9 -- sticla apometrului; 10 -- pompa manuala cu piston; 11 -- tub de aspirație

Înainte de vulcanizare, sunt marcate limitele zonei anvelopelor de reparat. Pentru a elimina lipirea, pudrați-l cu pudră de talc, precum și un sac de nisip, o manșetă electrică și echipamente de vulcanizare (sectoare, căptușeli de profil etc.) în contact cu anvelopa.

La vulcanizarea pe un sector, sertizarea se realizează prin strângerea unui corset, iar la vulcanizarea pe o placă, folosind un sac de nisip și o clemă.

Căptușelile profilului (banda de rulare și talonul) sunt selectate în funcție de locația anvelopei care urmează să fie reparată și de dimensiunea acesteia.

În timpul vulcanizării, manșeta electrică este amplasată între anvelopă și sacul de nisip.

Orele de început și de sfârșit ale vulcanizării sunt marcate cu cretă pe o placă specială instalată în apropierea echipamentului de vulcanizare.

Anvelopele reparate trebuie să îndeplinească următoarele cerințe:

1) anvelopele nu trebuie să aibă zone nereparate;

2) pe interiorul anvelopei nu trebuie să existe umflături și urme de delaminare a plasturelui, subvulcanizare, pliuri și îngroșări care afectează performanța tubului;

3) secțiunile de cauciuc aplicate de-a lungul benzii de rulare sau a peretelui lateral trebuie să fie complet vulcanizate la o duritate Shore de 55-65;

4) suprafețele benzii de rulare mai mari de 200 mm restaurate în timpul procesului de reparație trebuie să aibă un model identic cu întreaga bandă de rulare a anvelopei; trebuie aplicat un model de „vehicul tot terenul” indiferent de dimensiunea suprafeței de rulare restaurată;

5) forma talonelor anvelopei nu trebuie distorsionată;

6) nu sunt permise îngroșări și depresiuni care distorsionează dimensiunile exterioare și suprafața anvelopei;

7) zonele reparate nu ar trebui să aibă întârzieri; prezența cochiliilor sau a porilor de până la 20 mm 2 în suprafață și până la 2 mm în adâncime este permisă într-o cantitate de cel mult două pe decimetru pătrat;

8) calitatea reparației anvelopelor trebuie să asigure kilometrajul lor garantat după reparație.

Vulcanizarea la preparațieecamere de luat vederi

Similar procesului de reparare a anvelopelor, procesul de reparare a tubului constă în pregătirea zonelor deteriorate pentru petice, petice și întărire.

Scopul lucrărilor de pregătire a zonelor deteriorate pentru petice include: identificarea daunelor ascunse și vizibile, îndepărtarea petelor vechi nevulcanizate, rotunjirea marginilor cu colțuri ascuțite, asprurea cauciucului în jurul daunelor, curățarea camerelor de praful aspru.

Orez. 5. Sector pentru vulcanizarea anvelopelor: 1 -- sector; 2 -- anvelopă; 2 -- corset; 4 -- strângeți

Orez. 6. Vulcanizarea deteriorării talonului a anvelopei de pe placa talonului: 1 - anvelopă; 2 -- placa laterala: 3 -- captuseala laterala; 4 -- sac de nisip; 5 -- placa metalica; 6 -- clemă

Deteriorarea vizibilă este dezvăluită prin inspecție externă în condiții de iluminare bună și conturată cu un creion chimic.

Pentru a identifica daune ascunse, adică mici înțepături care sunt invizibile pentru ochi, camera, într-o stare umflată, este scufundată într-o baie de apă, iar locul puncției este determinat de bulele de aer care ies, care sunt, de asemenea, conturate cu o substanță chimică. creion. Suprafața deteriorată a camerei este rugoasă cu o piatră de carborundum sau cu o perie de sârmă la o lățime de 25-35 mm de la limitele deteriorării, împiedicând pătrunderea prafului rugos în interiorul camerei. Zonele aspre sunt curățate cu o perie.

Materialele de reparatie pentru repararea tuburilor de interior sunt: ​​cauciuc de camera nevulcanizata de 2 mm grosime, cauciuc pentru tuburi neadecvate pentru reparatie si chafer cauciucat. Toate perforațiile și rupturile de până la 30 mm sunt sigilate cu cauciuc brut, nevulcanizat. Daunele mai mari de 30 mm sunt reparate folosind cauciuc pentru camere. Acest cauciuc trebuie sa fie elastic, fara fisuri sau deteriorari mecanice. Cauciucul brut este împrospătat cu benzină, acoperit cu lipici cu o concentrație de 1:8 și uscat timp de 40-45 de minute. Camerele sunt aspre cu o perie de sârmă sau piatră de carborundum pe o mașină de degroșat, după care sunt curățate de praf, împrospătate cu benzină și uscate timp de 25 de minute, apoi acoperite de două ori cu adeziv cu o concentrație de 1: 8 și uscate după fiecare aplicare. timp de 30-40 de minute la o temperatură de 20--30°. Chaferul este acoperit o dată cu adeziv cu o concentrație de 1:8, apoi se usucă.

Plasturele este decupat în așa fel încât să acopere orificiul pe toate părțile cu 20-30 mm și să fie cu 2-3 mm mai mic decât limitele suprafeței aspre. Se aplică pe zona reparată a camerei cu o parte și se rulează treptat cu o rolă pe toată suprafața, astfel încât să nu rămână bule de aer între aceasta și cameră. Atunci când lipiți petice, trebuie să vă asigurați că suprafețele de lipit sunt complet curate, fără umiditate, praf și pete de grasime.

În cazurile în care camera are o ruptură mai mare de 500 mm, aceasta poate fi reparată prin tăierea piesei deteriorate și introducerea în locul acesteia a aceleiași piese dintr-o altă cameră de aceeași dimensiune. Această metodă de reparare se numește îmbinarea camerei. Lățimea îmbinării trebuie să fie de cel puțin 50 mm.

Filetele exterioare deteriorate ale corpurilor de supape sunt restaurate cu ajutorul matrițelor, iar filetele interne sunt restaurate folosind robinete.

Dacă este necesară înlocuirea supapei, aceasta este tăiată împreună cu flanșa și o altă supapă este vulcanizată în noua locație. Locația supapei vechi este reparată ca deteriorare normală.

Vulcanizarea zonelor deteriorate se realizează folosind un aparat de vulcanizare model 601 sau un aparat de vulcanizare GARO pentru camere de vulcanizare. Timpul de vulcanizare pentru plasturi este de 15 minute, iar flanșele este de 20 de minute la o temperatură de 143+2°.

În timpul vulcanizării, camera este presată cu o clemă printr-o placă de lemn pe suprafața plăcii. Suprapunerea trebuie să fie cu 10-15 mm mai mare decât plasturele.

Daca zona de reparat nu se incadreaza pe placa, atunci aceasta se vulcanizeaza in doua-trei instalatii succesive (rate).

După vulcanizare, mărgelele de pe suprafața negroșată sunt tăiate cu foarfece, iar marginile peticelor și bavurile sunt îndepărtate pe piatra unei mașini de degroșat.

Camerele reparate trebuie să îndeplinească următoarele cerințe:

1) camera umplută cu aer trebuie etanșată atât de-a lungul corpului camerei, cât și la locul unde este atașată supapa;

2) plasturii trebuie să fie strâns vulcanizat, fără bule și porozitate, duritatea lor trebuie să fie aceeași ca și cauciucul camerei;

3) marginile peticelor și flanșelor nu trebuie să aibă îngroșări sau decojire;

4) filetul supapei trebuie să fie în stare bună.

Postat pe Allbest.ru

Documente similare

Conceptul de materiale nemetalice. Compoziția și clasificarea cauciucului. Importanța economică națională a cauciucului. Cauciucuri de uz general si special. Vulcanizare, etape, mecanisme și tehnologie. Rezistența la deformare și proprietăți la frecare ale cauciucurilor și cauciucurilor.

lucrare curs, adăugată 29.11.2016


Cinetica vulcanizării cauciucului. Caracteristici de vulcanizare a amestecurilor pe baza combinației de cauciucuri SKD-SKN-40 cu sisteme convenționale de vulcanizare cu sulf. Mecanismul de distrugere a polimerului. Caracteristici ale distrugerii polimerilor în diferite stări fizice și de fază.

raport de practică, adăugat la 04.06.2015


Tipuri de cauciuc, caracteristici ale utilizării sale în industrie și tehnologia de fabricație. Influența introducerii de ingrediente suplimentare și a utilizării vulcanizării în fabricarea cauciucului asupra proprietăților finale ale produsului. Protecția muncii în timpul lucrului.

teză, adăugată 20.08.2009


Prepararea elastomerilor termoplastici dinamici prin amestecarea cauciucului cu termoplastic cu vulcanizarea simultană a elastomerului în timpul procesului de amestecare (metoda de vulcanizare dinamică). Caracteristici ale influenței concentrației cauciucului asupra proprietăților amestecurilor mecanice.

lucru curs, adăugat 06.08.2011


Tehnologie de fabricare a produselor din plastic prin presare. Principalele grupe de materiale plastice, proprietățile lor fizice, dezavantajele și metodele de prelucrare. Proprietăți speciale ale cauciucului, în funcție de tipul de cauciuc utilizat. Esența și semnificația vulcanizării.

munca de laborator, adaugat 05.06.2009


Analiza proiectării mașinii. Esența procesului de vulcanizare și funcționarea echipamentului. O matriță cu deșeuri reduse și o metodă de producere a pieselor folosind aceasta. Conținutul lucrărilor de reparații mecanice. Elaborarea de propuneri de modernizare și îmbunătățire.

lucrare curs, adaugat 22.12.2014


Conceptul și etapele principale ale procesului de îmbinare a cablurilor, metode și principii de implementare a acestuia. Secvența de lucru cu metoda la rece de îmbinare a cablurilor folosind compusul K115N sau K-15, prin încălzire liberă urmată de vulcanizare.

rezumat, adăugat 12.12.2009


Scopul, dispozitivul, principiul de funcționare al unei cutii de viteze melcate cu melc superior. Compoziția chimică și proprietățile oțelului 20X. Instrumente de măsurare, folosit in timpul reparatiilor. Măsuri de siguranță la repararea echipamentelor tehnologice.

teză, adăugată 28.04.2013


Tehnologie de producere a pelete si brichete combustibile, carbune, aschii de lemn, lemn de foc. Biogaz, bioetanol, biodiesel: caracteristici de fabricație și domenii de utilizare practică, echipamente și materiale necesare, perspective de utilizare în Komi.

lucrare curs, adaugat 28.10.2013


Tehnologii de bază pentru prelucrarea anvelopelor de automobile și a produselor din cauciuc. Modalități posibile de utilizare a cauciucului pesmet. Domenii de aplicare a cordonului. Lista echipamentelor pentru prelucrarea anvelopelor prin piroliză și metode mecanice.

Metoda de control se referă la producția de produse din cauciuc, și anume la metode de control al procesului de vulcanizare. Metoda se realizează prin ajustarea timpului de vulcanizare în funcție de timpul de obținere a modulului maxim de forfecare al amestecului de cauciuc în timpul vulcanizării probelor pe reometru și a abaterii modulului de tracțiune al cauciucului din produsele finite de la o valoare dată. Acest lucru face posibilă elaborarea unor influențe perturbatoare asupra procesului de vulcanizare pe baza caracteristicilor componentelor inițiale și a parametrilor de funcționare ai proceselor de obținere a amestecului de cauciuc și vulcanizare. Rezultatul tehnic este creșterea stabilității caracteristicilor mecanice ale produselor din cauciuc. 5 bolnavi.

Prezenta invenţie se referă la producerea de produse din cauciuc, şi anume la metode de control al procesului de vulcanizare.

Procesul de producție a produselor din cauciuc cuprinde etapele de obținere a amestecurilor de cauciuc și vulcanizarea acestora. Vulcanizarea este una dintre cele cele mai importante proceseîn tehnologia de producție a cauciucului. Vulcanizarea se realizeaza prin pastrarea amestecului de cauciuc in prese, cazane speciale sau vulcanizatoare la o temperatura de 130-160°C pentru un timp dat. În acest caz, macromoleculele de cauciuc sunt conectate prin legături chimice transversale într-o rețea de vulcanizare spațială, în urma căreia amestecul de cauciuc plastic se transformă în cauciuc foarte elastic. Grila spațială este formată ca urmare a activarii termice reacții chimiceîntre moleculele de cauciuc și componentele de vulcanizare (vulcanizatoare, acceleratoare, activatoare).

Principalii factori care influențează procesul de vulcanizare și calitatea produselor finite sunt natura mediului de vulcanizare, temperatura de vulcanizare, durata vulcanizării, presiunea pe suprafața produsului vulcanizat și condițiile de încălzire.

Cu tehnologia existentă, modul de vulcanizare este de obicei dezvoltat în avans prin metode de calcul și experimentale și este stabilit un program pentru procesul de vulcanizare în timpul producției de produse. Pentru a asigura implementarea punctuală a regimului prescris, procesul este echipat cu instrumente de control și automatizare care implementează cel mai precis programul strict prescris pentru realizarea regimului de vulcanizare. Dezavantajele acestei metode sunt instabilitatea caracteristicilor produselor fabricate din cauza imposibilității de a asigura reproductibilitatea completă a procesului, din cauza limitărilor în acuratețea sistemelor de automatizare și a posibilității de schimbare a modurilor, precum și a modificărilor caracteristicilor. a amestecului de cauciuc în timp.

Există o metodă cunoscută de vulcanizare cu control al temperaturii în cazanele de abur, plăci sau mantale de matriță prin modificarea debitului de lichid de răcire. Dezavantajele acestei metode sunt variația largă a caracteristicilor produselor rezultate din cauza schimbărilor în condițiile de funcționare, precum și modificări în reactivitatea amestecului de cauciuc.

Există o metodă cunoscută de control al procesului de vulcanizare prin monitorizarea continuă a acelor parametri de proces care determină progresul acestuia: temperatura lichidelor de răcire, temperatura suprafețelor produsului vulcanizat. Dezavantajul acestei metode este instabilitatea caracteristicilor produselor rezultate din cauza instabilității reactivității furnizate turnării amestecului de cauciuc și obținerea unor caracteristici diferite ale produsului în timpul vulcanizării în aceleași condiții de temperatură.

Există o metodă cunoscută de ajustare a modului de vulcanizare, inclusiv determinarea câmpului de temperatură în produsul vulcanizat utilizând condiții de temperatură externă controlată pe suprafețele de vulcanizare ale produselor, determinarea cineticii vulcanizării neizoterme a plăcilor subțiri de laborator folosind modulul dinamic al armonicii. schimbarea condițiilor neizoterme constatate, determinarea duratei procesului de vulcanizare la care se realizează un set optim al celor mai importante proprietăți ale cauciucului, determinarea câmpului de temperatură pentru probe standard multistrat simulând un element de anvelopă în compoziție și geometrie, obținerea cineticii de vulcanizare neizotermă a plăcilor multistrat și determinarea timpului de vulcanizare echivalent pe baza nivelului optim de proprietăți selectat anterior, vulcanizarea probelor multistrat pe o presă de laborator la temperatură constantă pe parcursul timpului de vulcanizare echivalent și analiza caracteristicilor rezultate . Această metodă este semnificativ mai precisă decât metodele utilizate în industrie pentru calcularea efectelor și timpilor echivalenti de vulcanizare, dar este mai greoaie și nu ține cont de modificarea instabilității reactivității amestecului de cauciuc furnizat pentru vulcanizare.

Există o metodă cunoscută de reglare a procesului de vulcanizare, în care se măsoară temperatura în zonele produsului care limitează procesul de vulcanizare, se calculează gradele de vulcanizare din aceste date și când gradele de vulcanizare specificate și calculate sunt egale. , ciclul de vulcanizare se oprește. Avantajul sistemului este reglarea timpului de vulcanizare atunci când fluctuațiile de temperatură ale procesului de vulcanizare se modifică. Dezavantajul acestei metode este împrăștierea mare a caracteristicilor produselor rezultate din cauza eterogenității amestecului de cauciuc în ceea ce privește reactivitatea la vulcanizare și abaterea constantelor cinetice de vulcanizare utilizate în calculul de la constantele cinetice reale ale cauciucului. amestecul în curs de prelucrare.

Există o metodă cunoscută de control al procesului de vulcanizare, care constă în calcularea temperaturii în zona controlată a umărului pe grila R-C folosind condiții la limită bazate pe măsurători ale temperaturii suprafeței matrițelor și a temperaturii cavității diafragmei, calculând vulcanizarea echivalentă. timpi care determină gradul de vulcanizare în zona controlată, la implementarea vulcanizării timp echivalent în procesul real procesul se oprește. Dezavantajele acestei metode sunt complexitatea ei și variația largă a caracteristicilor produselor rezultate din cauza modificărilor reactivității pentru vulcanizare (energie de activare, multiplicator pre-exponențial al constantelor cinetice) a amestecului de cauciuc.

Cea mai apropiată de metoda propusă este metoda de control al procesului de vulcanizare, în care, sincron cu procesul propriu-zis de vulcanizare în funcție de condițiile limită, pe baza măsurătorilor de temperatură pe suprafața matriței metalice, se calculează temperatura din produsele vulcanizate. folosind un model electric de rețea, valorile de temperatură calculate sunt stabilite pe un vulcametru, pe care paralel cu principala În timpul procesului de vulcanizare, cinetica vulcanizării neizoterme a unei probe din lotul de amestec de cauciuc care se procesează este studiat, când se atinge un anumit nivel de vulcanizare, se generează comenzi de control pe contorul de vulcanizare pentru unitatea de vulcanizare a produsului [AS URSS Nr. 467835]. Dezavantajele metodei sunt marea complexitate a implementării în procesul tehnologic și domeniul limitat de aplicare.

Obiectivul invenţiei este de a creşte stabilitatea caracteristicilor produselor fabricate.

Acest obiectiv este atins prin faptul că timpul de vulcanizare a produselor din cauciuc pe linia de producție este ajustat în funcție de timpul de obținere a modulului maxim de forfecare al amestecului de cauciuc în timpul vulcanizării probelor din amestecul de cauciuc prelucrat în condiții de laborator pe reometru și abaterea modulului de tracțiune al cauciucului din produsele fabricate de la valoarea specificată.

Soluția propusă este ilustrată în Figurile 1-5.

Figura 1 prezintă o diagramă funcțională a unui sistem de control care implementează metoda de control propusă.

Figura 2 prezintă o diagramă bloc a unui sistem de control care implementează metoda de control propusă.

Figura 3 prezintă seria temporală a rezistenței la tracțiune a cuplajului Jubo, produs la OJSC Balakovorezinotekhnika.

Figura 4 prezintă curbele cinetice caracteristice pentru momentul de forfecare a probelor de amestec de cauciuc.

Figura 5 prezintă o serie de timp de modificări ale duratei de vulcanizare a probelor de amestec de cauciuc la 90% din modulul de forfecare realizabil al vulcanizatului.

Schema funcțională a sistemului care implementează metoda de control propusă (vezi Fig. 1) prezintă stadiul de pregătire a amestecului de cauciuc 1, stadiul de vulcanizare 2, reometrul 3 pentru studierea cineticii de vulcanizare a probelor de amestec de cauciuc, cel mecanic dispozitiv de analiză dinamică 4 (sau mașină de testare la tracțiune) pentru determinarea modulului de tracțiune din cauciuc al produselor finite sau al probelor satelit; dispozitiv de control 5.

Metoda de control este implementată după cum urmează. Probele din loturile de amestec de cauciuc sunt analizate pe un reometru și valorile timpului de vulcanizare, la care momentul de forfecare al cauciucului are o valoare maximă, sunt trimise la dispozitivul de control 5. Când reactivitatea amestecului de cauciuc modificări, dispozitivul de control reglează timpul de vulcanizare a produselor. Astfel, perturbațiile sunt procesate în funcție de caracteristicile componentelor inițiale, afectând reactivitatea amestecului de cauciuc rezultat. Modulul de tracțiune al cauciucului din produsele finite este măsurat prin analiză mecanică dinamică sau pe o mașină de încercare la tracțiune și este trimis și la dispozitivul de control. Inexactitatea ajustării rezultate, precum și prezența modificărilor de temperatură a lichidelor de răcire, a condițiilor de schimb de căldură și a altor influențe perturbatoare asupra procesului de vulcanizare sunt rezolvate prin ajustarea timpului de vulcanizare în funcție de abaterea modulului de tracțiune al cauciucului în produse fabricate din valoarea specificată.

Schema bloc a sistemului de control care implementează această metodă de control și este prezentată în Fig. 2 include un dispozitiv de control al canalului de control direct 6, un dispozitiv de control al canalului de feedback 7, un obiect pentru controlul procesului de vulcanizare 8, un transport legătura de întârziere 9 pentru a lua în considerare durata de timp pentru determinarea caracteristicilor cauciucului produselor finite, un element de comparație al canalului de feedback 10, un agregator 11 pentru însumarea ajustărilor timpului de vulcanizare prin canalul de control direct și canalul de feedback , un sumator 12 pentru luarea în considerare a influenţei perturbărilor necontrolate asupra procesului de vulcanizare.

Când reactivitatea amestecului de cauciuc se modifică, estimarea τ max se modifică și dispozitivul de control prin canalul de control direct 1 ajustează timpul de vulcanizare în procesul tehnologic cu valoarea Δτ 1.

Într-un proces real, condițiile de vulcanizare diferă de condițiile de pe reometru, de aceea timpul de vulcanizare necesar pentru a obține valoarea maximă a cuplului în procesul real diferă și de cel obținut pe dispozitiv, iar această diferență se modifică în timp din cauza instabilității. a condiţiilor de vulcanizare. Aceste perturbaţii f sunt procesate prin canalul de reacţie prin introducerea unei corecţii Δτ 2 de către dispozitivul de control 7 a buclei de reacţie, în funcţie de abaterea modulului de cauciuc din produsele fabricate de la valoarea specificată E setată.

Legătura de întârziere a transportului 9, atunci când se analizează dinamica sistemului, ia în considerare influența timpului necesar analizării caracteristicilor cauciucului produsului finit.

Figura 3 prezintă seria temporală a forței de rupere condiționată a cuplajului Juba, produsă de OJSC Balakovorezinotekhnika. Datele arată o gamă largă de produse pentru acest indicator. Seria temporală poate fi reprezentată ca suma a trei componente: frecvență joasă x 1, frecvență medie x 2, frecvență înaltă x 3. Prezența unei componente de joasă frecvență indică eficiența insuficientă a sistemului de control al procesului existent și posibilitatea fundamentală de a construi un sistem eficient de control cu ​​feedback pentru a reduce răspândirea parametrilor produsului finit în funcție de caracteristicile acestuia.

Figura 4 prezintă curbele cinetice experimentale caracteristice pentru momentul de forfecare în timpul vulcanizării probelor de amestec de cauciuc, obținute pe un reometru Alfa Technologies MDR2000. Datele arată eterogenitatea amestecului de cauciuc în ceea ce privește reactivitatea la procesul de vulcanizare. Timpul pentru atingerea cuplului maxim variază de la 6,5 ​​minute (curbele 1.2) la mai mult de 12 minute (curbele 3.4). Raspandirea in finalizarea procesului de vulcanizare variaza de la neatingerea valorii maxime a cuplului (curbele 3.4) pana la prezenta procesului de supravulcanizare (curbele 1.5).

Figura 5 prezintă seria temporală a timpului de vulcanizare până la nivelul de 90% al momentului de forfecare maxim, obținută prin studierea vulcanizării probelor de amestec de cauciuc pe reometrul MDR2000 Alfa Technologies. Datele arată prezența unei variații de joasă frecvență a timpului de întărire pentru a obține momentul de forfecare maxim al vulcanizatului.

Prezența unei împrăștieri mari în caracteristicile mecanice ale cuplajului Juba (Fig. 3) indică relevanța rezolvării problemei creșterii stabilității caracteristicilor produselor din cauciuc pentru a crește fiabilitatea în exploatare și competitivitatea acestora. Prezența instabilității în reactivitatea amestecului de cauciuc la procesul de vulcanizare (Fig. 4, 5) indică necesitatea modificării timpului în timpul procesului de vulcanizare a produselor realizate din acest amestec de cauciuc. Prezența componentelor de joasă frecvență în seria temporală a forței de rupere condiționată a produselor finite (Fig. 3) și în timpul de vulcanizare pentru obținerea momentului maxim de forfecare al vulcanizatului (Fig. 5) indică posibilitatea fundamentală de creștere a indicatori de calitate ai produsului finit prin reglarea timpului de vulcanizare.

Cele de mai sus confirmă prezența în soluția tehnică propusă:

Rezultatul tehnic, de ex. soluția propusă vizează creșterea stabilității caracteristicilor mecanice ale produselor din cauciuc, reducerea numărului de produse defecte și, în consecință, reducerea ratelor de consum specifice ale componentelor și energiei inițiale;

Caracteristici esențiale constând în ajustarea duratei procesului de vulcanizare în funcție de reactivitatea amestecului de cauciuc la procesul de vulcanizare și în funcție de abaterea modulului de întindere a cauciucului din produsele finite de la valoarea specificată;