Спосіб керування процесом вулканізації. Вулканізація та її особливості Технологія гарячої вулканізації шин своїми руками

Каучук, що видобувається у природі, не завжди підходить для виготовлення деталей. Це викликано тим, що його природна еластичність дуже низька, і залежить від зовнішньої температури. При температурах близьких до 0, каучук стає твердим або за подальшого зниження він стає крихким. При температурі + 30 градусів каучук починає розм'якшуватися і при подальшому нагріванні переходить у стан розплаву. При зворотному охолодженні своїх початкових властивостей не відновлює.

Для забезпечення необхідних експлуатаційних та технічних властивостей гуми в каучук додають різні речовини та матеріали – сажу, крейду, розм'якшувачі та ін.

На практиці застосовують кілька методів вулканізації, але їх поєднує одне – обробка сировини вулканізаційною сіркою. У деяких підручниках і нормативних документах йдеться про те, що як вулканізуючі агенти можуть бути використані сірчисті сполуки, але насправді вони можуть вважатися такими, тільки тому, що вони містять сірку. Інакше, вони можуть впливати вулканізацію рівно, як і інші речовини, які містять сполук сірки.

Якийсь час тому проводилися дослідження щодо проведення обробки каучуку органічними сполуками та деякими речовинами, наприклад:

• фосфор;
• селен;
• тринітробензол та ряд інших.

Але проведені дослідження показали, що жодної практичної цінності ці речовини в частині вулканізації не мають.

Процес вулканізації

Процес вулканізації каучуку можна поділити на холодний та гарячий. Перший може бути розділений на два типи. Перший передбачає використання напівхлористої сірки. Механізм вулканізації із застосуванням цієї речовини має такий вигляд. Заготовку, виконану з натурального каучуку, розміщують у парах цієї речовини (S2Cl2) або її розчині, виконаний на основі будь-якого розчинника. Розчинник повинен відповідати двом вимогам:

1. Він не повинен вступати в реакцію з напівхлористою сіркою.
2. Він має розчиняти каучук.

Як правило, як розчинник можна використовувати сірковуглець, бензин і ряд інших. Наявність напівхлористої сірки у рідині не дає каучуку розчинятися. Суть цього процесу полягає у насиченні каучуку цим хімікатом.

Тривалість процесу вулканізації за участю S2Cl2 у результаті визначає технічні характеристики готового виробу, у тому числі еластичність та міцність.

Час вулканізації в 2% - м розчині може становити кілька секунд або хвилин. Якщо процес буде затягнутий за часом, то може відбутися так звана перевулканізація, тобто заготовки втрачають пластичність і стають дуже крихкими. Досвід свідчить, що за товщині вироби порядку одного міліметра операцію вулканізації можна проводити кілька секунд.

Ця технологія вулканізації є оптимальним рішенням для обробки деталей з тонкою стінкою - трубки, рукавички та ін. Але, в цьому випадку необхідно суворо дотримуватись режимів обробки інакше, верхній шар деталей може бути вулканізований більше, ніж внутрішні шари.

Після закінчення операції вулканізації отримані деталі необхідно промити або водою, або лужним розчином.

Існує і другий спосіб холодної вулканізації. Каучукові заготовки з тонкою стінкою поміщають в атмосферу, насичену SO2. Через певний час заготовки переміщують в камеру, де закачаний H2S (сірководень). Час витримки заготовок у камерах становить 15 – 25 хвилин. Цього часу достатньо завершення вулканізації. Цю технологію успішно застосовують для обробки клеєних швів, що надає їм високу міцність.

Спеціальні каучуки обробляють із застосуванням синтетичних смол, вулканізація з їх використанням не відрізняється від тієї, що описана вище.

Гаряча вулканізація

Технологія такої вулканізації виглядає так. До відформованої із сирого каучуку додають певну кількість сірки та спеціальних добавок. Як правило, обсяг сірки повинен лежати в діапазоні 5 – 10%, кінцева цифра визначається виходячи з призначення і твердості майбутньої деталі. Крім сірки, додають так званий роговий каучук (ебоніт), що містить 20 - 50% сірки. На наступному етапі відбувається формування заготовок з отриманого матеріалу та його нагрівання, тобто. вулканізація.

Нагрів проводять різними методами. Заготовки поміщають у металеві форми або закочують у тканину. Отримані конструкції укладають у піч розігріту до 130 – 140 градусів за Цельсієм. З метою підвищення ефективності вулканізації в печі може бути створений надлишковий тиск.

Сформовані заготовки можуть бути укладені в автоклав, в якому знаходиться перегріта водяна пара. Або їх поміщають в нагрівається прес. Власне, цей метод найпоширеніший практично.

Властивості каучуку минулого вулканізацію залежать від багатьох умов. Саме тому вулканізацію відносять до найскладніших операцій, що застосовуються у виробництві гуми. Крім того, важливу роль відіграє і якість сировини та метод її попередньої обробки. Не можна забувати і про обсяг сірки, що додається, температури, тривалість і метод вулканізації. Зрештою, на властивості готового продукту надає наявність домішок різного походження. Дійсно, наявність багатьох домішок дозволяє виконати правильну вулканізацію.

Останніми роками у гумовій промисловості почали використовувати прискорювачі. Ці речовини додані в каучукову суміш прискорюють процеси, що протікають, знижують енерговитрати, тобто ці добавки оптимізують обробку заготівлі.

При реалізації гарячої вулканізації на повітрі необхідна присутність свинцевого окису, крім того може знадобитися присутність свинцевих солей у поєднанні з органічними кислотами або з сполуками, які містять кислотні гідроокисли.

Як прискорювачі застосовують такі речовини як:

• тіурамідсульфід;
• ксантогенати;
• меркаптобензотіазол.

Вулканізація, що проводиться під впливом водяної пари може істотно скоротитися, якщо використовувати такі хімічні речовини, як луги: Са(ОН)2, MgO, NaOH, КОН, або солі Na2CO3, Na2CS3. Крім того, прискоренню процесів сприяють солі калію.

Існують і органічні прискорювачі, це аміна, і ціла група сполук, які не входять до якоїсь групи. Наприклад, це похідні від таких речовин як аміни, аміак та низку інших.

На виробництві найчастіше застосовують дифенілгуанідин, гексаметилентетрамін та багато інших. Не поодинокі випадки, коли для посилення активності прискорювачів використовують окис цинку.

Крім добавок та прискорювачів не останню роль відіграє і довкілля. Наприклад, наявність атмосферного повітря створює несприятливі умови щодо вулканізації при стандартному тиску. Крім повітря, негативний вплив мають вугільний ангідрид і азот. Тим часом, аміак або сірководень надають позитивний вплив на процес вулканізації.

Процедура вулканізації надає каучуку нові властивості та модифікує існуючі. Зокрема, покращується його еластичність та ін. контролювати процес вулканізації можна контролювати, постійно заміряючи властивості, що змінюються. Як правило, для цього використовують визначення зусилля на розрив та розтяг на розрив. Але ці метод контролю не відрізняються точністю та його не застосовують.

Гума як продукт вулканізації каучуку

Технічна гума - це композиційний матеріал, що містить у своєму складі до 20 компонентів, що забезпечують різні властивості цього матеріалу. Гуму одержують шляхом вулканізації каучуку. Як зазначалося вище, у процесі вулканізації відбувається утворення макромолекул, що забезпечують експлуатаційні властивості гуми, так забезпечується висока міцність гуми.

Головна відмінність гуми від безлічі інших матеріалів тим, що вона має здатність до еластичних деформацій, які можуть відбуватися при різних температурах, починаючи від кімнатної і закінчуючи значно нижчими. Гума значно перевищує каучук за низкою характеристик, наприклад, її відрізняє еластичність і міцність, стійкість до температурних перепадів, впливу агресивних середовищ та багато іншого.

Цемент для вулканізації

Цемент для вулканізації використовують для операції самовулканізації, вона може починатися з 18 градусів та для гарячої вулканізації до 150 градусів. Цей цемент не містить у своєму складі вуглеводні. Існує також цемент типу ОТР, що використовується для нанесення на шорсткі поверхні всередині шин, а також на Тип Топ RAD-і PN-пластирі серії OTR зі збільшеним часом висихання. Застосування такого цементу дозволяє досягти тривалих термінів експлуатації відновлених шин, які застосовуються на спеціальній будівельній техніці з великим пробігом.

Технологія гарячої вулканізації шин своїми руками

Для виконання гарячої вулканізації шини або камери знадобиться прес. Реакція зварювання каучуку та деталі відбувається за певний період часу. Цей час залежить від розміру ділянки, що ремонтується. Досвід показує, що для усунення пошкодження глибиною 1 мм, при дотриманні заданої температури, потрібно 4 хвилини. Тобто для ремонту дефекту глибиною в 3 мм доведеться витратити 12 хвилин чистого часу. Підготовчий час до уваги не приймаємо. А тим часом виведення вулканізаційного пристрою в режим, залежно від моделі, може зайняти близько 1 години.

Температура, необхідна щодо гарячої вулканізації лежить у межах від 140 до 150 градусів Цельсія. Для досягнення такої температури немає потреби у використанні промислового обладнання. Для самостійного ремонту шин цілком допустимо застосування домашніх електропобутових приладів, наприклад праски.

Усунення дефектів автомобільної покришки або камери за допомогою вулканізації – це досить трудомістка операція. Він має безліч тонкощів і деталей, і тому розглянемо основні етапи ремонту.

1. Для забезпечення доступу до місця пошкодження необхідно покришку зняти з колеса.
2. Зачистити поруч із місцем ушкодження гуму. Її поверхня має стати шорсткою.
3. Із застосуванням стисненого повітря обдути оброблене місце. Корд, що з'явився назовні, необхідно видалити, його можна відкусити кусачками. Гума має бути оброблена спеціальним складом для знежирення. Обробка повинна бути проведена з двох сторін, зовні та зсередини.
4. З внутрішньої сторони, на місце ушкодження повинна бути укладена заздалегідь підготовлена ​​розмір латки. Укладання починають з боку борту покришки у бік центру.
5. З зовнішнього боку на місце ушкодження необхідно покласти шматки сирої гуми, нарізані на шматочки по 10 – 15 мм, попередньо їх потрібно прогріти на плиті.
6. Покладений каучук треба притиснути та розрівняти по поверхні шини. При цьому треба стежити за тим, щоб шар сирої гуми був вище робочої поверхні камери на 3 – 5 мм.
7. Через кілька хвилин, з використанням УШМ (кутова шліфувальна машина), необхідно зняти шар накладеної сирої гуми. У тому випадку, якщо оголена поверхня пухка, тобто в ній є повітря, всю нанесену гуму потрібно прибрати і операцію нанесення каучуку повторити. Якщо в ремонтному шарі немає повітря, тобто, поверхня рівна і не містить пор, деталь, що ремонтується, можна відправляти під розігрітий до зазначеної вище температури.
8. Для точного розташування шини на пресі є сенс позначити центр дефектного місця крейдою. Для запобігання прилипанню нагрітих пластин до гуми, між ними треба прокласти щільний папір.

Вулканізатор своїми руками

Будь-який пристрій для гарячої вулканізації повинен містити два компоненти:

• нагрівальний елемент;
• прес.

Для самостійного виготовлення вулканізатора можуть знадобитися:

• праска;
• електрична плита;
• поршень від ДВЗ.

Вулканізатор, який виготовлений своїми руками, необхідно оснастити його регулятором, який зможе вимкнути його після досягнення робочої температури (140-150 градусів Цельсія). Для ефективного притиску можна використовувати звичайну струбцину.

Основні способи вулканізації каучуків. Для проведення основного хімічного процесу гумової технології – вулканізації – використовуються вулканізуючі агенти. Хімізм процесу вулканізації полягає в утворенні просторової сітки, що включає лінійні або розгалужені макромолекули каучуку та поперечні зв'язки. Технологічно вулканізація полягає в обробці гумової суміші при температурах від нормальної до 220С під тиском і рідше без нього.

У більшості випадків промислова вулканізація проводиться вулканізуючими системами, що включають вулканізуючий агент, прискорювачі та активатори вулканізації та сприяють більш ефективному перебігу процесів утворення просторової сітки.

Хімічна взаємодія між каучуком та вулканізуючим агентом визначається хімічною активністю каучуку, тобто. ступенем ненасиченості його ланцюгів, наявністю функціональних груп.

Хімічна активність ненасичених каучуків обумовлена ​​наявністю в основному ланцюгу подвійних зв'язків та підвищеною рухливістю атомів водню в -метиленових групах, сусідніх із подвійним зв'язком. Тому ненасичені каучуки можна вулканізувати всіма сполуками, що взаємодіють із подвійним зв'язком та сусідніми з нею групами.

Основним вулканізуючим агентом для ненасичених каучуків є сірка, яка зазвичай використовується у вигляді вулканізуючої системи спільно з прискорювачами та їх активаторами. Крім сірки можна використовувати органічні та неорганічні пероксиди, алкілфенолформальдегідні смоли (АФФС), діазосполуки, полігалоїдні сполуки.

Хімічна активність насичених каучуків істотно нижча за активність ненасичених, тому для вулканізації потрібно використовувати речовини з високою реакційною здатністю, наприклад, різні пероксиди.

Вулканізація ненасичених і насичених каучуків може проводитися не тільки у присутності хімічних вулканізуючих агентів, але й під впливом фізичних впливів, що ініціюють хімічні перетворення. Це випромінювання високих енергій (радіаційна вулканізація), ультрафіолетове випромінювання (фотовулканізація), тривала дія високих температур (термовулканізація), дія ударних хвиль та деяких інших джерел.

Каучуки, що мають функціональні групи, можна вулканізувати за цими групами за допомогою речовин, що взаємодіють з функціональними групами з утворенням поперечного зв'язку.

Основні закономірності процесу вулканізації.Незалежно від типу каучуку та застосовуваної вулканізуючої системи в процесі вулканізації відбуваються деякі характерні зміни властивостей матеріалу:

Різко зменшується пластичність гумової суміші, з'являється міцність та еластичність вулканізатів. Так, міцність сирої гумової суміші на основі ПК вбирається у 1,5 МПа, а міцність вулканізованого матеріалу - щонайменше 25 МПа.

Істотно знижується хімічна активність каучуку: у ненасичених каучуків зменшується кількість подвійних зв'язків, у насичених каучуків та каучуків із функціональними групами – кількість активних центрів. За рахунок цього підвищується стійкість вулканізату до окисних та інших агресивних впливів.

Збільшується стійкість вулканізованого матеріалу до дії знижених та підвищених температур. Так, ПК твердне при 0ºС і стає липким при +100ºС, а вулканізат зберігає міцність та еластичність у температурному інтервалі від -20 до +100ºС.

Такий характер зміни властивостей матеріалу при вулканізації однозначно свідчить про перебіг процесів структурування, що закінчуються формуванням тривимірної просторової сітки. Для того, щоб вулканізат зберіг еластичність, поперечні зв'язки повинні бути досить рідкісними. Так, у разі НК термодинамічна гнучкість ланцюга зберігається, якщо один поперечний зв'язок припадає на 600 атомів вуглецю основного ланцюга.

Процес вулканізації характеризується також деякими загальними закономірностями зміни властивостей залежно від часу вулканізації за постійної температури.

Оскільки найбільш суттєво змінюються в'язкісні властивості сумішей, для дослідження кінетики вулканізації використовують ротаційні зсувні віскозиметри, зокрема реометри Монсанто. Ці прилади дозволяють досліджувати процес вулканізації при температурах від 100 до 200ºС протягом 12 - 360 хв з різними зусиллями зсуву. Самописець приладу виписує залежність крутного моменту від часу вулканізації за постійної температури, тобто. кінетичну криву вулканізації, що має S-подібну форму та кілька ділянок, що відповідають стадіям процесу (рис. 3).

Перша стадія вулканізації називається індукційним періодом, стадією підвулканізації чи стадією передчасної вулканізації. На цій стадії гумова суміш повинна зберігати плинність і добре заповнювати всю форму, тому її властивості характеризуються мінімальним моментом зсуву М хв (мінімальна в'язкість) і часом t s протягом якого зсувний момент збільшується на 2 одиниці в порівнянні з мінімальним.

Друга стадія називається основним періодом вулканізації. Після індукційного періоду в масі гумової суміші накопичуються активні частинки, що викликають швидке структурування і відповідно наростання крутного моменту до деякого максимального значення М макс. Однак завершенням другої стадії вважається не час досягнення М макс, а час t 90 відповідне М 90 . Цей момент визначається за формулою

М 90 =0,9 М + М хв,

де М – різницю крутних моментів (М=М макс – М хв).

Час t 90 – оптимум вулканізації, величина якого залежить від активності вулканізуючої системи. Кут нахилу кривої у період характеризує швидкість вулканізації.

Третя стадія процесу називається стадією перевулканізації, якої у більшості випадків на кінетичній кривій відповідає горизонтальна ділянка з постійними властивостями. Ця зона називається плато вулканізації. Чим ширше плато, тим стійкіша суміш до перевулканізації.

Ширина плато та подальший хід кривої в основному залежать від хімічної природи каучуку. Що стосується ненасичених лінійних каучуків, як-от НК і СКІ-3, плато нешироке і потім відбувається погіршення властивостей, тобто. спад кривий (рис. 3, крива а). Процес погіршення властивостей на стадії перевулканізації називається реверсією. Причиною реверсії є деструкція як основних ланцюгів, а й поперечних зв'язків, що утворилися під дією високої температури.

У разі насичених каучуків та ненасичених каучуків з розгалуженою структурою (значна кількість подвійних зв'язків у бічних 1,2-ланках) у зоні перевулканізації властивості змінюються незначно, а в ряді випадків навіть покращуються (рис. 3, криві бі в), оскільки термоокислення подвійних зв'язків бічних ланок супроводжується додатковим структуруванням.

Поведінка гумових сумішей на стадії перевулканізації важлива у виробництві масивних виробів, особливо автомобільних покришок, оскільки за рахунок реверсії може відбутися перевулканізація зовнішніх шарів при недовулканізації внутрішніх. В цьому випадку потрібні вулканізуючі системи, які б тривалий індукційний період для рівномірного прогріву покришки, високу швидкість в головному періоді і широке плато вулканізації на стадії перевулканізації.

3.2. Сірчані вулканізуючі системи для ненасичених каучуків

Властивості сірки як вулканізуючого агента. Процес вулканізації натурального каучуку сірої було відкрито 1839 р. Ч. Гудьиром і незалежно 1843 р. Г. Генкаком.

Для вулканізації застосовують природну мелену сірку. Елементна сірка має кілька кристалічних модифікацій, з яких тільки -модифікація частково розчинна у каучуку. Саме ця модифікація, що має температуру плавлення 112,7 ºС і використовується при вулканізації. Молекули -форми є восьмичленним циклом S 8 із середньою енергією активації розриву кільця Е акт = 247 кДж/моль.

Це досить висока енергія, і розщеплення кільця сірки відбувається лише за температури 143ºС і від. При температурі нижче 150ºС відбувається гетеролітичний або іонний розпад кільця сірки з утворенням відповідного біону сірки, а при 150ºС і вище - гомолітичний (радикальний) розпад кільця S з утворенням бірадикалів сірки:

t150ºС S 8 →S + – S 6 – S – → S 8 +–

t150ºС S 8 →Sֹ–S 6 –Sֹ→S 8 ֹֹ.

Бірадикали S 8 ·· легко розпадаються більш дрібні фрагменти: S 8 ֹֹ→S х ֹֹ + S 8-х ֹֹ.

Бііони і бірадикали сірки, що утворилися, потім взаємодіють з макромолекулами каучуку або по подвійному зв'язку, або за місцем -метиленового вуглецевого атома.

Кільце сірки може розпадатися і за температури нижче 143ºС, якщо у системі є якісь активні частинки (катіони, аніони, вільні радикали). Активація відбувається за схемою:

S 8 + A + →A – S – S 6 – S +

S 8 + B – → B – S – S 6 –

S 8 + R → R – S – S 6 – S.

Такі активні частинки присутні у гумовій суміші, коли використовуються вулканізуючі системи з прискорювачами вулканізації та їх активаторами.

Для перетворення м'якого пластичного каучуку на тверду еластичну гуму досить невеликої кількості сірки - 0,10,15% мас. Однак реальні дозування сірки становлять від 12,5 до 35 мас.ч. на 100 мас.ч. каучуку.

Сірка має обмежену розчинність у каучуку, тому від дозування сірки залежить, в якому вигляді вона розподілена у гумовій суміші. При реальних дозах сірка знаходиться у вигляді розплавлених крапельок, з поверхні яких молекули сірки дифундують масу каучуку.

Приготування гумової суміші проводять за підвищеної температури (100-140ºС), що підвищує розчинність сірки в каучуку. Тому при охолодженні суміші, особливо у випадках її високих дозувань, починається дифузія вільної сірки на поверхню гумової суміші з утворенням тонкої плівки або сірки. Цей процес у технології називається вицвітанням або випотіванням. Вицвітання рідко знижує клейкість заготовок, і тому для освіження поверхні заготовок перед збиранням їх обробляють бензином. Це погіршує умови праці збирачів та підвищує пожежо- та вибухонебезпечність виробництва.

Особливо гостро проблема вицвітання стоїть у виробництві металокордних шин. У цьому випадку підвищення міцності зв'язку між металом і гумою дозування S підвищують до 5 мас.ч. Для виключення вицвітання в таких рецептурах слід застосовувати спеціальну модифікацію - так звану полімерну сірку. Це -форма, яка утворюється при нагріванні -форми до 170 ºС. При цій температурі відбувається різкий стрибок в'язкості розплаву і утворюється полімерна сірка S n де n понад 1000. У світовій практиці використовуються різні модифікації полімерної сірки, відомі під маркою «кристекс».

Теорії сірчаної вулканізації.Для пояснення процесу сірчаної вулканізації висувалися хімічні та фізичні теорії. У 1902 р. Вебер висунув першу хімічну теорію вулканізації, елементи якої збереглися досі. Екстрагуючи продукт взаємодії НК із сіркою, Вебер встановив, що частина введеної сірки не екстрагується. Ця частина була ним названа пов'язаною, а виділилася - вільною сіркою. Сума кількості зв'язаної та вільної сірки дорівнювала загальній кількості сірки, введеній в каучук: S заг = S віль + S зв'язок. Вебер також запровадив поняття коефіцієнта вулканізації як відношення пов'язаної сірки до кількості каучуку у складі гумової суміші (А): До вулк = S зв'язок / А.

Веберу вдалося виділити полісульфід (5H8S)n як продукт внутрішньомолекулярного приєднання сірки по подвійним зв'язкам ізопренових ланок. Тому теорія Вебера не могла пояснити підвищення міцності внаслідок вулканізації.

У 1910 р. Освальдом було висунуто фізична теорія вулканізації, яка пояснювала ефект вулканізації фізичним адсорбційним взаємодією між каучуком і сіркою. За цією теорією у гумовій суміші утворюються комплекси каучук - сірка, які взаємодіють один з одним також за рахунок адсорбційних сил, що призводить до підвищення міцності матеріалу. Однак адсорбційно пов'язана сірка повинна повністю екстрагуватися з вулканізату, чого не спостерігалося в реальних умовах, і хімічна теорія вулканізації стала переважати у всіх подальших дослідженнях.

Основними доказами хімічної теорії (мостічної теорії) є такі положення:

Сірою вулканізуються лише ненасичені каучуки;

Сірка взаємодіє з молекулами ненасичених каучуків із заснуванням ковалентних поперечних зв'язків (містків) різного типу, тобто. з утворенням зв'язаної сірки, кількість якої пропорційна ненасиченості каучуку;

Процес вулканізації супроводжується тепловим ефектом, пропорційним кількості приєднаної сірки;

Вулканізація має температурний коефіцієнт, що дорівнює приблизно 2, тобто. близький до температурного коефіцієнта хімічної реакції взагалі.

Підвищення міцності внаслідок сірчаної вулканізації відбувається за рахунок структурування системи, внаслідок якого формується тривимірна просторова сітка. Існуючі сірчані вулканізаційні системи дозволяють спрямовано синтезувати практично будь-який тип поперечного зв'язку, змінювати швидкість вулканізації, кінцеву структуру вулканізату. Тому сірка досі є найпопулярнішим зшиваючим агентом для ненасичених каучуків.

Технологічно процес вулканізації є перетворенням у гуму «сирого» каучуку. Як хімічна реакція, він передбачає об'єднання лінійних каучукових макромолекул, що легко втрачають стабільність при зовнішньому впливі на них, у єдину вулканізаційну сітку. Вона створюється у тривимірному просторі завдяки поперечним хімічним зв'язкам.

Така ніби «зшита» структура наділяє каучук додатковими показниками міцності. Поліпшуються його твердість та еластичність, морозо- та теплостійкість при зниженні показників розчинності в органічних речовинах та набухання.

Отримана сітка відрізняється складною будовою. Вона включає не тільки вузли, що з'єднують пари макромолекул, а й ті, що об'єднують одночасно декілька молекул, а також поперечні хімічні зв'язки, що являють собою хіба що «містки» між лінійними фрагментами.

Їхнє утворення відбувається під дією спеціальних агентів, молекули яких частково виступають будівельним матеріалом, хімічно реагуючи один з одним і макромолекулами каучуку при високій температурі.

Властивості матеріалу

Від виду застосованого реагенту багато в чому залежать експлуатаційні властивості одержаної вулканізованої гуми та виробів із неї. До таких характеристик відносять стійкість до перебування в агресивних середовищах, швидкість деформування при стисканні або підвищенні температури, опір термоокислювальних реакцій.

Виникаючі зв'язки необоротно обмежують рухливість молекул під механічним впливом, одночасно зберігаючи високу еластичність матеріалу зі здатністю до пластичних деформацій. Структура та чисельність цих зв'язків визначається методом вулканізації гуми та використаними для неї хімічними агентами.

Процес протікає не монотонно, і окремі показники вулканізованої суміші у своїй зміні досягають свого мінімуму та максимуму у різний час. Найбільш відповідне співвідношення фізико-механічних характеристик одержуваного еластомеру називається оптимумом.

Вулканізований склад, крім каучуку та хімічних агентів, включає ряд додаткових речовин, що сприяють виробництву гум із заданими експлуатаційними властивостями. За призначенням їх ділять на прискорювачі (активатори), наповнювачі, пом'якшувачі (пластифікатори) та протистарільники (антиокислювачі). Прискорювачі (найчастіше це оксид цинку) полегшують хімічну взаємодію всіх інгредієнтів гумової суміші, сприяють скороченню витрати сировини, часу на її переробку, покращують властивості вулканізаторів.

Наповнювачі, такі як крейда, каолін, сажа, підвищують механічну міцність, опір зносу, стирання та інші фізичні характеристики еластомеру. Поповнюючи обсяг вихідної сировини, вони тим самим зменшують витрату каучуку і знижують собівартість продукту. Пом'якшувачі додають для підвищення технологічності обробки гумових сумішей, зниження їх в'язкості та збільшення обсягу наповнювачів.

Також пластифікатори здатні підвищувати динамічну витривалість еластомерів, стійкість до стирання. Антиокислювачі, що стабілізують процес, вводяться до складу суміші, щоб попередити «старіння» каучуку. Різні комбінації цих речовин застосовують при розробці спеціальних рецептур сирої гуми для прогнозування та коригування процесу вулканізації.

Види вулканізації

Найчастіше загальновживані каучуки (бутадієн-стирольний, бутадієновий та натуральний) вулканізують у поєднанні з сіркою, нагріваючи суміш до 140-160°С. Цей процес називається сірчаною вулканізацією. У освіті міжмолекулярних поперечних зв'язків беруть участь атоми сірки. При додаванні до суміші з каучуком до 5% сірки виготовляють м'який вулканізат, що використовується для виготовлення автомобільних камер, покришок, гумових трубок, м'ячів тощо.

Коли приєднується більше 30% сірки, виходить досить жорсткий, малоеластичний ебоніт. Як прискорювачі в цьому процесі використовують тіурам, каптакс та ін, повноту дії яких забезпечує додавання активаторів, що складаються з оксидів металів, як правило, цинку.

Ще можлива радіаційна вулканізація. Її проводять за допомогою іонізуючої радіації, застосовуючи потоки електронів, що випромінюються радіоактивним кобальтом. Такий процес без використання сірки сприяє отриманню еластомерів, наділених особливою стійкістю до хімічного та термічного впливу. Для виробництва спеціальних видів гум додають органічні перекису, синтетичні смоли та інші сполуки при тих же параметрах процесу, що у разі додавання сірки.

У промислових масштабах вулканізований склад, поміщений у форму, нагрівають при підвищеному тиску. Для цього форми поміщають між нагрітими плитами гідропресу. При виготовленні неформових виробів суміш засипають в автоклави, казани або індивідуальні вулканізатори. Нагрівання гуми для вулканізації у цьому обладнанні проводиться за допомогою повітря, пари, нагрітої води або високочастотного електричного струму.

Найбільшими споживачами гумотехнічної продукції протягом багатьох років залишаються підприємства автомобільного та сільськогосподарського машинобудування. Ступінь насиченості їх продукції виробами з гуми є показником високої надійності та комфорту. Крім того, деталі з еластомерів часто використовують при виробництві монтажу сантехніки, виготовленні взуття, канцелярських та дитячих товарів.

Надіслати свою гарну роботу до бази знань просто. Використовуйте форму нижче

Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань у своєму навчанні та роботі, будуть вам дуже вдячні.

Розміщено на http://www.allbest.ru/

Вулканізація-- технологічний процес взаємодії каучуків з вулканізуючим агентом, у якому відбувається зшивання молекул каучуку на єдину просторову сітку. Вулканізуючими агентами можуть бути: сірка, пероксиди, оксиди металів, з'єднання амінного типу та ін Для підвищення швидкості вулканізації використовують різні каталізатори-прискорювачі.

При вулканізації підвищуються характеристики каучуку міцності, його твердість, еластичність, тепло- і морозостійкість, знижуються ступінь набухання і розчинність в органічних розчинниках. Сутність вулканізації - поєднання лінійних макромолекул каучуку в єдину "зшиту" систему, так звану вулканізаційну сітку. В результаті вулканізації між макромолекулами утворюються поперечні зв'язки, число та структура яких залежать від методу В. При вулканізації деякі властивості вулканізованої суміші змінюються з часом не монотонно, а проходять через максимум або мінімум. Ступінь вулканізації, коли він досягається найкраще поєднання різних фізико-механічних властивостей гум, називається оптимумом вулканізації.

Вулканізації піддається зазвичай суміш каучуку з різними речовинами, що забезпечують необхідні експлуатаційні властивості гум (наповнювачі, наприклад сажа, крейда, каолін, а також пом'якшувачі, протистарі та ін.).

У більшості випадків каучуки загального призначення (натуральний, бутадієновий, бутадієн-стирольний) вулканізують, нагріваючи їх з елементарною сіркою при 140-160 ° С (сірчана Ст). Міжмолекулярні поперечні зв'язки, що утворюються, здійснюються через один або кілька атомів сірки. Якщо до каучуку приєднується 0,5-5% сірки, виходить м'який вулканізат (автомобільні камери та покришки, м'ячі, трубки тощо); приєднання 30-50% сірки призводить до утворення твердого нееластичного матеріалу - ебоніту. Сірчана вулканізація може бути прискорена додаванням невеликих кількостей органічних сполук, про прискорювачів вулканізації - каптакса, тиурама та інших. Дія цих речовин повною мірою проявляється лише у присутності активаторів - оксидів металів (найчастіше окису цинку).

У промисловості сірчану вулканізацію виробляють нагріванням виробу, що вулканізується, у формах під підвищеним тиском або ж у вигляді неформових виробів (у "вільному" вигляді) в котлах, автоклавах, індивідуальних вулканізаторах, апаратах для безперервної вулканізації. та ін У цих апаратах нагрівання здійснюють парою, повітрям, перегрітою водою, електрикою, струмами високої частоти. Форми зазвичай поміщають між обігріваються плитами гідравлічного преса. Вулканізація за допомогою сірки була відкрита Ч. Гудьїром (США, 1839) та Т. Генкоком (Великобританія, 1843). Для вулканізації каучуків спеціального призначення застосовують органічні перекису (наприклад, перекис бензоїлу), синтетичні смоли (наприклад, феноло-формальдегідні), нітро- та діазосполуки та інші; умови процесу ті самі, що й для сірчаної вулканізації.

Вулканізація можлива також під дією іонізуючої радіації – g-випромінювання радіоактивного кобальту, потоку швидких електронів (радіаційна вулканізація). Методи безсерної і радіаційної Ст дозволяють отримувати гуми, що володіють високою термічною і хімічною стійкістю.

У полімерній промисловості вулканізація застосовується в екструзійному виробництві каучуків.

Вулканізація при ремонтепокришок

Технологічний процес ремонту покришок складається з підготовки пошкоджених ділянок для накладання ремонту матеріалів, накладання ремонту на пошкоджені ділянки і вулканізації місць, що ремонтуються.

Вулканізація місць, що ремонтуються, є однією з найважливіших операцій при ремонті покришок.

Сутність вулканізації полягає в тому, що при нагріванні до відомої температури в невулканізованій гумі протікає фізико-хімічний процес, в результаті якого гума набуває еластичність, міцність, пружність та інші необхідні якості.

При вулканізації двох шматків гуми, склеєних гумовим клеєм, вони перетворюються на монолітну конструкцію і міцність їхнього з'єднання не відрізняється від міцності зчеплення основного матеріалу всередині кожного шматка. Для забезпечення необхідної міцності шматки гуми повинні бути притиснуті - опресовані під тиском 5 кг/см 2 .

Для того щоб відбувся процес вулканізації, недостатньо провести тільки нагрівання до необхідної температури, тобто до 143 +2 °; процес вулканізації не відбувається миттєво, тому нагріті шини необхідно витримати певний час при температурі вулканізації.

Вулканізація може відбутися і при нижчій температурі, ніж 143 °, але при цьому потрібно більше часу. Так, наприклад, при зниженні температури проти зазначеної лише на 10° час вулканізації має бути збільшено вдвічі. З метою скорочення часу на попереднє прогрівання при вулканізації застосовують електроманжети, що дозволяють вести прогрів одночасно з двох сторін покришки, скорочуючи при цьому час вулканізації та покращуючи якість ремонту. При односторонньому прогріві покришок великої товщини відбувається перевулканізація ділянок гум, що стикаються з вулканізаційним обладнанням, і недовулканізація гум з протилежного боку. Час вулканізації в залежності від виду пошкодження та розміру покришки коливається від 30 до 180 хвилин – для покришок та від 15 до 20 хвилин для камер

Для вулканізації в автогосподарствах застосовується стаціонарний вулканізаційний апарат моделі 601, який випускає трест ГАРО.

У робочий комплект вулканізаційного апарату входять корсети для секторів, затягування корсетів, протекторні та бортові профільні підкладки, струбцини, притискні накладки, пісочні мішки, матраци.

При тиску пари в котлі 4 кг/см2 забезпечується необхідна температура поверхні вулканізаційного обладнання 143"+2°. При тиску 4,0-4,1 кг/см2 запобіжний клапан повинен відкриватися.

Вулканізаційні апарати перед пуском в експлуатацію мають бути оглянуті інспектором котлонагляду.

Внутрішні пошкодження покришок вулканізуються на секторах, зовнішні - на плитах із застосуванням профільних підкладок. Наскрізні ушкодження (за наявності електроманжет вулканізуються на плиті з профільною підкладкою, за відсутності електроманжет окремо: спочатку з внутрішньої сторони на секторі, потім із зовнішньої плити з профільною накладкою.

Електроманжета складається з кількох шарів гуми та зовнішнього шару прогумованого чефера, в середині яких вміщена спіраль з ніхромового дроту для нагрівання та терморегулятор для підтримки постійної температури (150°).

вулканізація промисловість ремонт покришка

Мал. 4. Стаціонарний вулканізаційний апарат ГАРО моделі 601: 1 - сектор; 2 - бортова плита; 3 - котел-пароутворювач; 4 - малі струбцини для камер; 5 - кронштейн для камер; 6 - манометр; 7-струбцина для покришок; 8 - топка; 9 - водомірне скло; 10 - ручний плунжерний насос; 11 - всмоктувальна трубка

Перед вулканізацією відзначають межі ділянки покришки, що ремонтується. Для усунення прилипання тальком опудрюють його, а також пісочний мішечок, електроманжету і вулка-нізаційне обладнання (сектори, профільні підкладки та ін), що стикаються з покришкою.

При вулканізації на секторі опресування досягається за допомогою затягування корсета, а при вулканізації на плиті за допомогою мішка з піском та струбцини.

Профільні підкладки (протекторні і бортові) підбираються відповідно до місця покришки, що ремонтується, і її розміром.

Електроманжета при вулканізації розташовується між покришкою та пісковим мішком.

Час початку та кінця вулканізації відзначається крейдою на спеціальній дошці, встановленій біля вулканізаційного обладнання.

Відремонтовані покришки повинні відповідати таким вимогам:

1) покришки не повинні мати невідремонтованих місць;

2) на внутрішній стороні покришки не повинно бути здуття та слідів відшарування латок, недовулканізації, складок і потовщень, що погіршують роботу камери;

3) накладені по протектору або боковині ділянки гуми повинні бути повністю звулканізовані до твердості Шору 55-65;

4) відновлені в процесі ремонту ділянки протектора розміром більше 200 мм повинні мати малюнок, однаковий з протектором покришки; малюнок типу «Всюдихід» має бути нанесений незалежно від розміру відновленої ділянки протектора;

5) форма бортів покришки не повинна бути спотворена;

6) потовщення та западини, що спотворюють зовнішні габарити та поверхню покришки, не допускаються;

7) відремонтовані ділянки не повинні мати відставань; допускається наявність раковин або до 20 мм 2 за площею і до 2 мм глибиною в кількості не більше двох на квадратний дециметр;

8) якість ремонту покришок має забезпечувати гарантійний їх пробіг після ремонту.

Вулканізація при ремонтекамер

Подібно до технологічного процесу ремонту покришок технологічний процес ремонту камер складається з підготовки пошкоджених ділянок для накладення латок, накладання латок та вулканізації.

В обсяг робіт з підготовки пошкоджених ділянок для накладення латок входять: виявлення прихованих та видимих ​​пошкоджень, зняття старих невулканізованих латок, закруглення країв з гострими кутами, шорстка гум навколо пошкодження, очищення камер від шорсткого пилу.

Мал. 5. Сектор для вулканізації покришок: 1 - сектор; 2 - покришка; 2 - корсет; 4 - затяжка

Мал. 6. Вулканізація бортових пошкоджень покришки на бортовій плиті: 1 - покришка; 2 - бортова плита: 3 - бортова підкладка; 4 - мішок з піском; 5 - металева накладка; 6 - струбцина

Видимо ушкодження виявляються зовнішнім оглядом при хорошому освітленні і обводяться хімічним олівцем.

Для виявлення прихованих пошкоджень, тобто невеликих проколів, непомітних на око, камера в надутому стані занурюється у ванну з водою, і по бульбашках повітря, що виходять, визначається місце проколу, яке також обводиться хімічним олівцем. Пошкоджена поверхня камери піддається шорсткуванню карборундовим каменем або дротяною щіткою на ширині 25-35 мм від меж пошкодження, не допускаючи попадання шорсткового пилу всередину камери. Зашорховані місця очищаються щіткою.

Починочними матеріалами для ремонту камер є: невулканізована камерна гума товщиною 2 мм, гума камер, непридатних для ремонту, та прогумований чефер. Сирою, невулканізованою гумою закладаються всі проколи та розриви розміром до 30 мм. Гумою для камер ремонтуються пошкодження понад 30 мм. Ця гума має бути еластичною, без тріщин та механічних пошкоджень. Сиру гуму освіжають бензином, промазують клеєм концентрації 1: 8 і просушують протягом 40-45 хвилин. Камери шорсткують дротяною щіткою або карборундовим каменем на шорсткому верстаті, після чого їх очищають від пилу, освіжають бензином і просушують протягом 25 хвилин, потім промазують два рази клеєм концентрації 1: 8 і просушують після кожної намазки протягом 30-40 хвилин при температурі 20-30 °. Чефер один раз промазують клеєм концентрації 1: 8, потім просушують.

Латку вирізають з таким розрахунком, щоб вона з усіх боків перекривала отвір на 20-30 мм і була менша за межі зашерохованной поверхні на 2-3 мм. Накладається вона на ділянку камери, що ремонтується, однією стороною і поступово прикочується роликом по всій поверхні, так, щоб між нею і камерою не залишилося бульбашок повітря. При наклейці латок необхідно стежити, щоб склеювані поверхні були чистими, вільними від вологи, пилу і жирних плям.

У тих випадках, коли камера має розрив понад 500 мм, її можна відремонтувати шляхом вирізки пошкодженого шматка та вставки на його місце такого ж шматка з іншої камери того ж розміру. Цей метод ремонту отримав назву стикування камер. Ширина стику має бути не менше 50 мм.

Пошкоджене у корпусів вентилів зовнішнє різьблення відновлюється за допомогою плашок, а внутрішнє - мітчиками.

При необхідності заміни вентиля його вирізають разом із фланцем і привулканізовують на новому місці інший вентиль. Місце розташування старого вентиля ремонтують як звичайне пошкодження.

Вулканізація пошкоджених місць проводиться на вулканізаційному апараті моделі 601 або вулканізаційному апараті ГАРО для вулканізації камер. Час вулканізації латок - 15 хвилин і фланців - 20 хвилин при температурі 143 +2 °.

При вулканізації камера притискається струбциною через дерев'яну накладку поверхні плити. Накладка повинна бути більше латки на 10-15 мм.

Якщо ділянку, що ремонтується, не збожеволіє на плиті, то вулканізується він у дві-три послідовні установки (ставки).

Після вулканізації напливи на незашероховану поверхню зрізають ножицями, а краї латок і задирки знімають на камені шорсткого верстата.

Відремонтовані камери повинні відповідати таким вимогам:

1) камера, наповнена повітрям, повинна бути герметичною як по тілу камери, так і в місці кріплення вентиля;

2) латки повинні бути щільно привулканізовані, не мати бульбашок та пористості, їх твердість має бути однаковою з гумою камери;

3) краї латок та фланців не повинні мати потовщень та відшарування;

4) різьблення вентиля має бути справним.

Розміщено на Allbest.ru

Подібні документи

Концепція неметалевих матеріалів. Склад та класифікація гум. Народногосподарське значення каучуку. Гуми загального та спеціального призначення. Вулканізація, етапи, механізми та технологія. Деформаційно-міцні та фрикційні властивості гум та каучуків.

курсова робота , доданий 29.11.2016


Кінетика вулканізації гуми. Особливості вулканізації сумішей на основі комбінації каучуків CКД-CКН-40 звичайними сірчаними вулканізуючими системами. Механізм руйнування полімеру. Особливості руйнування полімерів у різних фізичних та фазових станах.

звіт з практики, доданий 06.04.2015


Різновиди каучуку, особливості його застосування у промисловості та технології виготовлення. Вплив додаткових інгредієнтів та використання вулканізації при виготовленні каучуку на кінцеві властивості продукту. Охорона праці під час робіт.

дипломна робота , доданий 20.08.2009


Отримання динамічних термоеластопластів шляхом змішування каучуку з термопластом при одночасної вулканізації еластомеру в процесі змішування (метод динамічної вулканізації). Особливості впливу концентрації каучуку на властивості механічних сумішей.

курсова робота , доданий 08.06.2011


Технологія виготовлення виробів із пластмас пресуванням. Основні групи пластмас, їх фізичні властивості, недоліки та способи переробки. Спеціальні властивості гуми, що залежать від типу каучуку. Сутність та значення вулканізації.

лабораторна робота, доданий 06.05.2009


Аналіз конструкції машини. Сутність процесу вулканізації та робота обладнання. Прес-форма маловідходна та спосіб отримання деталей за її допомогою. Зміст робіт із ремонту механічної частини. Розробка пропозицій щодо модернізації та удосконалення.

курсова робота , доданий 22.12.2014


Поняття та основні етапи процесу зрощування кабелів, способи та принципи його реалізації. Послідовність робіт при холодному способі зрощування кабелів із застосуванням компаунду К115Н або К-15 шляхом вільного обігріву з наступною вулканізацією.

реферат, доданий 12.12.2009


Призначення, пристрій, принцип дії редуктора черв'ячного з верхнім розташуванням черв'яка. Хімічний склад та властивості стали 20Х. Вимірювальні інструменти, що застосовуються під час ремонту. Техніка безпеки під час ремонту технологічного устаткування.

дипломна робота , доданий 28.04.2013


Технологія виробництва паливних гранул та брикетів, деревного вугілля, тріски, дров. Біогаз, біоетанол, біодизель: особливості виготовлення та напрямки практичного використання, необхідне обладнання та матеріали, перспективи використання у Комі.

курсова робота , доданий 28.10.2013


Основні технології переробки автомобільних покришок та гумотехнічних виробів. Можливі способи застосування гумової крихти. Області застосування корду. Перелік обладнання для переробки покришок методом піролізу та механічним способом.

Спосіб управління відноситься до виробництва гумотехнічних виробів, а саме способів управління процесом вулканізації. Спосіб здійснюють шляхом коригування часу вулканізації в залежності від часу отримання максимального модуля зсуву гумової суміші при вулканізації зразків на реометрі та відхилення модуля розтягування гуми готових виробах від заданого значення. Це дозволяє відпрацювати збурювальні впливи на процес вулканізації за характеристиками вихідних компонентів та режимними параметрами процесів отримання гумової суміші та вулканізації. Технічний результат полягає у підвищенні стабільності механічних характеристик гумотехнічних виробів. 5 іл.

Пропонований винахід відноситься до виробництва гумотехнічних виробів, а саме до способів управління процесом вулканізації.

Процес виробництва гумотехнічних виробів включає стадії одержання гумових сумішей та їх вулканізації. Вулканізація є одним із найважливіших процесів у технології отримання гуми. Вулканізація здійснюється шляхом витримування гумової суміші в пресах, спеціальних котлах або вулканізаторах при температурі 130-160 ° С протягом заданого часу. При цьому відбувається з'єднання макромолекул каучуку поперечними хімічними зв'язками просторову вулканізаційну сітку, в результаті чого пластична гумова суміш перетворюється на високоеластичну гуму . Просторова сітка утворюється внаслідок активованих теплом хімічних реакцій між молекулами каучуку та вулканізуючими компонентами (вулканізаторами, прискорювачами, активаторами).

Основними факторами, що впливають на процес вулканізації та якість готових виробів, є природа вулканізаційного середовища, температура вулканізації, тривалість вулканізації, тиск на поверхню вулканізованого виробу, умови нагрівання.

При існуючій технології режим вулканізації зазвичай розробляється заздалегідь розрахунковими та експериментальними методами та задається програма проведення процесу вулканізації при виробництві виробів. Для пунктуального виконання запропонованого режиму здійснюється оснащення процесу засобами контролю та автоматизації, що максимально точно реалізують запропоновану жорстку програму проведення режиму вулканізації. Недоліками способу є нестабільність характеристик виробів, що виробляються внаслідок неможливості забезпечення повної відтворюваності процесу, внаслідок обмеження точності систем автоматизації і можливості зміщення режимів , а також зміни характеристик гумової суміші в часі.

Відомий спосіб вулканізації з регулюванням температури в парових казанах, плитах або сорочках форм шляхом зміни витрати теплоносіїв. Недоліками способу є великий розкид характеристик одержуваних виробів внаслідок усунення робочих режимів, а також зміни реакційної здатності гумової суміші.

Відомий спосіб управління процесом вулканізації шляхом безперервного контролю над тими параметрами процесу, які визначають його протікання: температури теплоносіїв, температури поверхонь вулканізованого виробу. Недоліком даного способу є нестабільність характеристик виробів, що отримуються внаслідок нестабільності реакційної здатності, що надходить на формування гумової суміші, і отримання різних характеристик виробу при вулканізації в однакових температурних умовах.

Відомий спосіб коригування режиму вулканізації, що включає визначення за контрольованим зовнішнім температурним умов на вулканізуючих поверхнях виробів розрахунковими методами температурного поля в вулканізованому виробі, визначення кінетики неізотермічної вулканізації тонких лабораторних пластин по динамічному модулю гармонічного зсуву в знайдених не Оптимальний комплекс найважливіших властивостей гуми, визначення температурного поля для багатошарових стандартних зразків на вулиці протягом еквівалентного часу вулканізації та аналіз одержуваних характеристик. Даний спосіб істотно точніше використовуваних у промисловості методів розрахунку ефектів і еквівалентних часів вулканізації, але він більш громіздкий і не враховує зміну нестабільності реакційної здатності гумової суміші, що надходить на вулканізацію.

Відомий спосіб регулювання процесу вулканізації, при якому вимірюється температура на ділянках виробу, що лімітують процес вулканізації, за цими даними розраховуються ступеня вулканізації, при досягненні рівності заданого і розрахункового ступеня вулканізації цикл вулканізації припиняється . Перевагою системи є коригування часу вулканізації за зміни коливання температурного процесу вулканізації. Недоліком даного способу є великий розкид характеристик одержуваних виробів внаслідок неоднорідності гумової суміші реакційної здатності до вулканізації та відхилення використовуваних у розрахунку констант кінетики вулканізації від реальних констант кінетики гумової суміші, що переробляється.

Відомий спосіб управління процесом вулканізації, що полягає у розрахунку на R-C сітці температури в контрольованій плечовій зоні з використанням граничних умов на підставі вимірювань температури поверхні прес-форм і порожнини діафрагми температур, розрахунку еквівалентних часів вулканізації, що визначають ступінь вулканізації на контрольованій ділянці, при реалізації еквівалент вулканізації на реальному процесі процес припиняється. Недоліками способу є його складність та великий розкид характеристик одержуваних виробів внаслідок зміни реакційної здатності до вулканізації (енергії активації, передекспоненційного множника констант кінетики) гумової суміші.

Найбільш близьким до пропонованого є спосіб управління процесом вулканізації, при якому синхронно реальному процесу вулканізації за граничними умовами на підставі вимірювань температури на поверхні металевої прес-форми проводиться розрахунок температури в виробах, що вулканізуються, на сітковій електромоделі, розрахункові значення температури виставляються на вулкаметрі, на якому паралельно основному процесу вулканізації досліджується кінетика неізотермічної вулканізації зразка з партії гумової суміші, що переробляється, при досягненні заданого рівня вулканізації на вулкаметрі формуються команди управління на агрегат вулканізації виробів [АС СРСР №467835]. Недоліками способу є велика складність реалізації на технологічному процесі та обмежена сфера застосування.

Завдання винаходу - підвищення стабільності характеристик виробів, що випускаються.

Ця мета досягається тим, що час вулканізації гумотехнічних виробів на технологічній лінії коригують в залежності від часу отримання максимального модуля зсуву гумової суміші при вулканізації образів гумової суміші, що переробляється в лабораторних умовах на реометрі і відхилення модуля розтягування гуми у вироблених виробах від заданого значення.

Пропоноване рішення ілюструється фіг.1-5.

На фіг.1 наведена функціональна схема системи управління, що реалізує пропонований спосіб управління.

На фіг.2 наведено структурну схему системи управління, що реалізує пропонований спосіб управління.

На фіг.3 наведено тимчасовий ряд розривної міцності на розтягування муфти Джубо, що виробляється на ВАТ «Балаковорезинотехніка».

На фіг.4 наведені характерні кінетичні криві на момент зсуву образів гумової суміші.

На фіг.5 наведено часовий ряд зміни тривалості вулканізації зразків гумової суміші до 90-відсоткового рівня досяжного модуля зсуву вулканізату.

На функціональній схемі системи, що реалізує пропонований спосіб управління (див. фіг.1), представлені стадія приготування гумової суміші 1, вулканізації стадія 2, реометр 3 для дослідження кінетики вулканізації зразків гумової суміші, прилад механічного динамічного аналізу 4 (або розривна машина) для визначення модуля розтягування гуми готових виробів або зразків супутників, керуючий пристрій 5.

Спосіб управління реалізується в такий спосіб. Зразки з партій гумової суміші аналізуються на реометрі і значення часу вулканізації, при якому момент зсуву гуми має максимальне значення, надходять на керуючий пристрій 5. При зміні реакційної здатності гумової суміші керуючий пристрій коригує час вулканізації виробів. Таким чином, відпрацьовуються обурення за характеристиками вихідних компонентів, що впливають на реакційну здатність гумової суміші, що отримується. Модуль на розтяг гуми в готових виробах вимірюється методом динамічного механічного аналізу або на розривній машині і також надходить на пристрій, що управляє. Неточність отриманого коригування, а також наявність змін температури теплоносіїв, умов теплообміну та інших впливів, що обурюють, на процес вулканізації відпрацьовуються шляхом коригування часу вулканізації в залежності від відхилення модуля розтягування гуми у виробах, що виробляються від заданого значення.

Структурна схема системи управління, що реалізує даний спосіб управління і представлена ​​ні фіг.2, включає керуючий пристрій каналу прямого управління 6, керуючий пристрій каналу зворотного зв'язку 7, об'єкт управління процесом вулканізації 8, ланка транспортного запізнення 9 для врахування тривалості часу визначення характеристик гуми готових виробів елемент порівняння каналу зворотного зв'язку 10, суматор 11 для підсумовування коригування часу вулканізації по прямому каналу управління і каналу зворотного зв'язку, суматор 12 для обліку впливів неконтрольованих впливів, що обурюють, на процес вулканізації.

При зміні реакційної здатності гумової суміші змінюється оцінка макс і керуючий пристрій по прямому каналу управління 1 коригує час вулканізації на технологічному процесі на величину 1 .

На реальному процесі умови вулканізації відрізняються від умов на реометрі, тому час вулканізації, необхідне отримання максимального значення моменту на реальному процесі, також відрізняється від отриманого на приладі, причому ця відмінність змінюється в часі внаслідок нестабільності умов вулканізації. Відпрацювання цих збурень f проводиться по каналу зворотного зв'язку шляхом введення поправки 2 2 керуючим пристроєм 7 контуру зворотного зв'язку в залежності від відхилення модуля гуми у виробах, що виробляються від заданого значення Е зад.

Ланка транспортного запізнення 9 при аналізі динаміки системи враховує вплив часу, необхідного для аналізу характеристик гуми готового виробу.

На фіг.3 наведено тимчасовий ряд умовного розривного зусилля муфти Джуба, що випускається ВАТ «Балаковорезинотехніка». Дані показують наявність великого розкиду виробів за цим показником. Тимчасовий ряд можна подати у вигляді суми трьох складових: низькочастотної х 1 середньочастотної х 2 високочастотної x 3 . Наявність низькочастотної складової говорить про недостатню ефективність існуючої системи управління процесом та принципової можливості побудови ефективної системи управління по зворотному зв'язку для зниження розкиду параметрів готової продукції за своїми характеристиками.

На фіг.4 наведені характерні експериментальні кінетичні криві на момент зсуву при вулканізації образів гумової суміші, отримані на реометрі MDR2000 "Alfa Technologies". Дані показують неоднорідність гумової суміші реакційної здатності до процесу вулканізації. Розкид часу виходу на максимальний момент обертання становить від 6,5 хв (криві 1,2) до більше 12 хв (криві 3,4). Розкид завершеності процесу вулканізації складає від недосягнення максимального значення моменту (криві 3,4) до наявності процесу перевулканізації (криві 1,5).

На фіг.5 наведено часовий ряд часу вулканізації до 90-відсоткового рівня максимального моменту зсуву, отриманий при дослідженні вулканізації образів гумової суміші на реометрі MDR2000 "Alfa Technologies". Дані показують наявність низькочастотної зміни часу вулканізації для отримання максимального зсуву моменту вулканізату.

Наявність великого розкиду механічних характеристик муфти Джуба (фіг.3) говорить про актуальність вирішення завдання підвищення стабільності характеристик гумотехнічних виробів підвищення їх експлуатаційної надійності і конкурентоспроможності. Наявність нестабільності реакційної здатності гумової суміші до процесу вулканізації (фіг.4,5) говорить про необхідність зміни часу в процесі вулканізації виробів цієї гумової суміші. Наявність низькочастотних складових у часових рядах умовного розривного зусилля готових виробів (фіг.3) та часу вулканізації для отримання максимального моменту зсуву вулканізату (фіг.5) говорить про принципову можливість підвищення якісних показників готової продукції шляхом коригування часу вулканізації.

Розглянуте підтверджує наявність у запропонованому технічному рішенні:

технічного результату, тобто. пропоноване рішення спрямоване на підвищення стабільності механічних характеристик гумотехнічних виробів, зниження кількості бракованих виробів та відповідно зниження питомих норм витрати вихідних компонентів та енергії;

Істотних ознак, що полягають у коригуванні тривалості процесу вулканізації залежно від реакційної здатності гумової суміші до процесу вулканізації та залежно від відхилення модуля гуми на розтяг у готових виробах від заданого значення;