ВВЕДЕНИЕ
Приготовление и обработка резиновых смесей - важнейшая операция в шинном и резиновом производствах, от которой зависят пластоэластические и прочностные свойства, структура и гомогенность, а также технологичность смесей резиновых и резинокордных полуфабрикатов, создаются необходимые условия для получения резиновых изделий высокого качества [1].
В настоящее время подготовительные цеха в шинной и резиновой промышленности работают в основном по одно- и двухстадийным режимам смешения и оснащены роторными резиносмесителями периодического действия, червячными и валковыми машинами для дальнейшей доработки и переработки (грануляции, листования и др.) резиновых смесей.
1. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ В ПРОЦЕССАХ ПЕРЕРАБОТКИ КАУЧУКОВ И РЕЗИНОВЫХ СМЕСЕЙ
Различные каучуки и смеси на их основе ведут себя при переработке весьма специфично, что обусловлено особенностями их реологических свойств, зависящих, в свою очередь, от молекулярно-структурных характеристик каучуков и надмолекулярной организации (НМО) [1]. Молекулярная структура и НМО определяются прежде всего химической природой каучука, регулярностью его цепей, характером межмолекулярных взаимодействий, а также типом микроблоков НМО.
Возможно вы искали - Изложение: Газоструминний млин
При регулярной молекулярной структуре и сильном взаимодействии возникающие упорядоченные области представляют собой микрокристаллиты различного строения - ленты, ламели (пластины), фибриллы и сферолиты [2]. Надмолекулярные структуры в аморфных полимерах неустойчивы и характеризуются коротким временем жизни кристаллитных заготовок [1]. Эти структуры ярче проявляются в саженаполненных смесях при пониженных температурах и скоростях деформаций (рис. 1).
Если механические свойства вулканизата зависят главным образом от густоты трехмерной сетки и особенностей ее строения [3], то в случае линейных или слабо разветвленных невулканизованных (несшитых) эластомеров специфичная микрогетерогенность системы и флуктуационные физические узлы взаимодействия и перехлесты молекулярных цепей могут стать основными факторами, влияющими на реологические свойства материала L3_6 J-Такие явления в эластомерах, находящихся в вязкотекучем состоянии, как аномалия вязкости и тиксотропия, могут естественным образом объясняться возникновением и распадом некоторых структурных НМО [4]. Такой распад происходит вследствие увеличения температуры или продолжительности испытания, а также уменьшения межмолекулярных сил или при механических воздействиях. При этом понижаются вязкость и модуль эластичности, увеличивается деформируемость (податливость) каучуков и резиновых смесей (рис. 1). Во время «отдыха» разрушенные структуры и микроблоки восстанавливаются с той или иной скоростью.
В процессе смешения одновременно с разрушением надмолекулярной и молекулярной структур каучука возникают «сверхсет-ки»- гетерогенные структуры, образованные наполнителем и кау-чуком с наполнителем, от которых зависят механические свойст-ва как резиновых смесей, так и резин. Узлы взаимодействия в этих«сверхсетках» могут быть образованы как физическими, так и ко-валентными химическими связями [4]. О степени взаимодействиякаучук - наполнитель обычно судят по объему и частоте сетки са-же-каучукового геля (СКГ), определяемых экспериментальнымпутем.
При обработке наполненных смесей целесообразно создание больших механических напряжений при малом времени воздействия, за которое еще не успевают развиться термохимические и механохимические деструктивные процессы.
Похожий материал - Контрольная работа: Вплив водню на структуру та властивості на основі кремнію
Рис. 1 - Типы кристаллических образований в полимерах: а- ламель (пластинчатый кристаллит): / - полностью упорядоченная упаковка; 2 - участки цепей, невошедшие в ламель. б- фибрилла, ориентированная в продольном направлении (пачки, перемежающиеся аморфной структурой с «проходными» цепями молекул). в- сферолит, ориентироваяный в радиальных направлениях (в двумерном изображении).
2. ДИСПЕРГИРУЮЩЕЕ СМЕШЕНИЕ
Процесс приготовления резиновых смесей все еще остается «узким местом» в производстве резиновых изделий, одной из наиболее трудоемких и энергоемких операций; на большинстве шинных заводов выработка составляет около 1-2 т смеси на человека в час, а энергозатраты - порядка 0,5-1,4 МДж/кг. Это расход только на основной (многостадийный) процесс смешения, а с учетом пластикации, грануляции каучуков и доработки смесей в' червячных машинах и на вальцах он составит около 2-3 МДж/кг [2].
Эффективность подготовительных цехов резиновой промышленности зависит от различных факторов.
Оценка эффективности и оптимизация подготовительного производства требуют всестороннего анализа. Изготовление резиновых смесей можно рассматривать с различных точек зрения: химии и технологии, механики, гидродинамики и реологии, термодинамики, инженерной и производственной
Очень интересно - Курсовая работа: Сквозной цикл производства блока цилиндров двигателя
Рис. 2 - Схема основных механических и реологических явления при дисаергирующем смешении: 1- дезагломерация, дробление и измельчение каучуков и компонентов (ингредиентов); II- внедрение порошкообразных и зернистых ингредиентов в каучук; III- диспергирование; IV - простое смешение (гомогенизация); 2, 3 - любой порошкообразный или зернистый ингредиент организации процесса, кибернетики, т. е. можно рассматривать этот процесс как объект автоматизации, регулирования и управления.
Последний аспект предполагает широкое использование в производстве резиновых смесей автоматических систем и средств современной электронно-цифровой и аналоговой моделирующей и вычислительной техники.
При смешении наблюдаются различные физико-механические и химические явления (рис. 2) превращение больших агломератов ингредиентов и блоков полимера в более мелкие, удобные для перемешивания;
снижение вязкости полимерной фазы путем механической или химической пластикации каучука;
Вам будет интересно - Реферат: Основы расчета надежности технических систем по надежности их элементов
введение или «внедрение» порошкообразных или жидких компонентов в каучук с преодолением его когезионной прочности и сплошности и образование затем общей массы смеси за счет ауто-гезионного эффекта (самослипания);
диспергирование технического углерода, т. е. уменьшение размеров его агрегатов или агломератов до минимального размера составляющих их первичных частиц;
гомогенизация, или простое смешение, т. е. перемещение частиц от одной точки смеси к другой без изменения их физической формы для повышения энтропии смеси или степении ее неупорядоченности, случайности или однородности;
механохимическое взаимодействие полимера и активного наполнителя, образование усиленной структуры наполненной смеси или сажекаучукового геля (СКГ).
Наибольшую трудность, как считают, представляет диспергирование [2]. Простое смешение (гомогенизация) определяется главным образом накопленной деформацией сдвига. Диспергирующее смешение зависит от напряжения сдвига или вязкости смеси. Таким образом, эти явления в процессе смешения обусловлены реологическими свойствами эластомеров и гидромеханикой процесса.
Похожий материал - Курсовая работа: Эксплуатация электрооборудования экскаватора ЭКГ 517
При массовом производстве резиновых смесей основным оборудованием являются закрытые резиносмесители (рис. 3.)
Резиносмеситель представляет собой закрытую камеру б, внутри которой навстречу друг другу вращаются два ротора 7. Каучук и другие материалы загружаются в камеру сверху через загрузочную воронку 4, захватываются лопастями вращающихся роторов, энергично перетираются и перемешиваются в зазорах между роторами и стенками камеры. Поскольку в процессе смешения в резиносмесителе развиваются высокие температуры, для предотвращения чрезмерного перегрева смесей стенки камеры и ротора охлаждают холодной водой. Роторы вращаются в подшипниках, расположенных в приливах боковин смесительной камеры. Для предотвращения попадания смеси и ингредиентов в подшипники и выхода материалов наружу на смесителе установлены специальные уплотняющие устройства.
Рис. 3 - Устройство закрытого резиносмесителя 250-40: 1 - воздушный цилиндр; 2 - кожух для присоединения к вентиляционной системе цеха-3- груз верхнего затвора; 4- загрузочная воронка; 5 - отверстие для установки инжектора подающего мягчители; 6 - смесительная камера; 7 - роторы; 8 - нижний затвор скользящего типа; 9 - воздушный цилиндр нижнего затвора; 10 - основание смесителя; 11 - боковина смесительной камеры; 12 - кожух.