4. Кислотное число, мг КОН/г 0,07 0,07±0,005
5. Число омыления, мг КОН/г 399-407 350-360
В таблице 1.3 представлены примерные составы резиновой смеси 9003 с различным содержанием пластификатора.
Таблица 1.3 Составы резиновых смесей
№ п/п Наименование ингредиентов Смеси с различным соотношением содержания ДБФ:новый ДБФ, масс.ч.
1:0 0:1 0,25:
0,75 0,5:
0,5 0,75:
0,25
1. Наирит (каучук хлоропреновый) 32 32 32 32 32
2. Сера молотая 0,17 0,17 0,17 0,17 0,17
3. Дитиодиморфалин 0,11 0,11 0,11 0,11 0,11
4. Кислота стеариновая 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5
5. Белила цинковые 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9
6. Магнезия жженая 1,16 1,16 1,16 1,16 1,16
7. Диафен ФП 0,66 0,66 0,66 0,66 0,66
8. Дибутилфталат 9,3 - 2,325 4,65 6,975
9. Техуглерод П-514 17,6 17,6 17,6 17,6 17,6
10. Масло ПМ 0,33 0,33 0,33 0,33 0,33
11. Дифенилгуанидил 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2
12. Тиазол 0,13 0,13 0,13 0,13 0,13
13. Полученный пластификатор - 9,3 6,975 4,65 2,325
ИТОГО 62,86 62,86 62,86 62,86 62,86
Таблица 1.4 Характеристики резиновых смесей с различным количеством вводимого пластификатора
№ п/п Смеси с различным соотношением содержания ДБФ:новый ДБФ, масс.ч. Условная прочность, МПа Относительное удлинение, % Относительная остаточная деформация Вымыва-ние, % Набухание, %
1. 0:1 14,0 230 14,0 -0,6 5,5
2. 0,25:0,75 13,0 220 12,0 -0,8 6,4
3. 0,5:0,5 12,9 200 12,0 -0,7 5,9
4. 0,75:0,25 12,89 180 8,0 -0,7 6,0
5. 1:0 12,7 170 8,0 -2,8 6,9
Из таблицы 1.4 видно, что по своим характеристикам новый предложенный состав резиновой смеси с содержанием ДБФ:новый ДБФ 0:1 обладает отличными от прежнего свойствами, а именно, снижается набухание резиновой смеси, вымывание пластификатора; увеличивается относительная деформация, удлинение и условная прочность (приблизительно на 10%) [3].
Таблица 1.5 Изменение свойств резиновых смесей с течением времени
№ п/п Шифры резиновых смесей Через 24 часа Через 72 часа условная прочность относительное удлинение условная прочность относительное удлинение
1. 0:1 +5,2 +17,6 +11,2 +11,8
2. 0,25:0,75 -2,0 -9,1 -8,8 +5,0
3. 0,5:0,5 +4,8 -8,0 -5,3 -13,0
4. 0,75:0,25 +3,7 +5,9 +10,4 +5,9
5. 1:0 -6,5 -10 +0,7 +4,5
5. Наполнители по воздействию на каучук подразделяют на активные (усиливающие) и неактивные (инертные). Активные наполнители (углеродистая сажа и белая сажа – кремнекислота, оксид цинка и др.) повышают механические свойства резин: прочность, сопротивление истиранию, твердость. Неактивные наполнители (мел, тальк, барит) вводятся для удешевления стоимости резины. В резиновую смесь 7-57-9003 вводится активный наполнитель – сажа.
Часто в состав резиновой смеси вводят регенерат – продукт переработки старых резиновых изделий и отходов резинового производства. Кроме снижения стоимости регенерат повышает качество резины, снижая ее склонность к старению.
6. Красители минеральные или органические вводят для окраски резин. Некоторые красящие вещества (белые, желтые, зеленые) поглощают коротковолновую часть солнечного спектра и этим защищают резину от светового старения.
1.1.3 Оборудование для производства РТИ
Смешение каучука с ингредиентами проводится в специальных аппаратах – резиносмесителях или вальцах резиносмесительных, в которых каучук перетирается вместе с ингредиентами. Вулканизирующий агент вводится в резиновую смесь в последний момент приготовления резиновой смеси во избежание преждевременной вулканизации [4].
Резиносмесители являются основным видом оборудования, применяемым для приготовления резиновых смесей и пластикации каучука. Резиносмеситель представляет собой закрытую камеру с вращающимися навстречу друг другу валками с фигурным профилем или машину червячного типа, в загрузочную воронку которой подаются в определенной последовательности все компоненты резиновой смеси.
Преимуществом резиносмесителей являются:
• герметизация рабочего процесса (в результате чего не просыпаются сыпучие компоненты, и отсутствует пылевыделение);
• более приятные условия перемешивания материала;
• высокая производительность;
• значительное сокращение продолжительности процесса смешения (создаваемое в смесительной камере давление позволяет производить смешение за 2,5-8 мин.);
• безопасность работы.
Кроме того, резиносмесители легко агрегируются с машинами для последующей обработки смеси; протекающий в них процесс поддается автоматизации.
Различают резиносмесители периодического и непрерывного действия. К резиносмесителям периодического действия относятся машины, у которых загрузка компонентов и выгрузка готовой смеси происходит периодически. Резиносмесителями непрерывного действия называют машины, у которых загрузка и выгрузка готовой смеси происходят непрерывно.
Резиносмесители периодического действия отличаются друг от друга размерами и объемом одновременно загружаемого материала, формой рабочей части роторов, частотой их вращения, мощностью привода и давлением на обрабатываемый материал в камере смешения.
В зависимости от способа охлаждения все резиносмесители делятся на две группы. К первой группе относятся машины с открытым охлаждением смесительной камеры, ко второй – с закрытым охлаждением.
Основными видами смесителей, применяемых в настоящее время, являются резиносмесители со свободным объемом камеры 250 л. Смесители, имеющие частоту вращения роторов около 20 об./мин., считаются тихоходными, а 40 об/мин. - скоростными.
В современной технологии для приготовления резиновых смесей вальцы используют ограниченно, они находят применение на предприятиях с малым объемом производства (ООО “Автокомплект и К” является именно таким предприятием), с большим ассортиментом изделий, для приготовления смесей на основе некоторых каучуков специального назначения (фторкаучуков, акрилатных каучуков и др.), а также для приготовления резиновых смесей с волокнистыми наполнителями.
Для получения резиновой смеси на вальцах каучук и другие ингредиенты загружают на валки, которые вращаются по направлению к зазору между ними. Слои каучука, соприкасающиеся с поверхностью валков, за счет сил адгезии и трения затягиваются в зазор между валками со скоростью, соответствующей окружной скорости валков. Каждый следующий слой каучука или резиновой смеси, соприкасающийся с предыдущим слоем, за счет когезионных сил также увлекается в зазор вальцов, но со скоростью, постепенно уменьшающейся по мере удаления этого слоя от поверхности валков. Таким образом, в пространстве над зазором на поверхности каждого из двух валков всегда имеется “запас” каучука или резиновой смеси, скорость движения слоев в котором постепенно убывает по мере удаления их от поверхности соответствующего валка.
На некотором расстоянии от минимального зазора слои материала встречаются, и часть смеси, не проходящая в зазор начинает обратно выталкиваться из межвалкового клина, образуя противоток, “вращающийся запас”, а слои материала, прилегающие к поверхности валков, затягиваются в зазор.
Это наблюдается лишь в том случае, когда силы трения, увлекающие смесь в зазор, превосходят когезионную прочность и силу внутреннего трения смеси.
В зоне “вращающегося запаса” наблюдаются наибольшие деформации сдвига, возникающие в резиновой смеси, а следовательно, и наибольшие напряжения сдвига, что обуславливает наиболее интенсивное смешение.
При смешении на вальцах ингредиенты внедряются в слой вращающегося запаса смеси, прилегающего к заднему валку вальцов, и поэтому концентрация ингредиентов всегда больше в поверхностном слое смеси, находящейся на переднем валке.
Режим смешения и оптимальный объем единовременной загрузки устанавливают в зависимости от состава смеси, свойств и физического состояния загружаемых материалов.
Температуру смеси при смешении на вальцах устанавливают в зависимости от свойств смеси; она не должна превышать температуру, при которой происходит активация вулканизирующей группы. Температуру смеси и рабочих поверхностей валков контролируют чаще всего игольчатой и лучковой термопарами.
Очень часто каучуки и регенерат загружают на вальцы при малом зазоре, который затем увеличивают.
Для повышения эффективности смешения необходимо:
• более равномерно распределять загружаемые сыпучие и жидкие ингредиенты по всей длине переднего валка;
• производить более частую подрезку смеси после введения всех ингредиентов и перевертывание полотна смеси на другую сторону, если можно подрезать механическими ножницами;
• пропускать полотно смеси через дополнительный валик для воздушного охлаждения;
• загружать ингредиенты, вводимые в небольших количествах, в виде паст, или так называемых композиций, которые более равномерно распределяются по всей массе смеси.
Важное значение при смешении на вальцах имеет порядок введения компонентов. Сначала на вальцы загружают каучук и обрабатывают до тех пор, пока он не станет проскальзывать на валках. Затем в смесь последовательно вводят диспергирующие агенты (жирные кислоты), ускорители активаторы вулканизации. Большое значение имеет порядок загрузки технического углерода и пластификаторов. Для лучшего диспергирования наполнители, как правило, загружают отдельными порциями. Так как пластификаторы снижают вязкость резиновой смеси и напряжения сдвига при ее деформации, их обычно вводят после наполнителей. Иногда для предотвращения чрезмерного увеличения жесткости смеси, расхода энергии и распорных усилий между валками пластификаторы добавляют в смеси после введения в них некоторой части наполнителей. Во избежание подвулканизации вулканизующие агенты обычно вводят в резиновую смесь в конце процесса смешения. Если вулканизующий агент плохо диспергируется в смеси, то его вводят в начале процесса смешения, а ускорители вулканизации в конце [5].
После введения ингредиентов смесь всегда подвергают тщательной гомогенизации (подрезают, скатывают в рулоны и подают в зазор между валками в другом месте). Наиболее хорошие результаты достигаются, если рулон смеси направлен в зазор перпендикулярно валкам, то есть концом рулона в зазор.