Технологии производства формовых резинотехнических изделий

Федеральное агентство по образованию

 

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

 

Специальность

кафедра естественных наук

 

 

 

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

 

На тему:

Технологии производства формовых резинотехнических изделий

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2009

 

РЕФЕРАТ

 

Пояснительная записка содержит листов, таблиц, рисунков, 1 схему, литературных источников, 4 приложения, 8 чертежей формата А1.

ФОРМОВЫЕ РТИ, ЧЕХОЛ ЗАЩИТНЫЙ ТЯГ РУЛЕВОЙ ТРАПЕЦИИ, УСКОРИТЕЛЬ, ПЛАСТИФИКАТОР, ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ ПЫЛЕУЛОВИТЕЛЬ, СНИЖЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ НАПРЯЖЕННОСТИ.

Цель работы:

Усовершенствование технологии производства формовых резинотехнических изделий с целью снижения экологической напряженности.

В дипломной работе проведен анализ литературы по технологии производства резинотехнических изделий и выбран способы снижения экологической напряженности на предприятии, используя в технологии ускорители с меньшей пылящей способностью, усовершенствованные пластификаторы и применяя гидродинамический пылеуловитель в наиболее запыленных цехах.

В дипломном проекте разработана технологическая схема производства формовых РТИ с элементами автоматизации, КИПиА.

Проведены материальные расчеты, расчет оборудования, тепловые, энергетические и транспортные расчеты.

Предусмотрены мероприятия по безопасному ведению технологического процесса и рассмотрены вопросы по охране окружающей среды и переработке отходов.

Доказана экологическая и экономическая эффективность предлагаемых решений.

 

THE ABSTRACT

 

The Explanatory note contains of sheets, tables, figures, references, 4 appendices, 8 drawings of format А1.

SHAPED RTI, the COVER PROTECTIVE DRAFTS of the STEERING TRAPEZE, the ACCELERATOR, SOFTENER, the HYDRODYNAMICAL DEDUSTER, DECREASE in ECOLOGICAL INTENSITY.

The purpose of work:

Improvement of the "know-how" shaped RTI products with the purpose of decrease in ecological intensity. In degree work the analysis of the literature under the "know-how" резинотехнических products is lead and chosen ways of decrease in ecological intensity at the enterprise, using in technology accelerators with smaller пылящей the ability, the advanced softeners and applying a hydrodynamical deduster in the most dusty shops.

In the degree project the technological scheme of manufacture shaped RTI with elements of automation, KIPiA is developed.

Material calculations, calculation of the equipment, thermal, power and transport calculations are lead.

Actions on safe conducting technological process are stipulated and questions on preservation of the environment and processing of waste are considered.

It is proved ecological and economic efficiency of offered decisions.

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение

1 Технологический  раздел

1.1 Информационный анализ с целью выбора технического решения

1.1.2 Добавки резиновых смесей

1.1.3 Оборудование для производства РТИ

1.2 Патентные исследования

1.3 Характеристика исходного сырья, вспомогательных материалов и

  готовой продукции

1.4 Описание технологического процесса

1.5 Основные параметры технологического процесса

1.6 Техническая характеристика основного технологического

  оборудования

1.7 Технологические расчеты

1.7.1 Материальные расчеты

1.7.2 Расчет основного технологического оборудования

1.7.3 Теплоэнергетические расчеты

1.7.4 Транспортные расчеты

2. Безопасность  проекта

3. Экологическая экспертиза проекта

4. Автоматика

5. Организационно-экономический раздел

Заключение

Список использованной литературы

Приложения

 

Введение

 

В настоящее время производство резиновых изделий имеет тенденцию к увеличению. Индекс производства резиновых и пластмассовых изделий в России в 2006 году составил (по сравнению с прошлым годом) 120,2%, в том числе индекс производства резиновых изделий – 99,8%.

 Резинотехнические изделия  нашли свое применение во многих  отраслях промышленности, таких  как: машиностроение, горнодобывающая  промышленность, железнодорожное дело  и т.д. Ассортимент вырабатываемой  резинотехническими предприятиями  продукции масштабен и с каждым  годом совершенствуется. Это всевозможные  ремни, чехлы, втулки, уплотнители, прокладки  и многое другое.

Оборудование и технологии, применяемые на большинстве росийских предприятий давно уже устарели. Ввиду данной причины, производительность низкая, велика доля брака, осуществляются выбросы вредных веществ в атмосферу, себестоимость продукции высока и т.д.

ООО “Автокомплект и К” одно из нескольких балаковских предприятий, основной деятельностью которого является производство резинотехнических изделий. Анализ технологии, внедренной на данном предприятии показал, что ООО “Автокомплект и К” не осуществляют очистки отходящих газов, которые содержат, как результат побочных реакций, всевозможные вредные вещества, такие как: стирол, хлоропрен, метилэтилкетон, предельные углеводороды и др. Помимо газообразных продуктов, выбросы в атмосферу содержат взвешенную пыль серы и технического углерода. Данные вещества вызывают не только аллергические реакции, но и поражают центральную нервную систему работников предприятия, а также негативно воздействуют на окружающую природную среду.

Целью дипломного проекта является снижение экологической напряженности предприятия ООО “Автокомплект и К”.

 

1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

 

1.1 Информационный анализ с целью  выбора технического решения

 

1.1.1 Сырье для получения резинотехнических  изделий

Основой любой резины служит каучук натуральный или синтетический, который и определяет основные свойства резинового материала.

Синтетический каучук в промышленном масштабе впервые получен в 1931 году в СССР по способу Лебедева. На полузаводской установке было получено 260 кг синтетического каучука из дивинила, а в 1932 году впервые в 1932 году впервые в мире осуществлен его промышленный синтез. В Германии каучук был синтезирован в 1936-1937 годах, а в США – в 1942 году.

Натуральный каучук (НК) является полимером изопрена (С5Н8)n. Он растворяется в жирных и ароматических растворителях (бензине, бензоле, сероуглероде и др.), образуя вязкие растворы, применяемые в качестве клеев. При нагреве выше 80-1000С каучук становится пластичным и при 2000С начинает разлагаться. При температуре -700С НК становится хрупким. Обычно НК аморфен, однако при длительном хранении возможна его кристаллизация. Для получения резины НК вулканизуют серой. Резины на основе НК отличаются высокой эластичностью, прочностью, водо- и газонепроницаемостью, высокими электроизоляционными свойствами.

Синтетический каучук бутадиеновый (дивинильный) (СКБ), формула полибутадиена (C4Н6)n. Он является некристаллизующимся каучуком и имеет низкий предел прочности при растяжении, поэтому в резину его основе необходимо вводить усиливающие наполнители. Морозостойкость бутадиенового каучука невысокая (от -40 до -450С). Он набухает в тех же растворителях, что и НК.

Стереорегулярный дивинильный каучук (СКД) по основным техническим свойствам приближается к НК. Дивинильные каучуки вулканизуются серой аналогично НК.

Бутадиенстирольный каучук (СКС) – получается при совместной полимеризации бутадиена (С4Н6) и стирола (СН2=СН-С6Н5). Это самый распространенный каучук общего назначения.

В зависимости от процентного содержания стирола каучук выпускают нескольких марок: СКС-10, СКС-30, СКС-50. Свойства каучука зависят от содержания стирольных звеньев. Так, например, чем больше стирола, тем выше прочность, но ниже морозостойкость.

Синтетический каучук изопреновый (СКИ) – продукт полимеризации изопрена (С5Н8). Получение СКИ стало возможным в связи с применением новых видов катализаторов. По строению, химическим и физико-химическим свойствам СКИ близок к натуральному каучуку. Промышленностью выпускаются каучуки СКИ-3 и СКИ-ЗП, наиболее близкие по свойствам к НК.

Бутадиеннитрильный каучук (СКН) – продукт совместной полимеризации бутадиена с нитрилом акриловой кислоты;

 

-СН2-СН=СН-СН2-СНСN-

 

В зависимости от состава каучук выпускают следующих марок: СКН-18, СКН-26, СКН-40. Зарубежные марки: хайкар, пербунан, буна-N и др. Присутствие в молекулах каучука группы CN сообщает ему полярные свойства. Чем выше полярность каучука, тем выше его механические и химические свойства и тем ниже морозостойкость. Вулканизуют СКН с помощью серы. Резины на основе СКН обладают высокой прочностью, хорошо сопротивляются истиранию, но по эластичности уступают резинам на основе НК, превосходят их по стойкости к старению и действию разбавленных кислот и щелочей.

Полисульфидный каучук или тиокол образуется при взаимодействии галоидопроизводных углеводородов с многосернистыми соединениями щелочных металлов:

 

-СН2-СН2-S2-S2-

 

Тиокол вулканизуется перекисями. Присутствие в основной цепи макромолекулы серы придает каучуку полярность, вследствие чего он становится устойчивым к топливу и маслам, к действию кислорода, озона, солнечного света. Сера так же сообщает тиоколу высокую газонепроницаемость (выше, чем у НК), поэтому тиокол – хороший герметизирующий материал. Механические свойства резины на основе тиокола невысокие.

Также существуют акрилатные, фторсодержащие каучуки, синтетический каучук теплостойкий, бутилкаучук, полиуретановые каучуки и др.

Для получения резиновой смеси 7-57-9003 используют хлоропреновый каучук, на основе которого производят маслобензостойкие резины.

Наирит является отечественным хлоропреновым каучуком. Хлоропрену соответствует формула СН2=ССl-СН=СН2. Вулканизация может проводиться термообработкой даже без серы, так как под действием температуры каучук переходит в термостабильное состояние.

Хлоропен – бесцветная жидкость, кипящая при 590С. Он самопроизвольно легко полимеризуется, образуя сначала пластическую массу, сходную с невулканизированным каучуком, а в дальнейшем – твердый продукт:

 

СН2=СН-ССl=СН2 + СН2=СН-ССl=СН2 + СН2=СН-ССl=СН2 +...→

→ ...СН2-СН=ССl-СН2-СН2-СН=ССl-СН2- ... –СН2-СН=ССl-СН2-...

 

Такое строение доказывается тем, что при окислении этого вида синтетического каучука образуется янтарная кислота, формула которой СООН-СН2-СН2-СООН. Места разрыва углеродной цепи показаны на схеме пунктиром.

Резины на основе наирита обладают высокой эластичностью, вибростойкостью, озоностойкостью, устойчивы к действию топлива и масел, хорошо сопротивляются тепловому старению, так как окисление каучука замедляется экранирующим действием хлора на двойные связи.

За рубежом полихлоропреновый каучук выпускается под названием неопрен, пербунан-С и др.

 

1.1.2 Добавки резиновых смесей

Для улучшения физико-механических свойств каучука вводятся различные добавки (ингредиенты). Таким образом, резина состоит из каучука и ингредиентов, рассмотренных ниже:

1. Вулканизирующие вещества (агенты) участвуют в образовании пространственно-сетчатой структуры вулканизата. Обычно в качестве таких веществ применяют серу и селен, для некоторых каучуков перекиси.

2. Ускорители процесса вулканизации; полисульфиды, оксиды свинца, магния и другие влияют как на режим вулканизации, так и на физико-механические свойства вулканизатов. Ускорители проявляют свою наибольшую активность в присутствии оксидов некоторых металлов (цинка и др.), поэтому в составе резиновой смеси активаторами. [1].

В качестве ускорителя вулканизации в процессе изготовления резиновой смеси 9003, как уже приводилось ранее, используются дифенилгуанидаин и тиазол (альтакс).

Введение минерального масла в суспензию ускорителей вулканизации резин дифенилгуанидаина и бензтиазолдисульфида в количестве до 4% к сухому продукту и при оптимальной влажности паст (40 и 45% соответственно) позволяет увеличить насыпную плотность гранул до 425 кг/м3 и подавить пылящую способность продуктов.

Уплотнение гранул способствует уменьшению пыления в процессе применения и рациональному использованию тары и транспортных средств. Уплотнение их возможно как подбором оптимального отношения длины к диаметру, так и применением пластифицирующих добавок, которые не ухудшали бы показатели качества уплотняемого продукта, и еще лучше, если они применяются в резиновой смеси.

Известно, что трансформаторное и вазелиновое масла весьма эффективно работают в снижении пылящей способности и красителей.

В технологии резин в резиновую смесь вводят пластификаторы в количестве от 2 до 15% от массы каучука. В качестве пластификатора служат минеральные масла. Ранее было показано, что введение 1,5-2% трансформаторного или вазелинового масел к массе сухого продукта полностью подавляет пылящую способность порошка дифенилгуанидина – ускорителя вулканизации резин. Кроме того, они снижают пожаро- и взрывоопасность пылевоздушных смесей: минимальная энергия зажигания возрастает с 9,3 до 21 МДж, а нижний предел воспламенения с 37 до 58 г/м3. Это дает возможность сушить пасту дифенилгуанидина в потоке воздуха без разбавления его инертным газом. Образцы обеспыленного порошка дифенилгуанидина успешно прошли испытания в резиновой смеси.

Ускорители вулканизации резин вводят в виде порошка или гранул. На рынке ускорителей резин имеется потребность в дибензтиазолдисульфиде (тиазол 2МБС) в виде гранул Ш 2,5 мм с насыпной плотностью на уровне 400 кг/м3. Выпускаемый российской промышленностью тиазол 2МБС имеет насыпную плотность 150-180 кг/м3.