Технологии производства формовых резинотехнических изделий

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.

Изменение последовательности введения компонентов при смешении может привести к существенному изменению технологических свойств резиновой смеси и свойств вулканизатов. Оптимальный режим смешения определяют для каждого состава резиновой смеси и заносят в техническую документацию.

Готовую резиновую смесь, состоящую из каучука, вулканизирующего агента, ускорителя вулканизации, активатора, наполнителей, стабилизатора и т.п., направляют на завершающий процесс резинового производства – вулканизацию. Вулканизацию проводят или после формования из резиновой смеси соответствующих изделий, или одновременно с процессом формования изделий. Вулканизация протекает при нагревании [6].

Оборудованием для процесса вулканизации выступают различные гидравлические пресса, на которых устанавливается технологическая оснастка – пресс-форма, состоящая из двух полуформ.

Заготовка резиновой смеси расплавляется под действием давления, по литниковым каналам затекает в оформляющую полость пресс-формы и резина принимает форму изделия [7].

В процессе изготовления формовых резинотехнических изделий, как и на любом химическом предприятии, образуются различные вредные вещества, они негативно воздействуют как на окружающую природную среду, так и на организм человека, поэтому существуют различные очистные сооружения для их нейтрализации, улавливания (пыль серы, сажи).

Для улавливания взвешенной пыли используют, например, гидродинамический пылеуловитель (рис. 1.1), содержащий корпус 1 с входным 10 и 11 выходным 12 патрубками, резервуар 2 с жидкостью и с регулятором уровня 8 жидкости, фазосмеситель 4, состоящий из наклонных лопаток 3 с перегородками и двух слоев парных вогнутых пластин 7, симметричных относительно оси аппарата, и одной центральной пластины 6, а также каплеуловитель 5 и устройство для удаления шлама 9.

В верхних слоях жидкости размещен вибратор 13, закрепленный к корпусу посредством упругой перфорированной мембраны 14. Вибратор выполнен по форме сечения, вписанного в размеры резервуара 2 с жидкостью.

Гидродинамический пылеуловитель работает следующим образом: запыленный газовый поток поступает в корпус 1 через патрубки 10 и 11 и увлекает жидкость в канал (импеллер) между наклонными лопатками 3. Часть капель из образующейся газожидкостной смеси прижимается воздухом к вогнутой части пластин 7 и отбрасывается затем на перегородки, остальная часть увлекается воздухом через зазоры между этими пластинами в верхнюю часть корпуса, где окончательно отклоняется пластиной 6. Очищенные газы, пройдя каплеуловитель 5, выбрасываются в атмосферу, а вода вместе с уловленной пылью стекает в шламоприемник 9.

 Необходимый уровень жидкости  в аппарате поддерживается регулятором 8. В верхних слоях жидкости  размещен вибратор 13, закрепленный  к корпусу 1 посредством упругой  перфорированной мембраны 14, который  увеличивает поверхность взаимодействия  газожидкостной взвеси с пылью  созданием виброкипящего слоя  в верхних слоях жидкости, что  приводит к более интенсивному перемешиванию газа и жидкости.

Аппарат может быть применен для очистки от тонкой фракции пыли и увлажнения воздуха в вентиляционных установках и установках кондиционирования воздуха, а также при улавливании туманов, хорошо растворимой пыли, а так же при совместном протекании процессов пылеулавливания, охлаждения газов и их абсорбции.

Эффективность конструкции аппарата увеличивается за счет большей поверхности газожидкостной взвеси, путем применения вибропсевдоожиженного слоя в жидкости и составляет в вышеуказанных процессах и при улавливании пылевых частиц размером больше 5 мкм порядка 92...95% [8].

Вывод: Информационный анализ показал, что для снижения экологической напряженности на предприятии ООО «Автокомплект и К» целесообразно использовать следующие технические решения:

1) внедрить аналоги ускорителей вулканизации тиазола и дифенилгуанидина, имеющие большую насыпную плотность в сравнении с уже используемыми, что приводит к снижению запыленности в цехах, как следствие снижаются потери сырья и рационально используется тара;

2) замена пластификатора дибутилфталата на новый дибутилфталат, изготовленный на основе отходов спиртового производства, что, помимо снижения себестоимости продукции и увеличению показателей качества, способствует улучшению экологии окружающей среды и расширению ассортимента пластификаторов;

3) установить в цехе составления навесок ингредиентов, хранения сырья гидродинамический пылеуловитель с большей поверхностью газожидкостной взвеси, путем применения вибропсевдоожиженного слоя в жидкости и составляет в вышеуказанных процессах и при улавливании пылевых частиц размером больше 5 мкм порядка 92...95%.

 

1.2 ПАТЕНТНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

 

Задача патентных исследований: поиск новых аналогов состава резиновой смеси и очистных установок с целью снижения экологической напряженности на предприятии.

Поиск проведен по следующим материалам:

 

Предмет поиска Цель поиска информации  Страны поиска Классификационные индексы МПК7 Наименование источников информации, по которым проводится поиск научно-техническая документация патентная документация

Состав резиновой смеси

Пылеуловитель

Очистка газов Снижение экологической напряженности на предприятии Российская Федерация С08К 5/00

С08L 9/00

С08J 7/00

В01D45/0

В01D47/0

В01D53/0

А47L 9/00 1. «Химическая промышленность» с № 1 2000 г. по № 3 2007 г. www.fips.ru с 1998 по 2007 г.г.

 

Патентная документация отобрана для следующего анализа:

1. Пат. 2144931 Российская Федерация, МПК7 С 08 L 9/00, С 08 К 5/00. Композиция на основе 4-нитрозодифениламин для модификации резиновых смесей и резин и стабилизации резин и способ ее получения/ Мартынов Н.В.; заявитель Мартынов Н.В.; патентообладатель ТОО НВП «Химтех». - № 98100834/04; заявл. 22.01.98; опубл. 27.01.00//www.fips.ru.

Изобретение относится к композиции на основе 4-нитрозодифенилатна, применяемой для модификации и стабилизации каучуков, резиновых смесей и резин. Композицию получают нейтрализацией соли щелочного металла 4-нитрозодифениламина минеральной кислотой или диоксидом углерода при перемешивании. Суспензию нагревают до 550С. Вводят целевую добавку, смесь охлаждают до 120С и сушат. Целевая добавка придает композиции свойства: не комковаться, не окрашивать кожу работающих. Сохраняется модифицирующая эффективность и увеличивается стабилизирующая эффективность композиции для резиновых смесей и резин [7].

2. Заявка 2001111622 Российская Федерация, МПК7 С 08 К 5/00. Модификатор для резиновых  смесей (варианты) и способ его  получения (варианты)/Кузнецов А.А.; заявитель ОАО «Химпром». - № 2001111622/04; заявл. 30.08.00; опубл. 10.08.03//www.fips.ru.

Модификатор для резиновых смесей на основе ненасыщенных каучуков, включающий 1,4-бис(трихлорметил)бензол и целевые добавки, отличающийся тем, что в качестве целевых добавок содержит твердые парафины, хлорированный поливинилхлорид и триалкил(арил)фосфат или смесь триалкил(арил)фосфатов при следующем соотношении компонентов, масс.%:

1,4-бис(трихлорметил)бензол 87,0-94,0

Твердые нефтяные парафины 0,8-3,7

Хлорированный поливинилхлорид 5,0-9,0

Триалкил(арил)фосфат или смесь фосфатов 0,2-0,3 [9].

3. Заявка 2230077 Российская Федерация, МПК7 С 08 J 7/00. Способ модификации  резин/ Пятов И.С.; заявитель Пятов  И.С. - № 2002111399/04; заявл. 27.11.03, опубл. 10.06.04//www.fips.ru.

Изобретение относится к технологии резинотехнических изделий – к способу поверхностной и объемной модификации резины. Способ включает введение в состав резиновой смеси и заключительную обработку готового изделия фторсодержащим веществом – смесью фтора с инертным газом или смеси фтора и кислорода с инертным газом.

Модифицирующие добавки выбирают из групп: порошок оксида металла, порошок карбида металла, дисперси политетрафторэтилена в минеральном масле, фторированный эфир, фторированный спирт-теломер, парафин в количестве 0,2-40,0 масс.ч.

Возможно проводить заключительную обработку изделия при концентрации фтора 5-25 об.% в смеси с инертным газом 1-24 часа при 15-600С.

Технический результат состоит в повышении био- и химической стойкости изделий [10].

4. Пат. 2255944 Российская Федерация, МПК7 С 08 К 5/00, С 08 L 21/00. Пластификатор для резин на основе полярных каучуков/ Шутилин Ю.Ф.; заявитель Шутилин Ю.Ф., патентообладатель ГОУВПО Воронежская государственная технологическая академия. - № 2004113705/04; заявл. 05.05.04; опубл. 10.07.05//www.fips.ru.

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к пластификатору для резиновых смесей на основе полярных каучуков.

Ближайшим аналогом является статья (Болотина Л.М., Нагаткина Г.И., Куценко А.И. “Получение дибутилфталата и дебутилсебацината в присутствии тетрабутоксититана”, Химическая промышленность, 1978 № 8), в которой описана методика получения пластификатора, в частности, дибутилфталата. Данный пластификатор получали реакцией этерификации бутилового спирта с фталевым ангидридом в присутствии катализатора – тетрабутоксититана при атмосферном давлении. Также были выбраны оптимальные параметры синтеза дибутилфталата – мольные соотношения бутанол:фталевый ангидрид и оптимальная температура реакции этерификации.

Недостатком мономолекулярного дибутилфталата является недостаточно эффективное воздействие на композиционно неоднородные каучуки.

Задачей изобретения является получение платификатора из отходов производства этилового спирта в виде соединений с разной длиной молекул, который мог бы пластифицировать различные композиционно неоднородные макромолекулы полярных полимеров.

Поставленная задача достигается тем, что получают пластификатор для резин на основе полярных каучуков, полученный воздействием спирта, фталевого ангидрида и катализатора тетрабутоксититана, новым является то, что в качестве спирта используют отходы спиртового производства – смесь спиртов этилового, изобутилового и изоамилового, полученную в результате предварительной перегонки высокомолекулярных отходов производства этилового спирта при следующем соотношении компонентов, масс.%:

• смесь спиртов этилового, изобутилового, изоамилового – 65,79;

• фталевый ангидрид – 32,89;

• тетрабутоксититан – 1,32.

Технический результат заключается в том, что полученный пластификатор обеспечивает пластификацию полярных полимеров типа бутадиен-нитрильных, хлоропреновых, акрилатных, карбоксилатных, фторкаучуков и др., в отличие от широко известного дибутилфталата, и заключается в снижении вымывания пластификатора из вулканизатов, а также в улучшении экологии окружающей среды и расширении ассортимента пластификаторов.