Билет 17

17.1 Переработка каучуков. Используемые материалы. Подготовка смесей к каландрованию

Каучуки –материалы, схожие по строению с полимерами, макромолекулы которых содержат двойную связь. Такая двойная связь дает основание для сшивки каучуков (вулканизации). Бывают натуральные и синтетические.

Вулканизуя вязкопластичный каучук, получают эластомер или вулканизованный каучук.

Термопластичные эластомеры – материалы, в которых поперечные связи при высоких температурах разрушаются, а при охлаждении вновь восстанавливаются.

Основные виды каучуков: натуральный каучук; бутадиеновый каучук; бутилкаучук; хлоропреновый каучук; каучук на основе сополимера этилена, пропилена и диенового мономера; фторкаучук; изопреновый каучук; бутадиен-нитрильный каучук; силоксановый каучук; бутадиен-стирольный каучук.

В отличии от полимеров каучуки перед их переработкой необходимо смешивать с гораздо большим количеством ингредиентов, чтобы получить формовочные массы, из которых можно бы было изготовить продукцию, обладающую необходимыми свойствами. Решающее значение – подготовка материала.

Основные добавки: технический углерод и светлые наполнители; пластикаторы и технологичные добавки; вулканизующие агенты; красители; порообразователи.

Сырой каучук перед смешением измельчается на специальных установках. Наиболее важным оборудованием являются закрытые смесители, вальцы и экструдеры. В закрытых смесителях ингредиенты смеси плунжером вдавливаются в смесительную камеру, к которой вращаются роторы, оснащенные смесительными лопастями. Качество смеси зависит от температурного режима, формы лопастей и числа оборотов роторов.

Для смешения натурального каучука требуется еще более значительное усилие, которое позволяет снизить вязкость до уровня, обеспечивающего хорошее распределение добавок – пластикация – процесс разрушения физической структуры каучука при повышенной температуре и/или под давлением.

В процессе смешения образуется тепло, которое освобождается системами охлаждения. Для окончательной обработки смеси, выгруженной из смесителя, используют вальцы, превращающие смесь в листы. Листы снимают с приемного валка, затем их разрезают, высушивают, охлаждают и складывают для последующего хранения.

При переработке большого количества смеси после закрытого смесителя устанавливают экструдер, который даполнительно гомогенизирует смесь. Экструдер может быть оборудован рукавной головкой (для плиточного каучука); плоскощелевыми головками и след за ними двухвалковыми формовочными каландрами. Если экструдер продавливает в смешенный материал сквозь решетку, а выходящие из него жгуты непрерывно срезаются (гранулируются), получают гранулы, а установка называется гранулятором. Далее в охлаждающую ванну, после чего может храниться несколько дней в силосах.

17.2. Экструзия, прессование и литье под давлением при переработке каучуков.

Экструзия. Экструдер в резиновой промышленности является одной ил наиболее важных формовочных машин. Его применяют производстве протекторов, конвертерных лент, профилей, шлангов, пластин, оболочек кабелей и других изделий. Экструдеры в процессе переработки каучука работают при повышенном давлении. Они способны работать с предварительно нагретым, так нехолодным материалом (экструдеры горячей и холодной подачи). Более распространена холодная подача — это связано с экономией энергии.

Для интенсификации процесса пластикации в экструдере холодной подачи предусмотрены: срезающие штифты цилиндра, поперечные проемы в витках шнека и др. Этим единый поток разделяется на несколько, чем достигается бережная и одновременно интенсивная пластикация.

Из-за значительного выделения тепла термостатированию цилиндра и шнека придается большое значение. Регулировка температуры выполняется водой или маслом. Контролируются температуры в стенке цилиндра, в головке и в шнеке.

Вулканизация экструдируемых смесей может осушествляться несколькими способами. С вулканизацией в паровой трубе (насыщенный пар при давлении от 4 до 23 бар и температуре от 151 до 220 *С), используется в производстве кабелей и шлангов, наибольшее значение имеют непрерывные методы вулканизации.

Вулканизация в жидких средах может быть использована практически для всех видов каучука. В качестве среды используются солевые смеси, которые нагреваются до температуры в 210-240 *С , что соответствует температурам вулканизации основных видов каучука.

При вулканизации горячим воздухом после предварительного СВЧ-нагрева стандартная технология сочетается с СВЧ-полем в туннелях длиной от 4 до 5 м. Такие установки занимают значительно меньшую площадь, а сам процесс экономичен, он позволяет обеспечить равномерный нагрев толстостенных изделий. Вместо СВЧ-поля с участком горячего воздуха может быть совмещен цилиндрический срезающий зазор, который имеет собственный привод и нагревает экструдируемую смесь в течение нескольких секунд. Распространена чистая вулканизация горячим воздухом и установках непрерывного действия. Она происходит при очень высоких скоростях воздуха и используется в производстве профилей, не имеющих большой разницы н поперечном сечении.

Прессование. Методом прессования изготавливаются технические детали, шины для автомобилей и конвейерные ленты. В этом случае мат-риал попадает в пресс-форму в виде заготовки. Этапы цикла прессования:

• -загрузка заготовки.

• Формовании + вулканизация (с отводом газов);

• извлечение изделия из пресс-формы.

Предварительный нагрев заготовки происходит в высокочастотном переменном ноле или с помощью инфракрасного излучения. Используются гидравлические многоэтажные и кривошипно-рычажные прессы. При использовании многоэтажные прессов формы с заготовками (вручную) укладываются между его обогреваемыми плитами. На кривошипно-рычажные прессах жестко соединены с плитами нагрева пресса.

Заготовка, чаще всего изготавливаемая вручную, после смыкания пресс-формы через диафрагму из бутилкаучука раздувается горячей водой или насышенным парном (200 "С) и затем прижимается к стенке пресс-формы, имеющей рисунок протектора шины (d 20-30 бар) Время нагрева в зависимости от размера шины колеблется от 12 до 60мин.

При изготовлении изделий из резины применяется также литьевое прессование. Один из самых простых вариантов литьевого прессования заключается в использовании «переводных» пресс –форм.

Верхняя часть пресс-формы чаще всего оборудована цилиндрической\прямоугольной приемной камерой для загрузки смеси. Площадь прессования приемной камеры как минимум на 50 % больше, чем площадь всех поверхностей калибров(гнезд пресс-формы) и площадей всех разводящих каналов. Это обеспечивает достаточное давление смыкания пресс-формы при закрытии пресса.

За счет больших контактных поверхностей .загруженная смесь в достаточной степени предварительно нагревается обогреваемой пресс-формой. Смесь с небольшим избытком вручную загружается в виде предварительно разрезанной пластины (реже таблетки). затем устанавливается подходящий поршень, и пресс смыкается Через каналы, связанные с гнездами, смесь впрыскивался кратчайшим путем. Размыкание пресс-формы и извлечение из нее изделий осуществляется вручную.

Если для литьевого прессовании используются простые прессы, все части вулканизационной пресс-формы смонтированы в них жестко.

Другой тип пресс-формы оборудован смыкающим поршнем с цилиндрической приемной камерой. После смыкании пресс-формы смесь из камеры через распределитель, вдавливается в гнезда формы гидравлическим поршнем.

Современные литьевые прессы заполняют камеру, а иногда и непосредственно гнезда, с помощью шнека или поршня со шнековой пластикацией. Формование, выполняемое на этих прессах, уже практически не отличается от литья под давлением.

Литье под давлением. Переработка каучука литьем под давлением является наиболее автоматизированным методом формования. Особенности, отличающие этот метод от литья под давлением термопластов:

• большая вязкость смеси;

• меньшая зависимость вязкости от температуры;

• температурный режим в материальном цилиндре должен предотвращать преждевременную вулканизацию;

• для ускорения вулканизации, смесь нагревается до 180 220 С.

Используются также поршневые литьевые машины с предварительной шнековой пластикацией. применяются винтовые шнеки со вспомогательными средствами загрузки.

В этом случае процессы впрыска и пластикации разделены.что позволяет оптимизировать каждый из них в отдельности.

Поскольку вынужденное время ожидания при полной вулканизации резиновых изделий с толстыми стенками зачастую может составлять более 5 минут, экономически целесообразно использовать литьевые машины с ротационным столом. Большая часть литьевых машин для перера6отки каучука представляет собой вертикальные технологические установки.