ГОУ СПО ЯО «Ярославский промышленно-экономический колледж»

Рабочая тетрадь

для выполнения лабораторных и практических работ

по дисциплине: «Процессы химических Технологий».

для специальности: 151031 - Монтаж и техническая эксплуатация промышленного оборудования

Для 3 курса

студента: Назарова А.С.

СОДЕРЖАНИЕ

Рабочая тетрадь разработана для студентов 3 курса дневного отделения специальности 220301 «Автоматизация технологических процессов» и рекомендуется к использованию при выполнении лабораторных и практических работ по дисциплине «Основы технологии отрасли». 6

Лабораторная работа № 3 16

Определение “Кольцевого модуля” (ГОСТ 421 – 76) 16

Цели и задачи работы: 16

Сущность метода испытания 16

Образцы для испытания 16

Эскиз образца 16

Оборудование для испытания 16

Порядок выполнения работы. 17

Результаты испытания 17

Таблица 17

Лабораторная работа № 4 17

Определение твёрдости по Шору А. 18

Цели и задачи работы: 18

Сущность метода испытания 18

Образцы для испытания 18

Эскиз образца 18

Оборудование для испытания 18

Порядок выполнения работы. 18

Таблица 19

Вывод: резина шифра РТ1,20’150°с имеет среднею твердость 57,93 19

1 19

Лабораторная работа №5 19

Определение эластичности резин по отскоку 20

Цели и задачи работы: 20

Сущность метода испытания 20

Образцы для испытания 20

Эскиз образца 20

Оборудование для испытания 20

Упругомер УМР-2 20

Порядок выполнения работы. 20

Результаты испытания 21

Таблица 21

Вывод: резина шифра РТ1,20’150°с имеет высокую эластичность по отскоку 21

Лабораторная работа № 6 21

Определение пласто-эластических свойств на пластометре ПСМ – 2 22

Цели и задачи работы: 22

Сущность метода испытания 22

Оборудование и материалы: 22

Образцы для испытания 23

Эскиз образцов 23

Оборудование для испытания 23

Порядок выполнения работы. 24

Расчётные формулы 25

P =, 25

S =. 25

R =. 25

R' = h₀ – h₁. 25

R" =. 25

Результаты испытания 25

Таблица 25

Лабораторная работа № 7 26

Определение упруго – прочностных свойств при растяжении (ГОСТ 270 – 75) 26

Цели и задачи работы: 26

Образцы для испытания: 26

Оборудование для испытания: 26

Расчётные формулы: 28

Условная прочность образцов лопаток f_p, МПа (кгс/см²) 28

Результаты испытания 29

Таблица 29

Пластикация натурального каучука. 30

Цели и задачи работы: 30

Оборудование и материалы: 30

Образцы для испытания: 30

Оборудование для испытания 30

Расчётные формулы: 31

Результаты испытания 32

Таблица 32

Лабораторная работа № 9 33

Экструзия ( шприцевание) резиновых смесей 33

Цели и задачи работы: 33

Сущность метода испытания 33

Оборудование и материалы: 33

Образцы для испытания 33

Для проведения работы используется резиновая смесь в количестве 1,0 – 1,5 кг. 33

Оборудование для испытания 34

Для шприцевания применяют червячную машину. 34

Порядок выполнения работы. 34

3) профилирующие детали устанавливают в головке червячного пресса 34

Расчётные формулы 34

Где: b₀ – толщина и ширина профиля до усадки, мм 35

Q = 60·W·g·a. 35

Результаты испытания 35

Таблица 35

Вывод: Выполнено в полном объеме. 35

Лабораторная работа № 10 36

Вулканизация в гидравлических прессах. 36

Цели и задачи работы: 36

Оборудование и материалы: 36

пресс гидравлический 36

ванна охладительная 36

ключ для открывания форм 36

нож для закроя заготовок 36

ножницы для обрезки выпрессовок 36

толщиномер ручной 36

часы режимные 36

формы вулканизационные 36

шаблоны для закроя 36

резиновая смесь 36

бумага для этикеток 36

Образцы для испытания: 36

Для вулканизации применяют вальцованные или каландрованные резиновые смеси определенного калибра, из которых вырезают по шаблону заготовки для вулканизации. 36

36

Оборудование для испытания: 36

Для проведения процесса вулканизации применяют рамный гидравлический вулканизационный пресс с электрообогревном. 36

Применяемое для вулканизации оборудование, работающее под повышенным давлением и состоящее из ряда движущихся узлов, должно использоваться при строгом соблюдении правил техники безопасности. 36

Порядок выполнения работы. 37

В гнёзда форм закладывается резиновая смесь, и кладут в гидравлический пресс. Перед этим на резиновую смесь прикрепляют бумажку с временим вулканизации (10;20;30 минут). После выгрузки изделия охлаждают на воздухе или в ванне с холодной водой, а затем обрезают выпрессовки при помощи обрезной машины или ножниц. 37

По окончанию работы пресс – формы очищают и протирают мягкой тряпкой, закрывают и укладывают на стеллаж. 37

Расчётные формулы 37

Производительность гидравлического пресса рассчитывается по формуле: 37

P’ =, 38

Где: P – усилие пресса, МПа 38

Где: b₀, l₀, h₀ – ширина, высота и длина гнезда, мм 38

Результаты испытания 38

Таблица 38

1.Расчет производственного рецепта

2.Разработка рецепта по требованиям

3.Определение кольцевого модуля

4.Определение твердости по Шору

5.Определение эластичности по отскоку

6.Определение пласто-эластических свойств каучуков

7.Определение упруго-прочностных свойств при растяжении

8.Пластикация НК на вальцах

9.Экструзия резиновых смесей

10.Вулканизация в гидравлических прессах

11.Расчет потребного количества оборудования

Введение

Рабочая тетрадь разработана для студентов 3 курса дневного отделения специальности 220301 «Автоматизация технологических процессов» и рекомендуется к использованию при выполнении лабораторных и практических работ по дисциплине «Основы технологии отрасли».

В результате изучения дисциплины студенты должны

Знать:

- марки и название натуральных и синтетических каучуков;

- технологические и технические свойства каучуков и область их применения;

- классификацию ингредиентов и их назначение;

- основные технологические процессы производства;

Уметь:

- рассчитать рецепт и дать его обоснование;

- рассчитать количество оборудования для выполнения программы;

- определять основные эксплуатационные свойства резин.

При выполнении лабораторных работ соблюдают следующий порядок работы с тетрадью:

1. Вначале изучается цель работы, порядок и методика выполнения работы.

2. Изучается техника безопасности для конкретной работы;

3. После сдачи теоретических основ выполнения работы преподавателю или лаборанту работа выполняется в соответствии с инструкцией;

4. Результаты исследований вносятся в таблицы, если необходимо, строятся графики и проводятся расчеты;

5. Записывается вывод по работе.

6. Студенты отвечают на контрольные вопросы и готовятся к сдаче отчета преподавателю.

При выполнении практических работ:

1. Вначале изучается цель работы, порядок и методика выполнения работы.

2. В соответствии с заданием, выполняется работа и результаты заносятся в таблицы

3. Записывается вывод по работе.

4. Студенты отвечают на контрольные вопросы и готовятся к сдаче отчета преподавателю.

Практическая работа №1

Расчет производственного рецепта

Цель занятия :

-освоить методику расчета производственного рецепта

Изготовление резиновых смесей производится по рецептам, представляющим собой перечень ингредиентов с указанием их количеств.

Компоненты в рецепте резиновой смеси рекомендуется перечислять в определенной последовательности, После содержания каучука должно указываться содержание серы, затем ускорителей, активаторов, противостарителей, наполнителей, мягчителей и ингредиентов специального назначения.

Существует несколько форм записи рецептов, в которых количества компонентов могут быть выражены различным образом:

-в массовых частях на 100 масс. ч. каучука

-в процентах от массы всей резиновой смеси

-в объемных частях от объема всей резиновой смеси

-в объемных процентах

-в килограммах на одну заправку

Последняя форма рецепта называется производственным или рабочим рецептом. Чаще применяют 1, 2 и 5 форму записи рецепта, причем первая форма рецепта – в массовых частях на 100 масс. ч. каучука – является основной.

В результате проделанной работы студенты должны:

Знать:

-методику расчета производственного рецепта

Уметь:

-рассчитать производственный рецепт

ЗАДАНИЕ :

1.Расчет производственного рецепта в классе под руководством преподава-

теля

2.Расчет производственного рецепта по индивидуальным ( групповым) зада-

ниям в классе

Форма записи рецепта

Таблица

Наименование компонента	Массов части На 100 м ч каучука	Массов проценты %	Плотность компонентов кг/ м3	Объем части м3	Объем проценты %	Плотность резины кг/ м3	Объем рабочий М3	Коэф перес-чета	Рабочая навеска компонента кг
Наирит КР-50	60	17,64706	1210	0,049587	20,87703	1204,1192	0,9	3,789	227,34
СМС-30ФРКМ-15	40	11,76471	930	0,043011	18,10839				151,56
Сера	1	0,294118	2070	0,000483	0,203391				3,789
Белила цинковые	3	0,882353	5470	0,000548	0,230907				11,367
Колоин	45	13,23529	2500	0,018	7,578361				170,505
Мел	45	13,23529	2900	0,015517	6,53307				170,505
ТУ П-324	60	17,64706	1860	0,032258	13,58129				227,34
ТУ П-803	20	5,882353	1820	0,010989	4,626594				75,78
Рубракс	39	11,47059	1000	0,039	16,41978				147,771
Масло вазелиновое	27	7,941176	960	0,028125	11,84119				102,303
Итого	286	100	21006	0,237518					1288,26

Методика расчета :

1. Массовые проценты (%)

Сумма массовых частей принимается - за 100%

Массовая часть каждого компонента - за Х%

Массовая часть компонента х 100

Х(масс.% компон) = -----------------------------------------------------------

Сумма массовых частей

2. Объемные части (м3)

Масс.ч. каждого компонента : на плотность этого компонента

3. Объемные проценты (%)

Сумма объемных частей принимается - за 100%

Объемная часть каждого компонента - за Х%

Объемная часть компонента х 100

Х ( объем.% компон) = --------------------------------------------------------

Сумма объемных частей

4. Теоретическая плотность резиновой смеси (м3)

Сумму массовых частей рецепта : ( делим на ) сумму объемных частей

5. Коэффициент пересчета

Для расчета коэффициента предварительно рассчитывают единовременную загрузку оборудования , на котором будет производиться смешение.

Объем загрузки выдается в задании.

Н а п р и м е р:

Для резиносмесителя РС-250-40 объем загрузки составляет (0,14м3) или

140 литров

Масса единовременной загрузки (кг) = Объем загрузки х теоретич.плотность смеси

Масса единовременной загрузки

Коэффициент пересчета = -------------------------------------------------------

Сумму массовых частей

6. Навеска каждого компонента равна

Массовая часть каждого компонента х коэффициент пересчета

П р и м е ч а н и е:

- при корректировке итога (суммы) в графах - массовые % и объемные %

«подгонка» производится за счет компонентов, входящих в рецепт в наибольших количествах

- то же относится и к последней графе (навеска рабочего рецепта), «подгонка» производится к числу равному массе единовременной загрузки

Контрольные вопросы:

-Что такое рецепт?

-Какие бывают рецепты?

-Как рассчитывается рецепт в массовых %., объемных частях, объемных %,

рабочая навеска?

Практическая работа № 2

Разработка рецепта по требованиям

Цель занятия :

-научиться составлять рецепт по заданным требованиям

Технические требования резин зависят от применяемых каучуков и ингредиентов, т.е. от состава резиновых смесей. Изготовление резиновых смесей производится по рецептам, представляющим собой перечень ингредиентов с указанием их количеств. При разработке рецептов для новых резиновых смесей кроме влияния отдельных составных частей на свойства резиновых смесей и вулканизатов учитываются количества, в которых обычно применяют ингредиенты, и экономическую целесообразность применения тех или иных ингредиентов. Резина должна соответствовать техническим условиям на резиновое изделие и должна быть возможно более дешевой.

Разработка рецептов резиновых смесей складывается из следующих этапов :

-составление рецепта, исходя из требований к изделиям

-опробование резиновых смесей в лабораторных условиях с проведением физико-механических испытаний резин и последующее внесение в рецепт поправок

-опробование резиновой смеси в производственных условиях на всех стадиях производства и последующее внесение в рецепт дополнительных поправок

-проверка качества резины ( в случае необходимости) при эксплуатации пробной партии изделий.

В результате проделанной работы студенты должны :

Знать :

-основные требования к составлению рецептур

Уметь :

-составлять рецепт резиновой смеси и обосновывать его качественный и количественный состав

ЗАДАНИЕ :

1. Составить перечень условий, в которых эксплуатируется изделие

2. Определить эксплуатационные требования к изделию

3. Составить рецепт (качественный и количественный состав), обосновать его

Примечание: -в классе разработка рецепта проводится бригадным методом

-каждому студенту выдается индивидуальное задание,

которое выполняется дома

Форма рецепта

Таблица

Именование компонентов	Назначение компонента	Массовые части компонентов
Наирит КР-50	Сентетический каучук	60
СКМС-30ФРКМ-15	Сентетический каучук	40
Сера	Вулконизуещее в-во	1
Белила цинковые	Вулконизуещее в-во	3
Колоин	наполнители	45
Мел	наполнители	45
ТУ П-324	наполнители	60
ТУ П-803	наполнители	20
Рубракс	мякчитель	39
Масло вазелиновое	мякчитель	27

При составлении рецепта используется справочная и учебная литература.

При обосновании рецепта необходимо отразить влияние каучуков и ингредиентов на технологические свойства резиновых смесей и технические свойства резин.

В состав рецепта необходимо включить все классы ингредиентов :

-вулканизующие вещества

-ускорители вулканизации

-активаторы ускорителей вулканизации

-противостарители

-наполнители

-пластификаторы

-диспергаторы

-ингредиенты спец.назначения

Обоснование рецепта:

КР-50

каучук – эластичная светло-желтая масса. Основные свойства: хорошая стойкость к открытому огню; отличная адгезия(способность склеиваться) к тканям и металлам; очень хорошая стойкость к атмосферному воздействию, озоностойкость и стойкость к естественному окислению; хорошая стойкость к истиранию и низкой температуре.

Производство резино-технических изделий: конвейерных лент, приводных ремней, рукавов, шлангов, водолазных костюмов, электроизоляционных материалов, технических пластин. Из CR изготовляют также оболочки проводов и кабелей, защитные покрытия. Важное промышленное значение имеют клеи из CR и хлоропреновые латексы.

СМС-30ФРКМ-15

Бутадиен-стирольные каучуки, полученные эмульсионной полимеризацией при малом содержании регулятора (нерегулированные), характеризуются высокими жесткостью (жесткость по Дефо 20-35 Н), вязкостью по Муни (выше 100 усл. ед.) и эластическим восстановлением (эластическое восстановление по Дефо 4-5 мм). Такие каучуки с трудом поддаются обработке. Для снижения вязкости и улучшения обрабатываемости они подвергаются термоокислительной деструкции в воздушной среде при 130—140 0С под давлением 0,3-0,33 МПа в течение 35-40 мин. При этом их жесткость падает до 3-4,5 Н.

В настоящее время основную массу СКМС составляют регулированные каучуки. Они хорошо обрабатываются на обычном оборудовании, применяемом при производстве резиновых изделий. Их особенностью по сравнению с изопреновыми каучуками является повышенное теплообразование и большой расход энергии при смешении, что объясняется межмолекулярным взаимодействием молекулярных цепей. Повышенное эластическое восстановление смесей определяет относительно большую усадку заготовок при формовании. Полученные заготовки вследствие высокой термопластичности каучука хорошо сохраняют форму (смеси имеют хорошую « каркасность»).Резиновые смеси на основе СКМС характеризуются невысокой клейкостью, что затрудняет изготовление сложных изделий из отдельных деталей.

Применение Применяется в шинной, резинотехнической, кабельной, обувной и других отраслях промышленности.

сера Сера существенно отличается от кислорода способностью образовывать устойчивые цепочки и циклы из атомов. Наиболее стабильны циклические молекулы S₈, имеющие форму короны, образующие ромбическую и моноклинную серу. Это кристаллическая сера — хрупкое вещество жёлтого цвета. Кроме того, возможны молекулы с замкнутыми (S₄, S₆) цепями и открытыми цепями. Такой состав имеет пластическая сера, вещество коричневого цвета, которая получается при резком охлаждении расплава серы (пластическая сера уже через несколько часов становится хрупкой, приобретает жёлтый цвет и постепенно превращается в ромбическую). Формулу серы чаще всего записывают просто S, так как она, хотя и имеет молекулярную структуру, является смесью простых веществ с разными молекулами. В воде сера нерастворима, некоторые^{[какие?]} её модификации растворяются в органических растворителях, например в сероуглероде, скипидаре. Плавление серы сопровождается заметным увеличением объёма (примерно 15 %). Расплавленная сера представляет собой жёлтую легкоподвижную жидкость, которая выше 160 °C превращается в очень вязкую тёмно-коричневую массу. Наибольшую вязкость расплав серы приобретает при температуре 190 °C; дальнейшее повышение температуры сопровождается уменьшением вязкости и выше 300 °C расплавленная сера снова становится подвижной. Это связано с тем, что при нагревании серы она постепенно полимеризуется, увеличивая длину цепочки с повышением температуры. При нагревании серы свыше 190 °C полимерные звенья начинают рушиться. Сера может служить простейшим примером электрета. При трении сера приобретает сильный отрицательный заряд^[5].

Применение

Серу применяют для производства серной кислоты, вулканизации каучука, как фунгицид в сельском хозяйстве и как сера коллоидная — лекарственный препарат. Также сера в составе серобитумных композиций применяется для получения сероасфальта, а в качестве заместителя портландцемента — для получения серобетона.

Белина цинкавая

• Теплопроводность: 54 Вт/(м*К)^[1]

Оксид цинка является прямозонным полупроводником с шириной запрещённой зоны 3,36 эВ. Естественное легирование кислородом делает его полупроводником n-типа.

При нагревании вещество меняет цвет: белый при комнатной температуре, оксид цинка становится жёлтым. Объясняется это уменьшением ширины запрещённой зоны и сдвигом края в спектре поглощения из УФ-области в синюю.

Оксид цинка амфотерен — реагирует с кислотами с образованием солей, при взаимодействии с растворами щелочей образует комплексные три- тетра- и гексагидроксоцинкаты (Na₂[Zn(OH)₄], Ba₂[Zn(OH)₆]):

[Zn(OH)₃]^- + OH^-   [Zn(OH)₄]^2-

Оксид цинка растворяется в водном растворе аммиака, образуя комплексный аммиакат:

ZnO + 4NH₃ + Н₂О — [Zn(NH₃)₄](OH)₂

При сплавлении с щелочами и оксидами металлов оксид цинка образует цинкаты:

ZnO + 2NaOH   Na₂ZnO₂ + H₂O

ZnO + CoO   CoZnO₂

При сплавлении с оксидами бора и кремния оксид цинка образует стекловидные бораты и силикаты:

ZnO + B₂O₃   Zn(BO₂)₂

ZnO + SiO₂   ZnSiO₃

Применение

Свойства оксида цинка обусловливают его широкое применение в фармацевтической промышленности. Оксид цинка нашел широкое применение в создании абразивных зубных паст и цементов в терапевтической стоматологии, в кремах для загара и косметических процедурах, в производстве электрокабеля, искусственной кожи и резинотехнических изделий. Кроме того, применение распространено в шинной, лакокрасочной, нефтеперерабатывающей промышленностях. Оксид цинка применяют при производстве стекла и керамики.

• активатор вулканизации некоторых каучуков

• вулканизирующий агент хлоропреновых каучуков

• катализатор синтеза метанола

• белый пигмент при производстве красок и эмалей (в настоящее время (2007) вытеснен нетоксичной двуокисью титана TiO₂)

• наполнитель и пигмент в производстве:

  • резины

  • пластмасс

  • бумаги

  • парфюмерии и косметике

• добавка к кормам для животных

• в производстве стекла и красок на основе жидкого стекла

• как один из компонентов преобразователя ржавчины

Известно также, что оксид цинка обладает фотокаталитической активностью, что на практике используется для создания самоочищающихся поверхностей, бактерицидных покрытий для стен и потолков в больницах и пр. Для фотокаталитической очистки воды в промышленных масштабах оксид цинка в настоящее время не используется.

Кроме того, порошок оксида цинка — перспективный материал в качестве рабочей среды для порошковых лазеров. На основе оксида цинка создали светодиод голубого цвета. Тонкие пленки и иные наноструктуры на основе оксида цинка могут применяться как чувствительные газовые и биологические сенсоры.

Каолин Обогащение каолиновой руды сухим способом ведется на фабрике сухого обогащения каолина.

Обогащение сухим способом позволяет получить готовую продукцию без применения дополнительных химических реагентов, что позволяет применять её во многих отраслях промышленности, а именно:

• для производства резинотехнических, пластмассовых изделий, искусственных кож и тканей;

• для производства электротехнического силумина;

• в стекольной промышленности;

• для производства стекловолокна;

• в производстве косметики.

Проектная мощность - 90 тыс. т в год.

Влажность просушенной каолиновой руды составляет 0,7-1,0%.

Одним из главных преимуществ каолина сухого обогащения является его стабильный минералогический, химический и дисперсный состав.

Данные качества сырья позволяют получить при производстве стекловолокна и стекла высококачественную продукцию.

Мел

Активный мел является усилителем для бутодиен стирольных и бутодиеновых каучуков. Он повышает прочность при растяжении вулканизатов , сопротивление раздиру истиранию

ТУ-234 печной, активный, получаем при термо окислительной разложении жидкого углеводородного сырья, высоким показателем дисперсности и средним показателем структурности

ТУ-803 печной, мало активный получаемый при термоокислительном разложении жидкого углерода сырья с низким показателем дисперсности и и средним показателем структурности

Масло вазилиновое

Изобретение относится к области нефтепереработки, к способам получения масел-пластификаторов из нефтяного сырья для резин, преимущественно белых и светлых тонов.

Известен способ получения масел-пластификаторов из нефтяного сырья путем обработки масляных фракций селективными растворителями с последующей очисткой адсорбентами и вакуумной перегонкой. Полученные масла имеют низкую цветостабильность.

Цель изобретения — улучшение качества масла-пластификатора, в частности повышение цветостабильности светлоокрашенных резин.

Контрольные вопросы :

-Обосновать выбор каждого компонента рецепта

Лабораторная работа № 3

Определение “Кольцевого модуля” (ГОСТ 421 – 76)

Цели и задачи работы:

1) изучить методику проведения испытаний на определение “кольцевого модуля” (КМ);

2) определить показатели КМ для заданных образцов резины;

3) дать характеристику качества смешения.

Сущность метода испытания

Сущность метода испытания сводится к растяжению вулканизованного образца под действием заданной нагрузки и измерению его деформации после заданного промежутка времени.

Образцы для испытания

Образцы для испытания имеют форму кольца с наружным диаметром (18,0±0,2)мм, внутренним диаметром (10,0±0,2)мм и толщиной (4,0±0,1)мм. Образцы вулканизуют в пресс – форме по режиму, установленному нормативно – технической документации.

Эскиз образца

Оборудование для испытания

Приборы для испытания обеспечивает:

1) установку грузов по оси растяжения образца;

2) растяжение образца путём передачи на него заданной нагрузи 5,0 H;

3) измерение величины растяжения образца до 300% с погрешностью не более 1% от максимального значения шкалы.

Порядок выполнения работы.

1) установить на приборе груз 10, величина которого регламентирована нормативно – технической документацией на контролируемую резиновую смесь;

2) поместить образец на плотное соединённые полуцилиндрические выступы до п3олного прилегания к их основанию;

3) растягивать образец под действием нагрузи в течение 3-5 секунд, и определить по шкале прибора величину растяжения с учётом погрешности.

Результатом испытания является показатель КМ, выраженным в миллиметрах, который определяют как среднеарифметическое значение трёх замеров величины растяжения образца.

Результаты испытания

Таблица

Шифр Резины	Режим вулкани Зации	Номер Гнезда	Масса груза, кг	Величина растя жения, мм	Условная запись
К-98-8	20’ 150 °С	3	2	2,75	3/2/2,75
				3	3/2/3
				3,1	3/2/3,1
				2,95

Вывод: Резина шифра К-98-8 имеет небольшой разброс показателем км, распределение серы прошло равномерно