Термическое старение по гост 9.024 – 74

Сущность метода заключается в том, что недеформированные образцы резин подвергают воздействию воздуха или кислорода при повышенной температуре (термическое старение) и определяют способность резин сопротивляться их воздействию по изменению характерного показателя старения. Характерный показатель должен быть чувствительным к старению и определять работоспособность резин.

Образцы для испытания должны быть изготовлены из одной закладки резины. Образцы маркируют, измеряют и подготавливают в соответствии со стандартами на метод определения показателя (рисунок 4).

Образцы подвешивают на нитях в термостат, нагретый до температуры старения. Продолжительность старения устанавливают в стандартах на резины и резиновые изделия. После старения образцы вынимают из термостата, кондиционируют и определяют значение характерного показателя после старения.

За результат испытания принимают изменение характерного показателя после старения (S), вычисляемого в процента по формуле:

S

(2.7)

·=

где A₀ – значение характерного показателя до старения;

A₁ - значение характерного показателя после старения.

Испытание на стойкость к воздействию масел гост 9.030-74

Сущность метода заключается в том, что образцы в ненапряженном состоянии подвергают воздействию сред при заданных температуре и продолжительности, и определяют их стойкость к указанному воздействию по изменению массы.

Образцы для испытания изготавливают из вулканизованных пластин толщиной (2,0±0,2) мм, длина образца должна быть не более 50 мм (рисунок 2.6).

Рисунок 2.6 – Образец для испытания

Поверхность образцов очищают этиловым спиртом и протирают тканью. Готовят среду необходимой концентрации, тип и концентрацию среды устанавливают в зависимости от условий эксплуатации резин и резиновых изделий. Устанавливают тип и размеры емкости для выдержки образцов.

Испытания проводят при температуре 125ºС в течение 24 часов. Продолжительность испытания устанавливают в зависимости от типа резины и температуры испытания. Температуру и продолжительность устанавливают в зависимости от условий эксплуатации резин в соответствии со стандартами или техническими условиями на резины.

Массу образцов определяют взвешиванием на воздухе при (23±2) ºС.

Емкость заполняют средой. Уровень среды над образцами должен быть не менее 1 см над образцами. Емкость плотно закрывают и для испытаний при

повышенной температуре помещают в термостат, предварительно нагретый до заданной температуры. Отчет продолжительности испытаний начинают с момента погружения образцов в среду.

После окончания испытания при повышенной температуре емкость с образцами извлекают из термостата и охлаждают до (23±2) ºC не более 1 ч. Образцы извлекают из емкости и удаляют среду с поверхности образцов.

Массу образцов после воздействия масла определяют взвешиванием на воздухе.

Изменение массы образца (ΔМ) в процентах вычисляют по формуле:

(2.8)

где М₂ – масса образца на воздухе после воздействия масла;

М₁ - масса образца на воздухе до воздействия масла.

2.3 Охрана труда и противопожарные мероприятия

В процессе труда на работающих в лаборатории воздействуют опасные и вредные факторы, к которым относятся, например, движущиеся машины и механизмы; запылённость и загазованность воздуха, шум. Охрана труда предусматривает системы мероприятий, предотвращающих воздействие на работающих вредных производственных факторов. Охрана труда – это система законодательных актов и соответствующих им социально-экономических, технологических, гигиенических и организационных мероприятий, обеспечивающих безопасность сохранения здоровья и работоспособность человека. Основными составляющими охраны труда являются: трудовое законодательство, техника безопасности, производственная санитария и противопожарная техника. Трудовое законодательство регламентирует вопросы трудового права; техника безопасности и производственная санитария направлены на обеспечение здоровых и безопасных условий труда; противопожарная техника является системой мероприятий по предупреждению пожаров и борьбе с ними. При проведении анализов используется резиновые смеси, из которых выделяются пары и газы, вредно действующие на здоровье человека.

К самостоятельной работе допускаются рабочие, достигшие восемнадцатилетнего возраста. Все работники предприятий химической промышленности независимо от характера и степени опасности производства, квалификации и стажа работы по данной профессии или должности при поступлении на работу и в дальнейшем проходят различный инструктаж и обучение безопасным приемам и методам работы, без прохождения которых никто не может быть допущен к работе.

На предприятиях химической промышленности в зависимости от характера технологического процесса установлены следующие виды инструктажа и обучения: вводный, первичный, вторичный, внеплановый, специальный.

В лабораторных условиях используется травмоопасное оборудование, опасные узлы которого приводятся в таблице 2.2.

Таблица 2.2 - Безопасные приемы работы на оборудовании

Наименование испытания	Вид оборудования	Опасные узлы и технологические операции	Меры предосторожности и аварийно блокировочные устройства
Приготовление резиновой смеси	Лабораторные вальцы	Вращающиеся валки	Аккуратно проталкивать резиновую смесь между вращающимися валками. Кнопка экстренной остановки оборудования
Вулканизация резиновой смеси	Пресс гидравлический	Передвижение плит, тяжелые пресс-формы, высокие температуры	Работа в перчатках, во время движения не касаться руками плит, осторожно с тяжелыми персс-формами
Определение упруго – прочностных свойств при растяжении	Разрывная машина	Зажимы	Аккуратно вставлять образцы в зажимы. Кнопка экстренной остановки оборудования
Определение вязкости и способности к преждевременной вулканизации	Вискозиметр	Ротор под высокой температурой	Работа в перчатках. Аккуратно одевать образцы на ротор. Следить за расположением образца на роторе
Определение пластоэластических свойств	Пластометр ПСМ-2	Оборудование работает при высоких температурах, тяжелый груз	Работа в перчатках, при опускании груза быть аккуратным
Термическое старение и стойкость к воздействию масел	Термостат, ультротермостат	Оборудование работает при высоких температурах	Работа в перчатках, аккуратно загружать образцы в оборудование

Государственные нормативные требования охраны труда устанавливают правила, процедуры и критерии, направленные на сохранение жизни и здоровья работников в процессе трудовой деятельности.

В соответствии с российским законодательством обязанности по обеспечению безопасных условий возлагаются на работодателя. Каждый работник обязан (ст. 214 ТК РФ):

• Соблюдать требования ОТ;

• Правильно применять средства индивидуальной и коллективной защиты;

• Проходить обучение безопасным методам и приёмам выполнения работ, инструктаж по ОТ, стажировку на рабочем месте и проверку знаний требований ОТ;

• Немедленно извещать своего непосредственного руководителя о любой ситуации, угрожающей жизни и здоровью людей, о каждом несчастном случае, происшедшем на производстве, или об ухудшении состояния своего здоровья, в том числе о проявлении признаков острого профессионального заболевания или отравления;

• Проходить обязательные предварительные и периодические медицинские осмотры.

Кроме обязанностей, каждый работник имеет права и гарантии права на безопасные и здоровые условия труда, которые сформулированы в российском законодательстве.

В России государственный контроль и надзор за соблюдением требований охраны труда осуществляется федеральной инспекцией труда при Министерстве труда и социальной защиты Российской Федерации и федеральными органами исполнительной власти.

Общие требования по охране труда.

К самостоятельной работе лаборантом по физико-механическим испытаниям (далее - лаборант) допускаются лица, достигшие 18-летнего возраста, прошедшие медицинский осмотр, теоретическое и практическое обучение по специально разработанной программе, ознакомленные с пожарной безопасностью на производстве и сдавшие экзамен на допуск к самостоятельной работе квалификационной комиссии.

Лаборант выполняет работу по подготовке образцов к испытаниям и проведению испытаний с использованием различного вида оборудования. Во время работы на испытательном оборудовании запрещается:

- держать пальцы близко к движущему ножу сверлильного станка;

- выдвигать площадку на вырубном прессе до отказа;

- работать на вискозиметре и реометре без пинцета и перчаток;

- поднимать низко опустившийся зажим во время работы разрывной машины;

- работать на неисправном оборудовании;

- допускать к работе на приборах посторонних лиц, отвлекаться посторонними разговорами;

_{Основные меры безопасности при работе в лаборатории включают:}

• _{исправность технологического оборудования и аварийно-блокировочных устройств (лабораторные вальцы, резиносмеситель, вулканизующий пресс);}

• _{применение индивидуальных (респиратор, спецодежда, рукавицы, обувь, защитные очки) и коллективных (для нормализации воздушной среды -вентиляция, отопление; для нормализации освещения - осветительные приборы, источники света) средств защиты;}

• _{строгое соблюдение правил по технике безопасности при обслуживании технологического оборудования повышенной опасности;}

• _{соблюдение правил пожарной безопасности;}

• _{умение оказать первую неотложную медицинскую помощь при различных травмах;}

• _{систематический контроль за исправностью технологического оборудования повышенной опасности;}

• _{регулярную проверку герметичности оборудования и исправности вентиляционных систем;}

• _{проверку надежности защиты оборудования от образования зарядов статического электричества;}

• _{обучение лаборантов безопасным приемам работы;}

• _{работоспособность средств пожаротушения;}

Лаборатория, где происходит изготовление резиновых смесей, имеет общую площадь 40 м². В ней находятся лабораторный резиносмеситель, вальцы резинообрабатывающие и пресс гидравлический. Лаборатория для физико-механических испытаний имеет площадь 60 м². Физико-механические испытания проводятся на различных приборах, которые находятся в лаборатории, а именно: разрывная машина Тензометр-2020, РМИ-60 ZMGI-250, твердомер ВЕ-62 и другое оборудование для проведения физико-механических испытаний полуфабрикатов, резин и готовых резинотехнических изделий.

_{В соответствии с таблицей 2.3 в опытной лаборатории (изготовление образцов) работа по энергозатратам относится к средней тяжести- категория IIб - связанная с ходьбой и переноской небольших (до 10 кг) тяжестей. В лаборатории физико-механических испытаний работа относится к средней тяжести - категория IIа - связанная с постоянной ходьбой, выполняя стоя или сидя, но не требующая перемещения тяжестей.}

Таблица 2.3- Категории работ по энергозатратам организма в лаборатории опытного производства и лаборатории ФМИ

Работа	Категория работы	Энергозатраты (расход энергии при выполнении работы)	Характеристика работы
Физическая средней тяжести	IIа	172-232 Дж/с (150-200 ккал/ч)	Связанная с постоянной ходьбой, выполняя стоя или сидя, но не требующая перемещения тяжестей
	IIб	232-293 Дж/с (200-250 ккакл/ч)	Связанная с ходьбой и переноской небольших (до 10 кг) тяжестей.

_{Температура воздуха в лаборатории составляет: в теплый период от плюс 18 ºС до плюс 24 ºС, в холодный период от плюс 16 ºC до плюс 24 ºC; относительная влажность: в теплый и холодный период от 65 % до 50 %. Измерение влажности воздуха имеет большое значение и с точки зрения защиты от статического электричества, в лаборатории поддерживается влажность не ниже 60 %. Для измерения влажности и температуры воздуха применяется гигрометр психрометрический ВИТ-1. Скорость движения воздуха составляет в теплый период от 0,1 м/с до 0,3 м/с (таблица 2.4).}

Таблица 2.4 - Оптимальные нормы температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в рабочей зоне

Период года	Категория работы	Температура, ºC	Относительная влажность, %	Скорость движения воздуха, м/с, не более
Холодный и переходный	Средней тяжести - IIа	18-20	60-40	0,2
	Средней тяжести - IIб	17-19	60-40	0,3
Теплый	Средней тяжести - IIа	21-23	60-40	0,3
	Средней тяжести - IIб	20-22	60-40	0,4

_{Для освещения помещений используются наиболее экономичные разрядные лампы и совместное освещение (естественное + искусственное). Естественное освещение осуществляется при помощи верхнего света (через световые фонари), бокового света (через окна в наружных стенах), комбинированного света (через световые фонари и через окна). Искусственное освещение подразделяют на общее с равномерным распределением светильников, общее с локализованным размещением светильников и комбинированное.} В целях обеспечении гигиенических условий в помещениях производственного объекта должно быть естественное и искусственное освещение. Нормы освещения рабочего места приводится в таблице 2.5.

Таблица 2.5 - Нормы освещения рабочий поверхностей

Наимено-вание рабочих мест	Хар-р работы	Размер объекта мм	Нормы КЕО, %		Искусственное освещение, Лк		Тип светиль-ника
			Комбин-ое. освещение	Боковое освещ-е	Комбин-ое освещение	Общее освещение
Лаборато-рия ФМИ	Средн. точно-сти	1	4,0	1,5	400	200	Люминес-центный

_{Работа с вредными и ядовитыми веществами}

_{Характерной особенностью изготовления резиновых смесей, как в лабораторных, так и в производственных условиях является применение большого количества мелкодисперсных веществ, которые могут образовывать в воздухе устойчивые аэрозоли. Они оказывают раздражающее действие на кожу, вызывая поражение внутренних органов и слизистых оболочек.}

_{Уменьшение вредного действия пылевидных ингредиентов может быть достигнуто использованием их в гранулированном виде, в виде не пылящих паст или различных сплавов со стеариновой кислотой.}

_{Концентрация веществ: в помещении лаборатории ниже предельно допустимой концентрации. Поэтому они не оказывают существенного влияния на здоровье работающих. При работе с техническим углеродом необходимо пользоваться спецодеждой и обувью, а для предохранения органов дыхания - индивидуальными противопылевыми защитными устройствами. Работающие с цинковыми белилами должны быть обеспечены спецодеждой, обувью, средствами защиты рук, противопылевыми респираторами.}

_{При работе с такими веществами как сера необходимо применение спецодежды и средств индивидуальной защиты. Помещения оборудуют приточно-вытяжной вентиляцией.}

Мероприятия по электробезопасности

По классификации электробезопасности согласно Правилам устройства электроустановок помещения производства СП классифицируется, как помещение с повышенной опасностью. Наличие водяного пара, токопроводящей пыли и высокой температуры — факторы, усиливающие опасность поражения электротоком.

К электроустановкам предъявляются особые требования: исправность заземления, наличие ограждений и целостность изоляции, правильная работа аварийно-блокировочных автоматов.

Противопожарные мероприятия

Опасный фактор пожара, воздействует на людей и материальные ценности. Помимо открытого пламени, повышенной температуры корпусов оборудования и окружающей среды опасными так же являются токсические продукты горения материалов и факторов вторичного проявления пожара: осколки, движущие части разрушенных агрегатов, установок, конструкций, электрический ток.

При оценке опасности технологического процесса необходимо учитывать показатели, характеризующие пожаро- и взрывоопасность среды в зависимости от вещества (таблица 2.6).

Бутадиен – нитрильный каучук пожароопасен. Синтетический каучук в процессе горения выделяет токсичные газы опасные для человке, а также огромное количество жирной сажи, что делает невозможным проведение эвакуации или спасательных работ во время пожара, так как жирная сажа оседает на масках, и ослепляет спасателей.

Аэросил и белая сажа являются негорючими, поэтому могут использоваться в качестве добавок к огнетушащим порошкам.

_{В лаборатории имеются следующие средства пожаротушения: пожарные краны, пожарные ящики, огнетушители.}

Таблица 2.6 - Показатели, характеризующие пожаро- и взрывоопасность

Наименование вещества	Температура, °С		Нижний концентрац. предел воспламенения г/м3	Средства пожаротушения
	Само-воспламенение	Воспламен-ение
Бутадиен-нитрильные каучуки	430	310	126	распыл. вода, пенный, углекислотный огнетушитель, асбестовое полотно, песок
Сера	575	207	2,3	пенный огнетушитель
ДТДМ	290	140	27	распыл. вода
Технический углерод	459	218	114	пенный огнетушитель
Вулкацит CZ/EG-C	305	140	22	распыл. вода, пенный огнетушитель
Белила цинковые	435	126	113	пенный огнетушитель
Диафен ФП	520	178	23	распыл. вода
Дибутилфталат	400	156	-	пенный огнетушитель

_{ПДК и класс опасности реагентов}

_{Большинство материалов, применяемых в рецептурах резиновых смесей, являются токсичными. При несоблюдении установленных правил обращения с такими материалами, у рабочих могут возникнуть профзаболевания.}

_{Характерной особенностью изготовления резиновых смесей, как в лабораторных, так и в производственных условиях является применение большого количества мелкодисперсных веществ, которые образовывают в воздухе устойчивые аэрозоли, они оказывают раздражающее действие на кожу, вызывая поражение внутренних органов и слизистых оболочек.}

_{Концентрация веществ: в помещении лаборатории ниже предельно допустимой концентрации (ПДКрз.) рабочей зоны. Поэтому они не оказывают существенного влияния на здоровье работающих. При работе необходимо пользоваться спецодеждой и обувью, а для предохранения органов дыхания - индивидуальными противопылевыми защитными устройствами и средствами защиты рук. Помещения оборудуют приточно-вытяжной вентиляцией.}

_{Характеристика токсических свойств веществ применяемых в научно-исследовательской работе приведена в таблице 2.7.}

Таблица 2.7 - Токсическое действие вредных веществ и их ПДК

Вещество	Токсическое действие	ПДКр.з. мг/м3	Класс опас-ности
Therban АТ 5065 VP	Малоопасное по воздействию на организм.	-	3
СКН-40	Малоопасное по воздействию на организм.	-	3
Аэросил	Не оказывает общетоксического действия. Вдыхание пыли аэросила и накопление его может вызвать заболевание легких- силикоз.	1	3
Белая сажа	Умеренно опасное вещество. При концентрации выше предельно допустимой у работающих может возникнуть заболевание типа силикоз.	1	3
Стеариновая кислота СН3(СН2)16СООН	Вызывает функциональные расстройства центральной нервной системы, поражение слизистых дыхательных путей и кожи.	0,1	1
Дибутилфталат (C10H10O4)	Способен вызывать функциональные и органические изменения в центральной нервной системе. Гепатотропен. Обладает умеренно выраженным кумулятивным и слабо раздражающим свойствами.	0,5	2
Технический углерод	Вызывает утомляемость, кашель, потливость, раздражительность, головные боли, одышку, и т.д.	4	3
Ацетонанил Н	При попадании в организм подавляет функции нервной системы, вызывая снижение двигательной активности.	1	2
Сера	Малоопасное вещество. Вызывает воспаление слизистых оболочек глаза и верхних дыхательных путей, раздражение кожных покровов, заболевание желудочно-кишечного тракта.	6	3

2.4 Обработка результатов испытания

Для улучшения физико-механических свойств, представило интерес опробовать каучук Therban AT 5065 VP (модифицированный СКН-40) в комбинации с отечественным каучуком СКН-40, также применялся гидрофобный аэросил марки А-300 взамен белой сажи БС-120 в резине применяющейся для тепло - маслостойких резин.

Технологические и вулканизационные характеристики резин представлены в таблице 2.8. На основании полученных данных при проведении испытаний резин на определение пластоэластических свойств на ПСМ-2, была построена диаграмма 1.1. Результаты испытаний на определение кинетики вулканизации приведены в виде протокола в приложении А, Б.

Результаты физико-механических испытаний резин представлены в таблице 2.9. Также построены диаграммы испытаний на определение:

Твердость по Шору А, диаграмма 1.2;

Термическое старение на воздухе, диаграмма 1.3;

Стойкость к воздействию масла, диаграмма 1.4.

Испытания на определение упругопрочностных свойств резин, проводилось на оборудовании Тензометр-2020, протоколы испытаний которых представлены в Приложениях В, Г.

Таблица 2.8 - Технологические и вулканизационные характеристики серийной и опытной резиновых смесей

Наименование показателей	Резиновые смеси
	серийная	опытная
Пластичность, усл. ед.	0,56	0,53
Время начала подвулканизации при 130°С, мин	28,5	12,0
Вулканизационные характеристики резин при Т=153°С по ISO 6502
Крутящий момент, дНм - максимальный МH - минимальный МL	10,56 0,59	11,42 0,85
Время начала вулканизации, tS1, мин	2,87	1,71

Продолжение таблицы 2.8

Наименование показателей	Резиновые смеси
	серийная	опытная
Оптимальное время вулканизации, t90, мин	22,66	8,13
Скорость вулканизации, Rh, дНм/с	1,470	3,170
Режим вулканизации, температура, °С х время, мин	153х35	153х18

Диаграмма 1.1 – Пластичность, усл.ед

Таблица 2.9 - Физико-механические свойства серийной и опытной резины

Наименование показателей	Нормы контроля	Резиновые смеси
		серийная	опытная
1 Условное напряжение при 300% удлинении, МПа	7,0±1,5	8,21	8,13
2 Условная прочность при растяжении, МПа, не менее	17,0	15,89	15,99
3 Относительное удлинение при разрыве, %	600±125	600	650
4 Относительная остаточная деформация после разрыва, % не более	45	37	39

Продолжение таблицы 2.9

Наименование показателей	Нормы контроля	Резиновые смеси
		серийная	опытная
5 Твердость, ед. Шора А	64±5	64	66
6 Термическое старение на воздухе при температуре 125 °С в течение 72 ч: - изменение показателя старения по условной прочности - изменение показателя старения по относительному удлинению	25 -	4,39 -11,66	4,00 12,50
7 . Изменение массы резины после воздействия масла М-14В2 при 125°С в течение 24 ч., %, ГОСТ 9.030-74, не более	-10	-6,7	-5,0

Диаграмма 1.2 –Твердость по Шору А

Диаграмма 1.3 – Изменение показателя старения по условной прочности, %

Диаграмма 1.4 – Изменение массы резины после воздействия масла, %

2.5 Выводы по экспериментальной части

Разработана рецептура для тепло-маслостойких резин на основе комбинации каучуков Therban AT 5065 VP (модифицированного СКН-40) и отечественного СКН-40, также для улучшения физико - механических показателей в опытной резине применялся наполнитель аэросил А-300, взамен отечественного материала белой сажи БС-120. Технологических трудностей при изготовлении резиновых смесей не наблюдалось.

3. Экономическая часть