Часть 7. Оборудование для введения в каучук сажи, масла и других наполнителей

7.1. Введение масла

При получении саже -, масло-, сажемаслонаполненных эмульсионных каучуков стадии их выделения предшествуют операции введения в латекс масла и сажи.

Для лучшего распределения масла в каучуке его вводят в латекс в виде водной эмульсии, приготовленной в аппарате с мешалкой (рис. 7.1.), снабженном рубашкой и змеевиком.

Рис. 7.1. Аппарат для приготовления эмульсии масла:

1 – корпус; 2 – вал; 3 – лопасти; 4 – змеевик; 5 – рубашка;

6 – привод

Смешение эмульсии масла с латексом производится непрерывным способом в сопле (рис. 7.2.).

Рис. 7.2. Схема сопла для смешения эмульсии масла и латекса

Строго заданное соотношение между количеством эмульсии масла и латекса регулируется автоматически.

7.2. Введение сажи

Один из первых способов введения сажи в латекс был основан на применении диспергаторов для стабилизации дисперсии сажи. Однако в дальнейшем он был вытеснен более совершенными «бездиспергаторными» способами, исключающими применение поверхностно-активных веществ, что улучшило физико-механические показатели каучуков. Существуют два типа механических устройств для диспергирования сажи: высокоскоростные перемешивающие устройства (рис. 7.3.) с частотой вращения 4500 – 5000 об/мин, и пароструйные мельницы (рис. 7.4.).

Рис. 7.3. Схема высокоскоростного перемешивающего устройства

В высокоскоростных перемешивающих устройствах сажа вместе с водой прогоняется с большой скоростью через аппарат в турбулентном потоке. В результате использования гидравлических ударов и сил сдвига образуется дисперсия сажи, которая затем в этом же аппарате перемешивается с латексом и эмульсией масла. В пароструйных мельницах частицы измельчаются за счет взаимных соударений.

Конструкции пароструйных мельниц более просты по сравнению с высокоскоростными перемешивающими устройствами, не имеют движущихся частей и более эффективны.

Рис. 7.4. Схема пароструйной мельницы: 1 – питающий эжектор; 2 – рабочая камера; 3 – сопла; 4 – штуцер

Для введения в каучуки, получаемые полимеризацией в растворе, антиоксидантов, масла и других ингредиентов применяются горизонтальные роторные аппараты, а для введения указанных наполнителей во всех другие виды каучуков – смесительные машины (рис. 7.5.). Для перемешивания высоковязких продуктов используются усреднители.

Рис. 7.5. Смеситель: 1 – корпус; 2 – торцевые уплотнения;

3 – ротор; 4 –крышка; 5 – гребенка; 6 - штуцер для входа вводимого в каучук ингредиента

Часть 8. Оборудование агломерации и концентрирования латексов

8.1. Оборудование агломерации латексов

Агломерация латексов является вспомогательным процессом, служащим для повышения концентрируемости латекса. Размеры полимерных частиц в латексе при агломерации увеличиваются с 6000 – 8000 до 15000 – 50000 нм. Одновременно с укрупнением частиц повышает их полидисперсность. При этом можно получить более концентрированные латексы, так как мелкие частицы, заполняя пространство между крупными частицами, позволяют увеличить количество каучука. Существуют три метода агломерации: с помощью химических агентов, замораживанием – оттаиванием и под давлением.

Методы агломерации, основанные на применении химических агентов, весьма продолжительны и не обеспечивают получения латекса, стабильного при длительном хранении.

Агломерация замораживанием – оттаиванием является энергоемким процессом (так как требует охлаждения латекса до (- 15)  (-20)⁰С) и практически не обеспечивает получения латекса с концентрацией каучука выше 62%. В этом методе частицы укрупняются под действием межкристаллических сил при замерзании водной фазы без каких-либо химических добавок, ухудшающих свойства каучука. Образующийся продукт обладает хорошей устойчивостью при хранении и транспортировке. Процесс замораживания – оттаивания осуществляется на вымораживающем барабане (рис. 8.1., 8.2.).

Рис. 8.1. Схема вымораживающего барабана: 1 – камера оттаивания; 2 – нож; 3 – барабан; 4 – поддон

Рис. 8.2. Вымораживающий барабан (продольный разрез):

1 – корпус; 2 – форсунки; 3 – желоб для сбора и отвод хладоагента; 4 – привод

Срезание замороженного латекса с поверхности барабана осуществляется ножом (рис. 8.3.).

Рис. 8.3. Нож: 1 – отжимной болт; 2 – прижимной болт;

3 – барабан; 4 – лезвие ножа; 5 – прижимная планка; 6 – опорная планка; 7 – оправка ножа; 8 – рычаг; 9 – штурвал; 10 – пружина; 11 – тяга

Агломерация под давлением является гидродинамическим способом, сущность которого заключается в том, что при взаимодействии высоких скоростей течения струй латекса при сбросе давления полимерные частицы сталкиваются и агломерируют. По этому способу при определенных значениях параметров процесса (давление, температура, рН исходного латекса, концентрация каучука) можно получить текучие латексы с концентрацией каучука до 70%. Агломерация под давлением проводится в гомогенизаторе (рис. 8.4.).

Рис. 8.4. Гомогенизатор: 1 – электродвигатель; 2 – ременная передача; 3 – зубчатая передача; 4 – коленчатый вал; 5 – шатун; 6 – крейцкопф; 7 – плунжер; 8 – блок цилиндров;

9 – гомогенезирующий клапан; 10 – масляный насос

К выводному каналу плунжерного насоса примыкает гомогенизирующий клапан (рис.8.5.), в котором и осуществляются сброс давления и агломерация латекса. Рабочее давление процесса 25-30 МПа. Максимальное давление – 56 МПа.

Рис. 8.5. Гомогенизирующий клапан: 1 – клапан;

2 – направляющая клапана; 3 – тяга-упор; 4 – пружина;

5 – регулировочная втулка; 6 – рукоятка