Резина қоспасын дайындау технологиясы

Қазақстан Республикасының білім және ғылым министрлігі

Е.А.Бөкетов атындағы Қарағанды Мемлекеттік Университеті

Химия факультеті

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

Тақырыбы: Резина қоспасын дайындау технологиясы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Орындаған:

Қабылдаған:

 

 

 

 

 

 

 

Қарағанды 2013

Мазмұны

1. Кіріспе
2. Резина қоспасының рецептурасы
3. Резиналық қоспаларды дайындау
1. Табиғи каучуктің платикациясы
2. Маточный резина қоспасын дайындау
4. Араластырғыштарға ингредиенттерді жіберу және олардың дозалануы. Каучуктер.
5. Ингредиенттер
1. Сұйық материалдар
2. Техникалық көміртек
3. Жұмсартқыштар
4. «Күшейткіштер». Сажа және басқа толтырғыштар
6. Резина технологиясы
1. Араластыру
2. Пресстеу
3. Қысым астында құю
4. Экструзия
5. Каландрлеу. Беттік қабат орнату
6. Вулкандау
7. Каучуктердің регенерациясы
7. Каучуктар мен резиналардың қолданылуының арнайы салалары
8. Қолданылған әдебиеттер тізімі

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кіріспе

Резина және резина бұйымдары халық шаруашылығы мен тұрмыстың әр облысында кеңінен қолданылады: қазіргі заманғы транспорт пен резина техникалық бұйымдардан (РТБ) кең қолданылатын және сангигиена заттарына дейін.

Қазіргі кезде резина өндірісі жыл сайын 12 млн.т.жуық каучук, 6-7 млн.т. техникалық көміртек, 3-4 млн.т. корд пен техникалық маталар өндіріп шығарады. Резина өндірісінің әлемдік өнімдерінің жылдық құны шамамен 2-30 млрд.руб. құрайды.

Резина технологиясы үздіксіз жақсартылуда.

Резина бұйымдарын өңдеу мен қолдану резинаның берілген техникалық қасиеттерін қамтамасыздандыру қажеттілігіне байланысты. Бұл қасиеттердің деңгейі резина қоспасының құрамынан тәуелді. Міне сондықтан, анықталған  талаптарға жауап беретін резиналарды жасап шығару маңызды тапсырма болып табылады.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Резина қоспасының рецептурасы

Жалпы түрде резина қоспасы келесі компоненттерден тұрады:

каучук (немесе бірнеше каучуктер);

вулканизациялайтын жүйелер, сондай-ақ вулканизациялайтын агент,біріншілік және екіншілік жылдамдатқыштар, вулканизация активаторлары, галогенсутектердің акцепторлары (галогені бар каучуктерді қолданғанда);

толтырғыштар;

жұмсартқыштар немесе пластификаторлар;

технологиялық қоспалар, сондай-ақ диспергирленуді жақсартатын; когезиялық беріктілікті, желімділікті және армирлейтін материалдарға адгезияны арттыратын; бұйымдарда кеуектердің түзілуінің, пресс-формалардың және қатынасатын металлдық беттердің коррозиясының,  пресс-формалар мен технологиялық құрылғыларға жабысуының алдын алатын заттар;

термиялық, термототықтырғыштық, озонды, радиациялық, ьиологиялық және тағы басқа ескіруге қарсы қорғаушы қоспалар;

Резина қоспасының ингредиенттері өзінің негізгі қызметінен бөлек басқа да функцияларды атқара алады. Мысалы, вулканизациялайтын жүйелердің өзара әрекеттесу өнімдері (ТМТД және цинк оксиді) тиімді антиоксиданттар болып табылады. Техникалық көміртек антиоксидант функциясын атқара алады, ал кремний диоксиді – адгезия модификаторы ретінде қызмет атқарады. Сұйық хлорпарафиндер бір уақытта антипирен және жұмсартқыштар болып келеді.

Қолданылуына қарай резиналық қоспалар, одан бұйымдар жасау технологиялары және құрамы мен ингредиенттердің мөлшері айтарлықтай өзгереді. Әрбір нақты каучук негізінде резинаның қасиеттерін тек анықталған дәрежеге дейін ғана рецептуралық қабылдаулармен жақсартуға болады, яғни резиналық қоспаның басқа ингредиенттері каучук қасиеттерінің толық жүзеге асуына жауап береді.

Каучук және ингредиенттер резиналық қоспалар мен резинаның әр түрлі қасиеттеріне әркелкі әсерін тигізеді. Әрбір жағдайда барлық емес, тек жеке сипаттамалар маңызды болғандықтан, рецепті құру кезінде осы сипаттардың қолданылуына тәуелді ингредиенттерді таңдайды.

Төменде әр түрлі резина мен қоспаларының сипаттамаларына үлкен әсерін тигізетін ингердиенттер көрсетілген:

 

Резиналық қоспалар

Когезиялық беріктілік – толтырғыштар, модификаторлар

Каркастылық – толтырғыштар, жұмсартқыштар

Өңдеу температурасындағы тұтқырлық (аққыштық) – толтырғыштар, жұмсартқыштар

Шприцтеу, каландрлеу және вулканизациялау кезінде усадкасы – толтырғыштар

Уақытынан бұрынғы вулканизацияға қарсылық, вулканизация жылдамдығы мен дәрежесі, реверсияға тұрақтылығы – вулканизациялайтын жүйе, вулканизацияастының баяулатқыштары

Конфекциялық желімділігі, құрылғыға жабысқақтығы – желімділік модификаторлары, антиадгезивтер, жұмсартқыштар

Талшықтар мен металлдарға бекінуі - вулканизациялайтын жүйе, адгезия модификаторлары

Дайындалу мен формалану барысындағы өнімділігі, энергия жұмсалуы, бағасы - толтырғыштар, жұмсартқыштар

 

Резиналар

Серпімділік-беріктіліктік қасиеттер, бұзылу кезінде тұрақтылығы - толтырғыштар, жұмсартқыштар

Шаршау-беріктіліктік қасиеттер - вулканизациялайтын жүйе, қорғаныштық қоспалар, толтырғыштар

Қаттылығы - толтырғыштар, жұмсартқыштар

Аязға тұрақтылығы – пластификаторлар, вулканизациялайтын жүйе

Термотұрақтылық - вулканизациялайтын жүйе, қорғаныштық қоспалар

Мұнайлы ортаға, суға, химиялық агрессивті орталарға тұрақтылығы - вулканизациялайтын жүйе, қорғаныштық қоспалар

Атмосфератұрақтылық – антиоксиданттар, антиозонанттар

Радиациялық тұрақтылығы – антирадтар

Отқа тұрақтылығы – антипирендер

Плесневые саңырауқұлақтарға тұрақтылығы – фунгицидтер

Теплофизикалық және электрлік қасиеттері – толтырғыштар

 

Резина өнеркәсібінде ондаған әр түрлі каучуктер мен жүздеген ингредиенттерді қолданады. Осылай, әр қилы каучуктер мен толтырғыштардан жаңа технологиялық және техникалық қасиеттері бар резиналар мен резиналық қоспалар алады.

Резиналық қоспаның бағасын төмендету үшін барынша арзан каучук таңдайды және/немесе қоспадағы каучук мөлшерін азайтады. Осы мақсатпен техникалық көміртек пен жұмсартқыштардың мөлшерін арттырып, минералды толтырғыштар пайдаланады [1]. Бірақ бұнда резинаның техникалық қасиеттері нашарлайды (1.1 сурет) [1]. Резиналық қоспаның бағасы қорғаныштық қоспаларды қосқанда немесе элементарлы күкірттің мөлшері аз вулканизациялайтын жүйелер қолдану арқылы қымбаттайды.

 

Осылайша, резиналық қоспаны дайындау тұрады:

• бұйымның жұмысқабілеттілігіне жауап беретін, және осы қасиеттердің көрсеткіштері мәндерінің шегі рұқсат етілген резинаның негізгі және қосымша қасиеттерін анықтау;
• каучук түрін таңдау;

 

1-сур. Резиналық қоспаның 100 масс.с. каучукке (1)

компоненттердің жалпы мөлшері мен созылу

кезіндегі беріктілігінің (2) қоспаның бағасынан тәуелділігі

 

• бұйым дайындаудың технологиялық процесстеріне қолданылатын қасиеттері көрсеткіштерінің рұқсат етілген шектік мәндері мен резиналық қоспаның қажетті қасиеттерін анықтау;
• резина мен резиналық қоспаға берілген қасиеттер беретін ингредиенттерді таңдау.

 

Резиналық қоспаларды дайындау

Кез келген резиналық бұйымдарды шығаруда дайындық алды процесс болып резиналық қоспаларды дайындау табылады; араластыру сапасы көбінесе аралық материалдардың технологиялық қасиеттері мен алынатын резиналардың техникалық сипаттамаларын анықтайды. Резиналық қоспалардың күрделілігі, бастапқы заттардың әр түрлі агрегатты күйлері, жеке ингредиенттердің дозалануындағы үлкен айырмашылықтар материалдарды тасымалдау мен өлшеуде үлкен зейінділікті, технологиялық режимнің қатаң сақталуын талап етеді. Сондықтан процесстің жоғары автоматизациясы мен механизациясынсыз оның тұрақтылығы мен резиналық қоспаның қажетті сапасын қамтамасыз ету сенімділігіне қол жеткізу мүмкін емес.

Жалпы, әр түрлі өндірісте (шина, РТБ, аяқ киім және т.б.) араластыру технологиясы бірдей және әр түрлі сыйымдылық пен қуаттылықты резина араластырғыштарды қолдануға негізделген. Бірақ, шина өндірісінде жалпы түрдегі каучуктың (НК, СКИ-3, СКД, БСК, бутилкаучуктер) салыстырмалы аз мөлшері және ингредиенттердің 40-50 түрі қолданылатынын атап кету керек. Ал РТБ өндірісі аталғандардан бөлек арнайы түрдегі каучуктың 30 түрін пайдаланады, және ингередиенттер саны да көп (100-ге дейін). Шина заводының дайындайтын цехтары әр түрлі қоспалардың аз санын, бірақ үлкен көлемін шығарады, ол үлкен бірлікті қуаттылықты араластырғыштардың қолдану аясын кеңейтеді. РТБ заводтарында керісінше: әр түрлі қоспалардың үлкен санын, бірақ аз мөлшерде шығарады, сондықтан аз көлемді резинаараластырғыштарды қолдану тиімді.

Басқа маңызды айырмашылық, РТБ үшін қолданылатын қоспаларда толтырғыштардың көп мөлшері болады (100 ч.-ға (масса бойынша) 120-140 ч. –ға дейін каучуктер шиналық резиналарда 50-60 ч.-ға қарсы), ал арнайы қолданылатын каучуктердің көбісі бастапқы жоғары қаттылыққа ие. Сондықтан қуаты күшті араластырғыштар қажет, нәтижесінде араластырғанда жылу түзілу күшейеді, және жылу әкету проблемасын араластыратын камера көлемі шектейді. РТБ үшін резиналық қоспаларды вальцтерде дайындайды (барлық қоспаның 12-15%-ы).

 

Табиғи каучуктің платикациясы.

Бұл операцияны жұмыс камерасының сыйымдылығы 0,62 немесе 0,37 м3 болатын резина араластырғыштары универсалды сызықтарда орындайды. Сәйкес фестонды құрылғылар жұқа полиэтиленді қабықшаны (қалыңдығы бірнеше жүз мм) пластицирленген каучук орамына салу үшін арналған құралмен жабдықталған.

Пластицирленген каучуктің сақталуы маточный резина қоспаларының қоймасында қарастырылған. Әрі қарай табиғи каучук ПТК көмегімен сәйкесті сызықтағы автоматты өлшеу үшін дозалау бөлімшесіне түседі.

 

Маточный резина қоспасын дайындау.

Маточный резина қоспасын дайындау үшін жұмыс камерасының сыйымдылығы 0,62 м3 болатын жабық резина араластырғыштары бар төрт сызықтар қарастырылған. Оның үшеуі тек маточный резина қоспасын дайындау үшін, ал төртіншісі – дайын резина қоспаларын дайындау үшін авариялық жағдайлар кезіне арналған.

Енгізілу мен араластыру циклін реттеуді әрбір сызықта орналасқан миникомпьютер орындайды.

Маточный резина қоспасын шығаруды минималды жұтылатын энергия мен максималды (авариялық) температурада анықталған уақыт аралығы сайын жүргізеді. Процесстің біркелкі өтуі мен тиімділік бағасы үшін жұтылатын энергия мен шығарылатын температура мәндері теретін құрылғымен тіркеледі.

Дайын резиналық қоспа алу.

Қоспаны дайындау үшін жұмыс камерасы 0,37 м3 сыйымдылықты жабық араластырғыштар орнатылған төрт сызықтар қарастырылған. Түйіршіктерді дозалауға арналған екі бункерден басқа екі сызық техникалық көміртек пен ақ сажа, жұмсартқыштар мен балқытылған балауызды дозалау үшін қүрылғылармен жабдықталған, ол қажет жағдайда маточный резиналық қоспалар дайындау үшін арналған. 

Қоспалардың сапасын экспресс-бақылау.

Сынамалар алатын станциялар (әрбіреуіне біреу) фестонды суытатын құрылғыға қоспа кіретін орында болады. Капсулаға салынған, маркасы мен реттік номері белгіленген сынама пневмопочта арқылы бақылаудың әр түрін жүргізуге барлық қажетті құралдары бар лабораторияға жіберіледі.

Қоспалардың сапасын тексеру үшін модификациясы 100 Monsanto типті каиллярлы вискозиметрлері, сондай-ақ қосымша құралдар мен бақыланатын параметрлерді автоматты анықтау үшін аппаратура қолданылады. Алынған мәліметтер телетайп көмегімен сәйкес фестонды суытушы құрылғысы бар шығарушы станцияға жіберіледі. Одан кейін оның түбіне қоймаға жіберуге рұқсат ететін шифр қойылады.

Лабораторияда таңдамалы маточный қоспалардың тұтқырлығын анықтау үшін Муни вискозиметрлері, серпімділік модулін анықтайтын Т-500 динамометрлері, тығыздық пен қаттылықты анықтайтын автоматты құралдар бар. Осы құралдар дайындалатын қоспалардың 30-40% үшін кең бақылау жүргізуге ұсынылады.

 

Араластырғыштарға ингредиенттерді жіберу және олардың дозалануы.

Каучуктер.

60-70 жж. каучуктердің араластырғыштарға  жіберілуі негізінен электрожүктеушілердің  немесе монорельсті транспорттаушы  жүйелердің көмегімен жүзеге  асты, мұнда әрбір кипа көп рет (4-5 ретке дейін) қолмен қайта жүктеліп отырды.

Каучуктерді дозалауды автоматтандыруға мүмкіндік берген шешімдердің бірі каучуктерді түйіршіктеу, секциялық бункерлерде түйіршіктердің қосымша қорын сақтау және олардың араластырғыштардың кететін бункерлеріне пневмотранспортпен жіберілуі болды, оны ПО «Днепрошина»-да іске асырды. Бірақ мұндай әдіс  үлкен шығындарды талап етіп, басқа заводтарда қолданылмады.

Кейбір шина заводтарында брикеттардығы каучук тасымалдау резинаараластырғыштарында дозаланатын, сынаманы автоматты жүктейтін ленталы конвейерлер жүйесінде қарастырылады. Каучуктың әрбір типі үшін өзінің қабылдайтын конвейері бар, одан брикеттер резина араластырғыш орналасу сызығына параллель орналасқан бөлгіш транспортерлер жүйесіне түседі. Әрбір араластырғыш иілетін ленталы конвейер мен транспортерлер жүйесімен (жіберілетін, салмақты, жинақты) біріктірілген. ЭВМ бұйрығымен бөлшіш конвейерден қажетті каучуктің бірнеше брикеті алынады, және сынама массасын бақылаудан оның жүктелуі жүзеге асады.

Нақтырақ дозалану качук брикетін үлестерге көп ретту бөлу арқылы мүмкін, одан қажетті үлес алынады, бірақ мұндай жүйе жеткілікті автоматтандырылмаған және сенімсіз.

Қазіргі заманғы шина заводтарында каучук бөлгіш транспортерлер арқылы (әрқайсысы каучуктің бір түріне арналған) сыйымдылығы 500 кг арнайы ковшаларға ауыстырылады.

«Фата» фирмасы каучукті тасымалдау мен дозалау проблемасын жақсы шешті, онда каучукті дозалау орталықтанған өлшеу бөлімшесінде жүргізіледі, онда әрқайсысы каучуктің бір түрінен кейін бекітілген ДАС-300 типті каучукті дозалау үшін бірнеше автоматтандырылған сызықтар орналастырылған.