11816

Шприцевание резиновых смесей

Лабораторная работа

Химия и фармакология

Лабораторная работа № Шприцевание резиновых смесей Цель работы Получение заготовок определенного профиля путем продавливания разогретой резиновой смеси с помощью червяка через профилирующее отверстие и определение усадки. Теоретическая часть Шприцев

Русский

2013-04-12

109 KB

27 чел.

Лабораторная работа №

Шприцевание резиновых смесей

Цель работы

Получение заготовок определенного профиля путем продавливания разогретой резиновой смеси с помощью червяка через профилирующее отверстие и определение усадки.

Теоретическая часть

Шприцевание (экструзия) - это процесс получения формовых заготовок в результате продавливания резиновой смеси под давлением через профилирующее отверстие определенного размера и конфигурации.            

Технологический процесс получения формовых заготовок методом шприцевания осуществляется в червячных машинах – шприц-машинах холодного и горячего питания, в которых резиновая смесь с помощью вращающегося червяка выдавливается  через профильное отверстие головки. Процесс, происходящий в червячных машинах, является непрерывным. Методом шприцевания получают профильные заготовки в виде трубок, шнуров,   пластин со сложной геометрией поперечного сечения и пр. Благодаря простоте управления и надежности в работе червячные машины являются базовыми агрегатами в автоматизированных поточных линиях непрерывного формования различных заготовок (протектор шин, ободные ленты, автомобильные камеры и др.). На червячных машинах проводят также грануляцию резиновых смесей, очистку смесей от посторонних включений, изготовление резиновых смесей, их разогрев и другие.

Энергосиловые параметры процесса и производительность червячных машин зависят от свойств резиновой смеси, от частоты вращения, геометрических размеров и конструкции червяка, сопротивления головки, температурного режима шприцевания. Современная теория шприцевания позволяет установить количественные соотношения между параметрами процесса, технологическими режимами, свойствами материала и производительностью машин, энергоемкостью процесса.

Качество продольных заготовок зависит от состава резиновой смеси, выбора параметров и условий шприцевания, от конструкции червяка, конфигурации профильного сечения и размера заготовок.

При движении резиновой смеси внутри цилиндра и в каналах     профилирующих деталей головки наряду с пластической деформацией      происходит ориентация и высокоэластическая деформация молекул каучука. Способность к ориентации и накоплению высокоэластической деформации при высоких скоростях сдвига приводит к изменению формы после прекращения деформации сдвига. Это выражается тем, что при выходе заготовки из головки червячной машины линейная скорость движения смеси уменьшается, происходит увеличение площади сечения и уменьшение длины заготовки. На    производстве это явление называется усадкой при шприцевании. При очень высоких скоростях шприцевания появляется опасность возникновения эластичной турбулентности, резко искажающей профиль изделия. Для завершения  усадки, связанной   с  эластическим   восстановлением,   имеющим

релаксационный характер, требуется достаточное время: от нескольких часов до нескольких суток. Наибольшая усадка происходит в первые минуты после шприцевания.

Для уменьшения усадки необходимо повысить температуру резиновой смеси либо увеличить длину профилирующего отверстия, либо снизить скорость шприцевания, либо всё вместе. Изменяя технологические параметры процесса, можно регулировать усадку заготовок. Усадка, определяемая высокоэластичной составляющей общей деформации, существенно зависит от состава резиновой смеси и снижается при увеличении степени наполнения резиновых смесей, а также при введении в них добавок (сшитых каучуков, пластификаторов), ускоряющих структурную релаксацию. Повышение содержания технического углерода и его структурности значительно улучшают способность резиновых  смесей к шприцеванию – резко снижается усадка, повышается качество заготовок. Смеси, обладающие небольшой эластичностью, можно шприцевать с повышенной скоростью. Скорость шприцевания уменьшается при введении в резиновую смесь компонентов, повышающих адгезию к металлу (битумов и смол). Повышение молекулярной массы каучука (соответственно   вязкости) увеличение его полидисперсности приводит к заметному повышению усадки и ухудшению качества заготовки. При слишком высокой вязкости каучука шприцевание протекает крайне неудовлетворительно, обычно заготовки имеют неровную поверхность, рваные кромки. Для обеспечения высоких скоростей шприцевания таких смесей используют приводы большой мощности, при этом повышается теплообразование, а следовательно, и подвулканизация резиновых смесей, что ограничивает применение высоких скоростей.

Для получения шприцуемых изделий с гладкой поверхностью необходимо поддерживать определенную температуру в зонах червячной машины: питания, сжатия, нагнетания.

Объекты исследования

Резиновые смеси шифра 78 и 81. Рецептуры резиновых смесей приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Рецептура резиновой смеси

Ингредиенты

Содержание ингредиентов, масс.  ч. на 100 масс. ч, каучука

78

81

СКМС-30АРКМ

100

100

Сера

2

2

Альтакс

3

1,5

ДФГ

1,3

0,3

Белила цинковые

5,0

5,0

Стеарин

1,5

2,0

Нафтам 2

2

-

Масло ПН-6

-

3

ТУ-514

30,0

60,0

Материалы, инструмент, оборудование

Секундомер, металлическая линейка, технические весы, ножницы, червячная машина (рисунок 1).

1- электродвигатель; 2- цилиндр; 3 - головка; 4-станина; 5 - рукоятка

Рисунок 1 - Общий вид червячной машины

Основными частями червячной машины являются станина 4, цилиндр 2, расположенный внутри него червяк, привод с электродвигателем 1 (рисунок 1). В станине смонтирована коробка скоростей, которая позволяет ступенчато изменять число оборотов червяка. Коробка скоростей переключается при остановленной машине с помощью рукоятки 5.

Подготовка материалов

На вальцах или в резиносмесителе изготавливают резиновую смесь. Перед проведением работы смесь разогревают до температуры, равной температуре цилиндра  50оС. Затем смесь подают в загрузочную воронку червячной машины в виде ленты.

Таблица 2 – Данные для расчета плотности резиновой смеси шифра 67 и 69

Каучуки и

ингредиенты

Плотность, кг/м3

Содержание

ингредиентов,

масс.ч. на 100 масс. ч. каучука

Объём ингредиентов,

м3

78

81

78

81

СКМС-30АРКМ

930

100

100

0,1075

0,1075

Сера

2050

2

2

0,0010

0,0010

Альтакс

1470

3

1,5

0,0020

0,0010

ДФГ

1100

1,3

0,3

0,0012

0,0027

Белила цинковые

5420

5,0

5,0

0,0009

0,0009

Стеарин

960

1,5

2,0

0,0016

0,0021

Нафтам 2

1190

2

-

-

0,0031

Масло ПН-6

970

-

3

0,0017

-

ТУ-514

1870

30,0

60,0

0,0160

0,0321

Итого

144,8

173,8

0,1319

0,1479

  Ход выполнения работы

Проверяют исправность установки путем внешнего осмотра и пуском червячной машины на холостом ходу. Затем загружают резиновую смесь в загрузочное окно машины. После выхода резиновой смеси из профилирующего отверстия червячной машины (рисунок 1) получается заготовка в виде ленты. При этом смесь нагревается. Этим пользуются чтобы разогреть смесь до нужной температуры, вновь помещая уже вышедшую ленту резиновой смеси в загрузочное окно (процесс повторяют несколько раз).

Затем из выходящей  ленты резиновой смеси нарезаются образцы, причем при различных скоростях вращения давящего червяка. Нарезают образцы через равные промежутки времени для данной скорости вращения червяка. Отсечение образца ведётся у самого выхода из профилирующего отверстия. Промежутки времени измеряются секундомером. Первые 10 образцов получаются при скорости V=65 об/мин и при t=3с, а вторые 10 образцов – при скорости V=45 об/мин и при t=5с. Из 10 образцов каждой партии отбирается по 5 наиболее гладких и ровных образцов. Затем, после определенного промежутка времени (~1 час)  вырезаются отрезки длиной 10 см  от выбранных  образцов. Эти отрезки длиной 10 см  взвешиваются на технических весах и после этого проводятся необходимые расчеты. Все измерения и расчеты заносятся в протокол испытаний (таблица 3). 

          Протокол испытаний

Таблица 3 – Протокол испытаний резиновой смеси

Частота вращения червяка, ω, об/мин

Масса отрезка

длиной 10 см, г

Смесь 78

Смесь 81

45

11,8

7,3

9,4

7,6

12,9

8,6

10,5

8,9

7,8

8,1

Среднее значение

10,48

8,1

65

15,3

7,0

14,0

8,0

12,8

9,4

12,6

8,8

11,5

9,7

Среднее значение

13,24

8,58

Оформление результатов

         Усадку по длине l (в %) рассчитывают по формуле:

l = (lт - l0) / lт,*100                           (1)

где  l0 = 0,1м;  

       lт =                                    (2)

        Здесь  - масса отрезков длиной l0 после вылежки, кг;

- теоретическая плотность резиновой смеси, кг/м3;

S - площадь профилирующего отверстия, м2;

lт- длина образца после усадки, м.

Теоретическая плотность рассчитывается по рецепту и равна:

99= 1,098 г/см3           100 = 1,175г/см3

Влияние скорости вращения червяка и содержания техуглерода на усадку представлено в таблице 4.

Таблица 4    - Влияние скорости вращения червяка и содержания техуглерода на усадку

Показатель

Шифр резиновой смеси

78

81

Содержание техуглерода масс. ч. на 100 масс. ч. каучука

30

60

Скорость вращения червяка об/мин

45

65

45

65

lт , м

0,203

0,256

0,147

0,155

Усадка l, %

50,8

60,9

32

35,7

          Вывод

Провели шприцевание двух резиновых смесей, содержащих различное  количество наполнителя технического углерода N 514. Определили усадку резиновой смеси при различных скоростях вращения червяка.

С увеличением скорости вращения червяка в червячной машине усадка (γ) резиновой смеси по длине увеличивается, поскольку уменьшается время формования полимера (t); ϴ - время релаксации.                                                   

С увеличением содержания технического углерода в резиновой смеси усадка уменьшается. Это объясняется образованием сажевого каркаса в присутствии технического углерода, который закрепляет макромолекулы после переработки.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

27270. Головні методологічні підходи до вивчення економічних явищ і процесів. Загальнонаукові та специфічні методи досліджень економічної дійсності 25.05 KB
  Як метод науки воно означає сукупність або систему прийомів та операцій які застосовуються економістами для збору систематизації та аналізу економічних фактів явищ і процесів. Під індукцією розуміємо виведення принципів законів э аналізу фактів. Метод індукції означає хід думок від аналізу фактів до теорії від часткового до загального. Важливим засобом пізнання економічних процесів і явищ є використання методів аналізу і синтезу.
27271. Закони, принципи і категорії політичної економіки. Етапи пізнання економічної діяльності. Позитивна і нормативна економіка 18.25 KB
  Кожна наука у процесі пізнання об'єктивної реальності займається систематизацією фактів подій процесів щоб виявити певні причини і наслідкові зв'язки між ними та відкрити і сформулювати економічні категорії закони і принципи. Економічні закони відображають внутрішні найсуттєвіші стабільні такі що постійно повторюються причиннонаслідкові взаємозв'язки і взаємозалежності між економічними процесами і явищами. Вони як і закони природи мають об'єктивний характер і виражають причиннопослідовний зв'язок між компонентами явища що...
27272. Процес праці та його основні елементи.Виробництво і праця.Суспільний характер виробництва 19.77 KB
  Процес праці та його основні елементи. Завдяки праці накопичено потенціал продуктивних сил суспільні багатства сформовано сучасну цивілізацію. Прогрес людства неможливий без праці. Отже технічний прояв праці у виробництві відображає її зміст під яким розуміється сукупність трудових функцій працівників.
27273. Економічні ресурси та їх класифікація.Фактори виробництва 17.54 KB
  Обмеженість ресурсів. У певній країні або у масштабі планети обсяги економічних ресурсів природно обмежені.Про обмеженість людських ресурсів у межах планети говорити недоцільно оскільки у світі налічується до 800 млн. Отже обмеженість людських ресурсів і засобів виробництва зумовлена сутністю природою економічної системи.
27274. Економічна система, її структурні елементи та цілі. Типи і еволюція економічних систем 25.31 KB
  їх зміст виявляється у взаємодії людини і природи яка здійснюється у процесі праці виробництва матеріальних і нематеріальних або економічних благ. У такій взаємодії суб'єктом є трудовий колектив сукупний працівник людство а об'єктом природа. Продуктивні сили фактори які забезпечують перетворення речовини природи відповідно до потреб людей створюють матеріальні й духовні блага визначають зростання продуктивності суспільної праці завдяки своєму рівню та характеру порізному впливають на еволюцію певних типів форм власності. Вона...
27275. Власність та її місце в економічній системі. Система відносин власності 88.24 KB
  Система відносин власності. Місце власності в економічній системі Спочатку власність розглядалась як відношення людини до речі тобто як фізична наявність цієї речі у людини і можливість її використання. Це стосується і власності. Інакше кажучи соціальноекономічна сутність власності розкривається і реалізується не в системі зв'язків людина річ а в площині взаємодії людина людина з приводу привласнення об'єктів власності.
27276. акон рідкості та основні проблеми економіки.проблеми раціонального вибору і межі виробничих можливостей суспільства 20.1 KB
  Обмеженість виробничих ресурсів є однією з важливих передумов розвитку і формування ринку. Об'єктивною її основою є дія закону рідкості знання якого дає можливість зрозуміти необхідність подолання суперечностей між зростанням потреб і обмеженістю виробничих ресурсів. Причиною існування закону рідкості є суперечності між безмежними потребами виробничих ресурсів. Зростання людських потреб весь час наштовхується на обмеженість економічних ресурсів.
27277. Форми організації суспільного виробництва. Натуральне господарство. Товарне виробництво 50.9 KB
  Форми організації суспільного виробництва. Форма суспільного виробництва це певний спосіб організації господарської діяльності. Людство пройшло довгий історичний шлях розвитку і знало дві основні форми організації суспільного виробництва: натуральну і товарну. Історично першою формою суспільного виробництва було натуральне господарство рис.
27278. Влияние факторов макросреды 25.5 KB
  Внутр: колво штатных ед корпорат культ взаимоотнош внутри коллектива профессионализм сотруд. Внешние: Микросреда штат внутр управл внутр связи партнеры конкуренты Макросреда данные факторы во многом опр потребн в обществе природные вопросы рац использ явл важн элементом побуждения кл к соверш путеш тур бренды разрабат на основе привлекат прир ресурсов демократические расчет числ населения для каждой группы населения треб свой турпродукт эконом платежеспособность населения соцкультурные...