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

26 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

21739. Накопители на гибких магнитных дисках 323 KB
  С тех пор эти устройства претерпели относительно не большие изменения размер дискеты уменьшился почти в два раза а емкость возросла всего на порядок. Первые накопители использовали дискеты диаметром 525 133 мм для краткости обозначаемые как 5 заключенные в мягкие конверты рис. Поскольку дискеты НВ отличаются более высокой коэрцитивной силой носителя для них требуется более сильный ток записи чем для обычных дискет. Эти компактные дискеты заключены в пластмассовый конверт.
21740. Организация работ в очистных забоях. Основные понятия и определения 23.5 KB
  Организация производства – комплекс мероприятий направленный на рациональное сочетание процессов труда с вещественными элементами производства в пространстве и времени с целью повышения эффективности горного производства. Для разработки конкретных и детальных мероприятий по организации производственных процессов разрабатывается проект. В состав проекта входят графики работы очистных и подготовительных забоев определение типа бригады и выполняемых ею производственных процессов количество членов бригады их разряды нормы выработки и...
21741. Формы организации производства в очистных забоях 36 KB
  Цикличность ведение работ по циклам характеризуется повторяемостью выполнения определенных процессов в известной последовательности. Под циклом понимают совокупность всех процессов и операций выполняемых в определенной последовательности и объеме и необходимых для выемки полезных ископаемых по всей длине лавы очистного забоя на установленную паспортом величину подвигания забоя. Полный цикл совокупность всех процессов выполняемых в данном забое в определенном порядке и объеме необходимом для его подвигания на установленную величину...
21742. Проектирование организации очистных работ 23.5 KB
  Режим работы очистных забоев является исходным для составления проекта организации работ на добычном участке который включает графики организации производственных процессов в очистных и подготовительных забоях. Составление графиков организации очистных работдля случая когда режим работ и число циклов в сутки задано:для составления или корректировки необходимо посчитать объемы работ по каждому процессу и время для их выполнения; численность рабочих необходимых для выполнения каждого процесса комплексную норму выработки расценки. Для...
21743. Методика по выполнению раздела проекта: проектирование и организация работ в очистных забоях 65.5 KB
  Зависит от того задан ли режим работы рудника и число циклов в сутки либо режим работы и число циклов определяется как возможные в данных условиях. 1 Уточнить определить исходные данные задан ли режим работы и число циклов в скутки 2 Осуществляется анализ существующей организации производственных предприятий. Число производственных циклов в сутки по формуле: Кцп = 24 – число часов в сутки. коэффициент повторяемости – число повторений процессов подготовки на 1 цикл выемки полезного компонента.
21744. Организация производства подготовительных забоев 22 KB
  Время в течении которого выполняются все процессы проходческого цикла составляют продолжительность цикла. Процессы проходческого цикла могут выполняться последовательно или параллельно. При 2 способе продолжительность проходческого цикла сокращается и скорость в единицу времени повышается.
21745. Графики организации работ в подготовительных забоях 23 KB
  Анализ технологической проходки позволяет по ряду признаков классифицировать их на группы: по способу механизации проходческих работ графики делятся на: графики с применением БВР; графики с применением проходческих комбайнов; по степени совмещения отдельных процессов во времени: с последовательным выполнением основных процессов; с частичным совмещением; степень совмещения процессов во времени характеризуется коэффициентом совмещения равным отношению суммарной продолжительности полного проходческого цикла с учетом совмещенных...
21746. Методика проектирования организации работ в подготовительном забое 33.5 KB
  Методика зависит от необходимой величины суточного подвигания забоя выработки. Различают два случая суточного подвигания забоя выработки величина суточного подвигания забоя выработки задана величина суточного подвигания забоя выработки определяется как возможная в данных условиях. Методика проектирования организации работ в подготовительном забое в случае если величина суточного подвигания забоя выработки задана состоит из следующих пунктов Выбор технологической схемы проведения проходческих работ способа механизации отдельных...
21747. Обслуживание рабочих мест 23.5 KB
  Различают рабочие места: стационарные полустационарные подвижные Особенность горного производства: рабочие места подвижные и протяжённые. Организация рабочего места включает их планировку и оснастку. Правильное планирование заключается в приспособлении рабочего места средств труда и производственной среды к возможностям человека. Под технологической оснасткой понимают обеспечение рабочего места исправным производственным оборудованием и инструментом.