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

75820. Жапондық модельдің сипаттамасы 46.37 KB
  Кейіннен басқа американдық авторлар басқарудың принциптері жүйесіне көптеген қосымшалар, өзгертулер мен толықтыруларды енгізді. Классикалық мектеп басқарудың американдық теориясындағы басқа да барлық бағыттардың құрылуна зор ықпал етті.
75821. Системный блок. Звуковая карта, сетевая карта. Колонки. Источник бесперебойного питания 40.27 KB
  Блок питания Блок питания нужен компьютеру для преобразования и передачи энергии к элементам компьютера. Однако есть и недостатки: затрудняется обслуживание усилителя так как акустическая система может быть установлена в труднодоступном месте например быть подвешена на некоторой высоте...
75823. Финансовая реформа Петра I 246.75 KB
  Указом 1 марта 1698 года Пётр I подтвердил указы своих предшественников на право городов собирать стрелецкие то есть деньги собираемые с городского населения и оброчные деньги выборными земскими старостами волостными судьями и целовальниками состоявшими в земских избах в обход воевод и приказных людей.
75824. Комплекс производственной гимнастики 23.6 KB
  В комплекс вводной гимнастики обычно включают следующие компоненты: Ходьба; Упражнения на поддерживание с глубоким дыханием; Упражнения для мышц туловища и плечевого пояса наклоны повороты туловища с большой амплитудой и активными движениями рук...
75825. Влияние гаджетов на здоровье человека 66.6 KB
  Психические расстройства. Психические расстройства. Электромагнитные волны негативно действуют на работу всего организма и могут вызвать головную боль бессонницу и даже расстройства иммунной системы. Психические расстройства Нарциссические расстройства...
75826. Гимнастическая терминология 2.4 MB
  Любое из упражнений многофункционально и располагает возможностями избирательного и регламентированного воздействия на функции разных органов и систем организма, двигательные и психические способности.