Привод пресса осуществляется от насосной установки, с помощью системы клапанов. Масляный бак привода смонтирован в станине. На боковых сторонах рамы смонтированы шкаф с электрической аппаратурой регулирования режима работы и управления прессом и шкаф с электрическими приборами контроля, регулирования и поддержания заданной температуры нагревательных плит. Система автоматики обеспечивает поддержание температуры плит с точностью +1%- Максимальная температура плит 250 °С. Для уменьшения тепловыделения в окружающую среду и удаления газов, образующихся при вулканизации все прессы имеют кожух, который подсоединяется к вытяжной системе вентиляции. Все операции цикла при работе на прессе, за исключением перезарядки прессформ, выполняются автоматически. Длительность вулканизации устанавливается с помощью реле времени в пределах от 1 до 30 мин. Прессы, управляемые автоматикой, предусматривают выполнение одной или двух подпрессовок, число которых устанавливается также с помощью реле времени.

Прессы вышеописанных конструкций формуют и вулканизируют резиновые изделия в пресс-формах открытого типа, съемных с ручной перезарядкой. Кроме съемных прессформ, особенно для массовых изделий, применяют стационарные прессформы, которые устанавливаются в рабочем пространстве пресса и там же перезаряжаются. Выше указывалось, что перезарядка вулканизационных прессов производится, как правило, вручную и является тяжелой операцией. Необходимо каждый раз выдвинуть прессформы с плит, открыть их, извлечь изделия, положить резиновые заготовки, закрыть формы и задвинуть их на плиты. И все это вблизи и при непосредственном контакте с нагретыми металлическими деталями пресса и форм. Для облегчения труда прессы с усилием свыше 1 МН снабжаются подъемными столиками или специальными перезарядчиками.

Рассмотрим четырехэтажные прессы с двухсторонней перезарядкой, оснащенных двумя подъемными столиками. Один столик обслуживает два первых снизу этажа пресса, а другой - два верхних этажа. С помощью привода рабочая плоскость стола может занимать положение в одной горизонтальной плоскости с поверхностью нагревательной плиты. Это облегчает выдвижение форм при перезарядке пресса из рабочего пространства и, наоборот, перемещение их со стола на плиту после перезарядки. Необходимость механизации процессов перезарядки прессформ привела к созданию выдвижных кассетных элементов, которые выводятся из рабочего пространства прессов с помощью пневматических или гидравлических приводов. Некоторые прессы оснащаются механическими перезарядчиками, которые автоматически открывают прессформу и выталкивают готовые изделия. Прессовщик закладывает сырье заготовки в гнезда формы и нажатием кнопки пускает пресс в работу.

Дальнейшие операции, в том числе и периодические подпрессовки для удаления воздуха и газов из прессформ, осуществляются автоматически. Прессы в исходном положении разомкнуты, кассеты обоих этажей находятся на нагревательных плитах, электродвигатель насосного агрегата отключен, вентили подвода и отвода масла открыты, рукоятки кранов управления находятся в крайнем правом положении. Нажатием кнопки «Пуск насоса», расположенной на перезарядчике слева, включается электродвигатель насоса. Рукоятку крана правой рукой поворачивают влево, масло от насосной установки поступает в штоковую полость гидроцилиндра, шток которого втягивается и поворачивает рычаг. Последний перемещает ползун, который своими захватами выдвигает кассету из пресса.

При перемещении кассеты осуществляется ее разъем при помощи клиньев на направляющих перезарядчика. После выдвижения кассеты поворачивают ручку крана управления в левое положение и гидроцилиндр перемещает траверсу вверх, при этом пальцы траверсы входят в пазы крышки кассеты, которая поворачивается относительно осей петель кассеты. Кнопка включения насоса опускается, и производится перезарядка кассетной прессформы. Затем снова включается насос, последовательным включением кранов и закрывается крышка и кассетная прессформа перемещается в рабочее пространство пресса. Затем, поворачивая рукоятку крана влево, перемещают стол перезарядчика вверх на уровень второго этажа пресса. Как только защелка механизма фиксации войдет в зацепление с выступом гребенки, рукоятка крана возвращается в крайнее правое положение. Производится перезарядка кассетной прессформы верхнего этажа, после чего нажатием на педаль перезарядчик опускают на уровень нижнего этажа пресса. Контроль положения прессформ на нагревательных плитах пресса фиксируется нажатием их наконечные выключатели.

По окончании перезарядки всех этажей пресса нажимается кнопка «Смыкание кассет» на пульте управления перезарядчика и включается электродвигатель насоса. При срабатывании выключателей вступает в работу электромагнит ЭМ золотника. Масло от насоса через золотник, обратный управляемый клапан и дроссель поступает в малый гидроцилиндр пресса, стол которого начинает подниматься, открывается клапан наполнения-слива, масло из бака поступает в главный гидроцилиндр пресса. После полного смыкания плит и прессформ пресса давление в напорной линии начинает повышаться. При достижении определенного его значения с помощью пружины регулятора скорости масло от насоса начинает поступать в полость главного гидроцилиндра, захлопывая клапан наполнения-слива и отсекая бак от гидроцилиндра. При этом происходит окончательное формование заготовки в изделие.

При достижении давления подпрессовки срабатывают контакты электромагнитного манометра, подается импульс на включение реле времени подпрессовки и выключение электромагнита ЭМ золотника. Масло под давлением поступает под поршни обратного клапана и клапана наполнения-слива и открывает их. Полости обоих гидроцилиндров пресса соединяются со сливной магистралью, а стол пресса под тяжестью подвижных частей опускается. По истечении установленного промежутка времени реле времени подпрессовки дает импульс на включение электромагнита ЭМ золотника, и пресс снова начинает смыкаться. При достижении давления прессования электроконтактный манометр дает импульс на включение реле времени вулканизации, включение электродвигателя насоса и электромагнита золотника. По истечении времени вулканизации автоматически включается электродвигатель насоса, и масло под давлением подается под поршни клапанов. Так прессы заканчивают цикл работ и раскрываются.

Существуют прессы с рычажно-механическим приводом. Движение плит, их замыкание и создание необходимого прессового усилия здесь осуществляется от электродвигателя посредством системы кривошипов и рычагов. Некоторые иностранные фирмы выпускают рычажно-механические вулканизационные прессы, по конструкции напоминающие индивидуальные вулканизаторы автомобильных шин и камер, которые рассматриваются в следующих разделах настоящей главы. Прессы с механическим приводом подобного типа более быстроходны, процесс раскрытия совершается быстрее, чем у гидравлических. Но по конструкции они более сложны, и их стоимость выше, чем прессов с гидравлическим приводом. Для вулканизации транспортерных лент конечной длины применяются рамные и колонные гидравлические прессы большой мощности. Такие прессы представляют собой как бы ряд обычных прессов, поставленных вплотную и имеющих общие верхние плиты, один подвижный стол и общие нагревательные плиты.

Собранная лента из рулона протягивается между двумя вулканизационными плитами, отпрессовывается с помощью гидравлических приводов, вулканизуется и закатывается в рулон. Для предотвращения вытяжки транспортерной ленты в процессе эксплуатации перед вулканизацией заготовку подвергают растяжению от 4 до 8 % первоначальной длины. С этой целью участок ленты между нагревательными плитами зажимается и с помощью гидравлических устройств подвергается вытяжке.

Современные прессы подобного рода имеют:

· длину плит 10 м,

· полезную ширину от 0,9 до 2,9 м;

· прессовое усилие составляет от 40 до 75 МН;

· масса прессов равна от 100 до 300 т.

Рассмотрим схему установки одноэтажного рамного пресса с размерами плит 2X10 м.Для вулканизации широких транспортерных лент сконструирован пресс с размерами нагревательных плит 3,8 X 10 м. Мощность этого пресса 127 МН, механизм вытяжки имеет мощность 1,1 МН и рабочий ход 0,8 м; общая массса пресса - 845 т. На всех прессах обогрев плит производится с помощью пара или перегретой воды, подаваемых отдельно для каждых 3-4 м2 плиты. С целью предотвращения перевулканизации участка ленты, попадающего дважды между обогревательными плитами, на расстоянии 200-300 мм от одного конца плиты устраивают сквозные каналы, но которым пропускают охлаждающую воду.

При вулканизации транспортерных лент на плиты пресса укладываются стальные линейки шириной от 50 до 100 мм. Эти линейки предотвращают растекание резиновой смеси и обеспечивают опрессовку боковых сторон транспортерных лент. Толщина линеек на 0,3-0,5 мм меньше толщины изделий, поступающих на вулканизацию. Эти линейки после вулканизации в момент раскрытия пресса отодвигаются от ленты в сторону с помощью рычажных механизмов, установленных сбоку подвижного стола и неподвижной верхней траверсы по всей их длине. При этом лента освобождается и легче протаскивается между плитами. В момент замыкания плит планки с помощью этих же механизмов возвращаются на свое место.

Клиновые ремни имеют замкнутую конструкцию, поэтому для их вулканизации применяют специальные, так называемые челюстные прессы. Рама такого пресса имеет С-образную форму, что позволяет вводить участок ремня в межплиточное рабочее пространство пресса для его опрессовки и вулканизации. Рассмотрим вулканизационный сдвоенный челюстной двухэтажный пресс для вулканизации клиновых ремней. Он состоит из двух гидравлических прессов челюстной конструкции, имеющих общие нагревательные плиты. Между нагревательными плитами на направляющих смонтирована профильная промежуточная плита, имеющая с двух сторон продольные конические канавки, соответствующие профилю ремня. Промежуточная плита является сменным инструментом. Прессы оснащены растягивающими приспособлениями, с помощью которых заготовка ремня подвергается вытяжке перед вулканизацией. Растяжное приспособление состоит из двух кареток и тележек, расположенных на направляющих слева и справа от пресса.

Положение тележек относительно пресса может меняться, оно зависит от длины ремня. На каретках установлены барабаны с профильными канавками, как у шкивов клиноременной передачи. Перед вулканизацией заготовки ремней надевают на профильные барабаны растяжного приспособления. Нижние части заготовок ремней заправляют в профильные канавки промежуточной плиты, после чего нижнюю нагревательную плиту приподнимают, включая гидропривод пресса. Верхние части заготовок ремней вкладывают в верхние канавки профильной плиты, после чего продолжают замыкать плиты до тех пор, пока между ними не останется зазор порядка 10 мм. После этого включают привод растягивающего приспособления и производят вытяжку ремней на величину, определяемую технологическим регламентом. После вытяжки включают привод пресса, и осуществляется вулканизация. По окончании вулканизации прессы размыкаются, участки ремней высвобождаются из профильных канавок и с помощью профильных барабанов производится перемещение ремней, их невулканизованные участки помещаются в профильные канавки, осуществляются дополнительная вытяжка и последующая вулканизация.

2. Объекты и методы исследования

2.1 Объекты исследования

2.1.1 Рецептуры исследуемых резиновых смесей.

	6Н-1	6Н-2	6Н-3	Время смешения
ГБНК Тербан 3467	100,0	100,0	100,0	0-3
Сульфенамид Ц	1,0	1,0	1,0	4-6
ZnO	5,0	5,0	5,0	4-6
ДБФ	8,0	8,0	8,0	7-8
П-234	30,0	30,0	30,0	7-8
П-803	10,0	10,0	10,0	7-8
Стеариновая кислота	1,0	1,0	1,0	9-11
Сера	0,25	0,5	1,0	9-11

2.1.2 Химическое строение, структура и свойства компонентов резиновых смесей

Каучук (ГБНКС Тербан 3467)

Макромолекулы бутадиен-нитрильных каучуков содержат высокореакционноспособные двойные связи С=С, котоыре активируют сосебние с ними связи С-Н.

Те и другие связи реагируют с кислородом, озоном и другими соединениями, поэтому для создания ряда специальных резин, особенно обладающих повышенной теплостойкостью и химической инертностью, двойные связи бутадиен-нитрильных каучуков подвергают гидрированию.

Тиурам Д (тетраметилтиурамдисульфид ТМТД) (Perkacit TMTD)

Perkacit TMTD используется как первичный или вторичный (ультра) ускоритель(ускоритель высокой активности) в многочисленных смешанных системах ускорителей с тиазолами и сульфенамидами, он также используется как вулканизующий агент (донор серы) в большинстве эластомеров серной вулканизации.

Используется для вулканизации бутилкаучука. В зависимости от дозировки ускорителя можно получать вулканизаты с высокими или низкими модулями. Требует введения окиси цинка и стеариновой кислоты.

В отсутствие серы тиурам Д применяют в количестве 2-3 м.ч. Вулканизаты, полученные с использованием тиурама Д, характеризуются высокой теплостойкостью, обусловленной преимущественным образованием моносульфидных поперечных связей между макромолекулами. Эти вулканизаты также имеют низкую остаточную деформацию. Кроме тиурама Д также используются тетраэтил-, дициклопентаметилен- и ди(метилфенил)тиурамдисульфиды. Недостатки тиурамсульфидов- «выцветание» из резиновой смеси и повышенная склонность смесей, содержащих эти В.а., к подвулканизации, кроме того они дают вулканизаты с низким модулем

Рекомендуемые температуры вулканизации 120-145° С. Дозировка 1,0-4,0 вес. ч. при 0-3,0 вес. ч. серы. Не изменяет цвета вулканизатов.

Сульфенамид Ц (N-Циклогексилбензотиазосульфенамид-2, CBS ) C₁₃H₁₆N₂S₂,

Используется в резиновой промышленности в качестве ускорителя вулканизации, обеспечивающего большую защиту от скорчинга (подвулканизации). Сульфенамид Ц применяется в производстве шин, резинотехнических изделий, обуви.

Широко применяемый ускоритель вулканизации замедленного действия резиновых смесей на основе натурального и синтетических каучуков диенового типа, бутилкаучука и полихлоропрена. Активен при 135^оС и выше. Применяется самостоятельно или в смеси с другими ускорителями, в частности тиурамами, в «эффективных» и «полуэффективных» системах вулканизации. Обеспечивает высокую стойкость резиновых смесей к скорчингу и быстрое достижение оптимума вулканизации. Дает вулканизаты с высоким значением разрушающего напряжения при растяжении и хорошей стойкостью к старению. Вызывает слабое окрашивание светлых смесей. Находит широкое применение в производстве шин, труб, резинотехнических изделий, обуви, кабельной изоляции.

Модификатор резиновых смесей на основе натурального и синтетических каучуков (изопреновых, бутадиен-стирольных, хлоропреновых), а также синтетических каучуков, содержащих амидные и альдегидные группы. Применяется в шинной промышленности и промышленности резинотехнических изделий. Повышает устойчивость вулканизатов к различным видам деформаций и прочность связи в резинокордных системах как в статических, так и в динамических условиях, значительно снижает ползучесть вулканизатов.

Технические характеристики:

Гранулы cеровато-белые

Точка начала плавления, не менее град.С: 98.2

отеря при высыхании, не более % 0,21

Зольный остаток, не более: 0,13

Диаметр гранул 1,5-3

Механическая прочность N 2-5

Свойства: Слабый запах. Удельный вес: 1,26-1,31. Растворяется в бензоле, хлороформе, дисульфиде углерода. Не растворяется в воде.

Применение: Первичный ускоритель средней скорости, подходящий для NR, IR, SBR, NBR, HR и EPDM. Превосходный ускоритель с замедлением в начале вулканизации. Максимальная эффективность и безопасность при обычных температурах обработки, без преждевременной вулканизации . Продукт после вулканизации обладает комплексом превосходных физических свойств, эластичность , стойкость к разрыву

Сульфенамид Ц весьма токсичное соединение

Оксид цинка (ZnO)

(ZnO), кристалл, tпл=1975°C, не растворим в воде, спиртах, эфирах. Улучшает процесс вулканизации (активатор ускорителя вулканизации).

В присутствии оксида цинка при вулканизации резиновой смеси всегда образуются цинковые соли ускорителей и сульфид цинка. Получаемые вулканизаты характеризуются более высокими физико-механическими показателями: прочностью, сопротивлением раздиру и динамической выносливостью, скорость же присоединения серы возрастает незначительно. Установлено, что в присутствии активаторов увеличивается концентрация поперечных связей при одном и том же количестве связанной серы. Это свидетельствует об увеличении доли межмолекулярных и уменьшении доли внутримолекулярных связей.

Экспериментальные данные позволяют считать, что активаторы участвуют во всех стадиях процесса образования поперечных связей в присутствии серы и ускорителей вулканизации.

Увеличение степени сшивания и уменьшение степени сульфидности поперечных связей в присутствии активаторов вулканизации объясняется влиянием введенного активатора на реакции полисульфидных подвесок, образовавшихся при взаимодействии сульфидирующего комплекса с каучуком. Предполагается, что в результате сорбции подвесок на поверхности частиц оксидов облегчается их взаимодействие в образовании поперечных связей. Оксиды металлов способны реагировать с тиольными группами, образующимися в каучуке при вулканизации, что приводит к возникновению дополнительных поперечных связей.

Установлено также, что оксиды взаимодействуют с серой полисульфидных связей вулканизатов с образованием поперечных связей меньшей степени сульфидности.

Наиболее эффективное действие оксид цинка оказывает в присутствии поверхностно - активных веществ, в основном жирных кислот - стеариновой, пальмитиновой, олеиновой и их цинковых солей.

Поверхностно-активные вещества, благодаря их мицелярной растворимости приводят к солюбилизации ускорителей вулканизации, серы, оксидов и, таким образом, способствуют образованию сульфирующего комплекса.

Дибутилфталат(ДБФ)

Дибутилфталат; ДБФ; дибутиловый эфир фталевой кислоты; вестинол С; моллан В; палатинол С; скадопласт 4Р; унимол DB

М = 278,35

С_бН₄(СООС₄Н₉)₂

Применяется как пластификатор для эфиров целлюлозы, синтетического и натурального каучуков, полистирола; придает морозостойкость поливинилхлориду и его сополимерам.

Высококипящая жидкость, низковязкая однородная прозрачная жидкость слабого желтоватого оттенка.

Получается этерификацией фталевой кислоты бутиловым спиртом в присутствии H₂SO₄.

Физические и химические свойства. Маслянистая жидкость. Т. плавл. -35°, т. кип. 340°, плотн. 1,045-1,050 (20°/4°). Как и другие фталаты, может выделяться из полимерных материалов в окружающую среду

Хорошо раств. в этаноле, диэтиловом эфире, бензоле, ацетоне; р-римость в воде 0,1%. Обладает хим. св-вами, характерными для эфиров сложных ароматич. к-т.

Т. всп. 175°С, т. самовоспл. 390 °С. Малотоксичен; ПДК в воздухе 0,5 мг/м³, в воде водоемов 0,2 мг/л.

Технический углерод

П-234

Наполнитель

Технический углерод представляет собой однородный порошок черного цвета.

№	Наименование показателя	П 234
1	Йодное число, г/к	85
2	Удельная внешняя поверхность по ЦТАБ, м2/г	-
3	Абсорбция дибутилфталата, см3/100 г.	98
4	PH водной суспензии	7-9
5	Массовая доля потерь при 1050 С, %, не более	0,9
6	Зольность, %, не более	0,45
7	Массовая доля остатка, не более, после просева через сито: 0,045 0,05	% 0,08 0,001
8	Массовая доля общей серы, %, не более	1,1
9	Светопропускание толуольного экстракта, %, не менее	85
10	Прочность отдельных гранул, (для ГОСТ сопротивление истиранию по ГИТ-1)	-
11	Насыпная плотность, кг/м3, не менее	340
12	Массовая доля пыли, %, не более:	6

П-803

Наполнитель

Технический углерод представляет собой однородный порошок черного цвета.

№ п/п	Наименование показателя	П-803
1	Удельная условная поверхность	14-18
2	Абсорбция дибутилфталата, см3/100г · Негранулированного · · Гранулированного	93 +/- 7 83 +/- 7
3	РН водной суспензии	7,5 -- 9,5
4	Массовая доля потерь при 105 С0	0,5
5	Зольность, %, не более · Негранулированного · · Гранулированного	0,2 0,45
6	Массовая доля остатка после просева через сито с сеткой, %, не более · 0,5 К · 0,14 К · 0,045 К	0,001 0,01 0,8
7	Массовая доля пыли в гранулированном техническом углероде, %, не более	6
8	Насыпная плотность гранулированного технического углерода, кг/м3	320 - 400

Стеариновая кислота

CH₃(CH₂)₁₆COOH (октадекановая кислота)

Белая чешуевидная масса или порошок с легким специфическим запахом. Не растворяется в воде, плохо растворяется в эфире, бензоле, хлороформе, этаноле.

одноосновная карбоновая высокомолекулярная кислота алифатического ряда. Белые кристаллы, нерастворимые в воде, растворима в диэтиловом эфире. В настоящее время стеариновая кислота используется в различных областях промышленности..

Является:

- активатором ускорителей вулканизации;

- диспергатором наполнителей и других ингредиентов;(ПАВ)

- мягчителем (пластификатором).

Стеариновая кислота вводится непосредственно в каучук и используется практически во всех резинах на основе натурального и синтетического каучуков. Стеариновая кислота регулирует и стабилизирует процесс вулканизации, особенно в присутствии оксидов металлов (Mg, Ca, Zn, Cd и т.д.).

При температуре вулканизации стеариновая кислота взаимодействует с оксидами металлов и ускоряет переход ускорителей вулканизации в комплексные соединения, обладающих большей растворимостью в каучуке, чем исходные продукты. Стеариновая кислота является также источником атомов водорода, которые принимают участие в протекающих при вулканизации радикальных реакциях.

Отрицательным свойством стеариновой кислоты является ее незначительная растворимость в каучуке, в результате чего она выцветает из резиновых смесей, снижая клейкость. Это следует учитывать, особенно при изготовлении изделий, сборка которых осуществляется до вулканизации. Считается, что причиной выцветания является примесь олеиновой кислоты, которая обычно присутствует в торговых сортах стеариновой кислоты. С очищенной кислотой такого не происходит. В связи с этим при предъявлении высоких требований к качеству стеариновой кислоты, содержание в ней олеиновой кислоты должно быть по возможности минимальным.

Немаловажное влияние на свойства вулканизатов оказывают физико-химические характеристики стеариновой кислоты, Причиной исследования влияния физико-механических характеристик стеариновой кислоты на свойства резиновых смесей и вулканизацию послужили отмеченные в производстве случаи различия свойств резиновых смесей, содержащих стеариновую кислоту различных производителей. Физико-химический анализ стеариновой кислоты этих партий позволил установить различия в йодном числе (1,8-17,3 J2/100гр кислоты), характеризующем непредельность продукта, при практическом постоянстве других показателей.

При составлении рецептов нужно учитывать реальное содержание стеариновой кислоты в эластомерах, т.к. получаемые резиновые смеси могут существенно различаться по вулкаметрическим и другим характеристикам.

Известно, что стеариновая кислота в резиновых смесях играет роль диспергатора и вторичного активатора. Функция стеариновой кислоты как диспергатора обусловлена дифильностью ее молекулы и поверхностно - активными свойствами, что проявляется в смачивании частичек наполнителя и в снижении их контакта с каучуком. При этом процессе полярный остаток карбоксильной группы жирной кислоты RCOOH - ориентируется к поверхности частиц наполнителя, покрывая ее мономолекулярным слоем, в то время как длинная, углеводородная цепь ориентируется к поверхности молекулы каучука.

Диспергирующая способность жирных кислот различна и частично зависит от их молекулярной массы. Обычно для диспергирования 30 об.ч. усиливающего технического углерода требуется не менее 2 масс.ч. стеариновой кислоты. Улучшение диспергирования технического углерода ведет к росту физико-механических показателей. Стеариновая кислота также улучшает технологические свойства резиновых смесей, особенно текучесть в процессе переработки, обеспечивает хорошую перерабатываемость на вальцах и выемку из вулканизационных форм.

Сера.

Атомный номер 16 Внешний вид простого вещества светло-желтое хрупкое твердое вещество, в чистом виде без запаха Свойства атома Атомная масса (молярная масса) 32,066 а. е. м. (г/моль) Радиус атома 127 пм Энергия ионизации (первый электрон) 999,0 (10,35) кДж/моль (эВ) Электронная конфигурация [Ne] 3s² 3p⁴ Химические свойства Ковалентный радиус 102 пм Радиус иона 30 (+6e) 184 (-2e) пм Электроотрицательность (по Полингу) 2,58 Электродный потенциал 0 Степени окисления 6, 4, 2, -2 Термодинамические свойства простого вещества Плотность 2,070 г/смі Молярная теплоёмкость 22,61 Дж/(K·моль) Теплопроводность 0,27 Вт/(м·K) Температура плавления 386 K Теплота плавления 1,23 кДж/моль Температура кипения 717,824 K Теплота испарения 10,5 кДж/моль Молярный объём 15,5 смі/моль Кристаллическая решётка простого вещества Структура решётки орторомбическая Параметры решётки a=10,437 b=12,845 c=24,369 Е Отношение c/a - Температура Дебая n/a K

2.2 Методы исследования

Методы исследования технологических свойств резиновых смесей.

Технологические свойства характеризуют поведение каучуков и резиновых смесей при обработке на вальцах, в резиносмесителях, каландрах, шприц-машинах и на другом технологическом оборудовании. Это поведение, определяемое в свою очередь их способностью приобретать гладкую поверхность, сохранять приданную форму после обработки, зависит от скорости формования, усадки резиновой смеси, ее адгезии к металлической поверхности рабочих органов машин, клейкости, склонности к преждевременной вулканизации, реологических и адгезионных свойств материалов.

Определение усадки резиновых смесей

Резиновую смесь разогревают на вальцах в течении 5-6 минут и срезают в виде листа толщиной 1-2 мм. В момент снятия резинового листа на его поверхность, с нижней стороны зазора вальцов, наносится шаблоном окружность диаметром 50 мм. В результате усадки резиновой смеси окружность обращается в эллипс с малой остью d2. Усадка резиновых смесей происходит во времени и практически через 2 часа после снятия резинового листа.

Усадка резиновых смесей рассчитывается по формуле:

X=((d1-d2)/d1)*100%,

Где d1- диаметр шаблона, d2- малая ось эллипса. Величину замеряют не ранее, чем через 2 часа после снятия резинового листа с вальцов.

Определение расчетной теоретической плотности резиновых смесей.

В лабораторный журнал выписывают заданный рецепт смеси в массовых частях на 100 масс.ч. каучука, затем, пользуясь справочными данными таблиц плотности ингредиентов, находят объемы, приходящиеся на долю каждого ингредиента и суммарный объем всей смеси.

Зная массу смеси и ее объем, определяют ее теоретическую плотность по формуле:

d= P/V, г

де d- плотность смеси, кг/мі; P- масса смеси, кг; V-объем смеси, мі.

Определение пластичности каучука и резиновых смесей на пластометре.

Пластометр предназначен для определения пластичности каучука или резиновой смеси. К стальной нижней плите 13 - основанию прибора - прикреплены две направляющие колонки 8, соединенные вверху планкой 5. Верхняя плита 9 вместе с грузом 7 и штоком 4 образуют жесткую систему, способную с помощью рычажков 15 и серег 6 двигаться возвратно-поступательно вдоль направляющих колонок. При этом поступательное движение штока передаточным механизмом преобразуется во вращательное движение, фиксируемое стрелкой индикатора 2 часового типа; полный оборот стрелки соответствует перемещению штока на 1 мм. Гайка 1 предназначена для установки стрелки индикатора на нуль. К неподвижной стальной плите 13 прикреплен рычаг 12, на одном конце которого находится площадка 14 для установки образца в центре плиты прибора, а на другом - ручка 11. При установке образцов рычаг поворачивают так, чтобы выступ 10 упирался в плиту, а площадка располагалась точно против середины верхней плиты. В грузе и плите имеются углубления для установки термометра 16 (или термопары). Сжимающее усилие, создаваемое грузом, равно 49 Н.

Для испытания используют образцы, имеющие форму цилиндра диаметром 16±0,5 мм и высотой 10±0,5 мм.

Для определения пластичности образцы каучука или невулканизованных резиновых смесей сжимают между плоскопараллельными плитами под нагрузкой 49 Н при 70 °С. Высоту образца измеряют до испытания, после нагружения, после снятия нагрузки и «отдыха». Пластометр устанавливают горизонтально в термостате на металлической подставке.

В углубление груза 7 и плиты 9 вставляют термометр 16 или термопару. Площадку 14 помещают строго в центре прибора и опускают на нее плиту 9. Индикатор устанавливают на нуль. Необходимо, чтобы температура плит пластометра во время испытания равнялась 70±1°С. Перед тем как поместить образец в термостат, измеряют толщиномером его высоту с точностью ±0,1 мм при 23+2 °С. Перед испытанием образец прогревают при 70±1°С в течение 3 мин.

Испытуемый образец помещают строго в центре пластометра с помощью подвижной площадки 14. По истечении 3 мин по показанию индикатора 2 с точностью до 0,01 мм фиксируют высоту образца , находившегося под нагрузкой.

Затем с образца снимают груз и пластинки (или прокладки из кальки или целлофана), помещают его на деревянную площадку и после «отдыха» при комнатной температуре в течение 3 мин толщиномером с точностью +0,01 мм измеряют высоту образца h2.

Продолжительность «отдыха» может устанавливаться нормативно-технической документацией. Испытанию подвергается не менее двух образцов.

Пластичность Р вычисляют по формуле:

Р=SR,

Где S - мягкость; R - отношение остаточной деформации к общей деформации сжатия.

Мягкость рассчитывают по формуле:

S=(h0-h1)/(h0+h1),

Где h0 - начальная высота образца при 23±2⁰С, мм; h1 - высота образца, находившегося под нагрузкой в течении 3 мин, мм.

Отношение остаточной деформации к общей деформации сжатия R определяют по формуле:

R=(h0-h2)/(h0-h1),

где h2 - высота образца после снятия груза и «отдыха» в течении 3 мин при 23±2⁰С, мм.

Если не требуется отдельно определять показатели S и R, то пластичность P можно вычислить по формуле:

Р=(h0-h2)/(h0+h1).

Пластичность выражают в условных единицах; значения пластичности колеблются от 0 до 1.

Для каучука наряду с пластичностью Р определяют эластическое восстановление R¹:

R¹= h2- h1.

Результаты измерений и расчетов заносят в протокол испытаний.

Испытания проводятся в соответствии с ГОСТ 415-75.

Определение кинетики изотермической вулканизации на реометре Монсанто.

Виброреометр Монсанто-100 состоит из рабочей камеры, образованной двумя полуформами 2 и 4. Верхняя полуформа 2 перемещается в вертикальной плоскости при загрузке и выгрузке образцов с помощью штока пневматического цилиндра 1. На внутренних поверхностях полуформ нанесены радиальные канавки прямоугольной формы под углом 20° друг к другу. Нижняя полуформа в центре имеет отверстие для ввода стержня ротора. Полуформы обогреваются электрическими нагревателями 8, вмонтированными в плиты. Терморегулирующее устройство обеспечивает обогрев полуформ в интервале от 100 до 200 °С с поддержанием заданной температуры в пределах ±0,5 °С. В рабочей камере совершает колебательное движение с заданной амплитудой биконический ротор 3, представляющий собой цилиндрический стержень с неподвижно соединенным с ним биконическим диском.

На обеих поверхностях диска также имеются канавки. Стержень ротора заканчивается четырехгранником, с помощью которого он закрепляется на приводном валу. Частота колебаний ротора 1,7 Гц, амплитуда колебаний без нагрузки 1, 3 и 5 град.

Колебательное движение ротору 3 передается от электродвигателя через эксцентрик 6 и рычаг 5. На рычаге укреплен датчик напряжения 7, который связан с электронной регистрирующей системой. Автоматический самопишущий прибор обеспечивает измерение и регистрацию во времени крутящего момента, соответствующего максимальной деформации, с погрешностью не более 0,5%.

Образцы для испытания могут иметь любую форму, обеспечивающую полное заполнение испытательной камеры. Например, образцы могут иметь форму шайб диаметром 30 мм и толщиной 12,5 мм, что составляет 8,0-8,5 см³ или примерно 10 г. Образцы изготавливают путем вырубки круглым штанцевым ножом из пластин резиновой смеси или прессованием при температуре не выше 50 °С. Можно использовать образцы из листов резиновой смеси, наложенные друг на друга.

Для оперативного анализа образец сразу после изготовления помещают на ротор и смыкают полуформы. При изучении вулканизационных характеристик образцы готовят не ранее чем через 2 ч после изготовления резиновой смеси, а испытания проводят не ранее чем через 6 ч и не позднее чем через 72 ч после изготовления резиновой смеси.

Число образцов, подлежащих испытанию, устанавливается нормативно-технической документацией. При отсутствии указаний испытывают один образец.

Для подготовки прибора к работе на 1 ч включить его питание и питание самописца. Проверяют установку нуля самописца и калибровку после установки переключателя диапазонов в положении 100. В случае отклонения устанавливают ручкой и проверяют «0». Далее проверяют по шаблону правильность положения ротора и устанавливают амплитуду его колебания выключателем, находящимся на задней стенке прибора. С помощью ручек регулирования температуры устанавливают требуемую температуру верхней и нижней полуформ. Эту операцию осуществляют набором цифр, соответствующих заданной температуре по специальной таблице. Устанавливают диапазон измерения крутящего момента в зависимости от ожидаемого значения максимального крутящего момента (0-2,5; 0-5,0; 0-10,0; 0- 20,0 Н*м). Переключатель полярности на задней стенке самописца должен быть переведен в положение «+» для амплитуды ±3°; «-» для амплитуды ±1 и ±5°. Перо установить соответственно ожидаемой продолжительности вулканизации. Ослабить ротор, повернув маховик против часовой стрелки на два оборота. Надеть перчатки и снять ротор. Вставить ножку ротора в отверстие нижней полуформы и убедиться в том, что корпус стандарта плотно сидит на поверхности нижней полуформы.

...