4 Поли-1,3,4-оксадиазольные волокна
Поли-1,3,4-оксадиазольные волокна получают термической де¬гидратацией соответствующих полигидразидов в волокне или фор¬мованием из растворов поли-1,3,4-оксадиазолов в олеуме (при од¬ностадийном синтезе ароматических полимеров). Предельная температура длительной эксплуатации ароматических поли-1,3,4-оксадиазолов составляет примерно 300°С. Полиоксадиазольные волокна в течение многих лет выпускаются на пилотной установке; промышленное производство их отсутствует.
Термическая дегидратация полигидразидов в волокне. Полигидразидные волокна могут быть получены сухим формованием из растворов в гексаметилфосфотриамиде, диметилацетамиде, диметилсульфоксиде или N-метилпирролидоне. По патенту фирмы «Du Pont» готовят 10 процентный раствор полигидразида в диметилсульфоксиде с добавкой 5 - 12 % LiCl при 90°С; волокно формуют при 110°С в противотоке нагретого до 260 оС азота. Поли¬гидразид из дихлорангидрида терефталевой кислоты и изофталдигидразида имеет прочность при растяжении 6 г/денье, относительное удлинение при разрыве 8 %, модуль 151 г/денье. Прочность ароматических полигидразидных волокон заметно снижается при температуре выше 200 °С. Ориентированные (кристаллические) волокна получают предварительной вытяжкой на 200 % при 300 °С и последующей вытяжкой на 120 % при 340 °С. Термическая цик¬лизация при 290°С завершается за 160 ч. При циклиза¬ции в присутствии кислых катализаторов, таких, как бензолсульфокислота, процесс ускоряется в 15 раз.
Формование из олеума ароматических поли-1,3,4-оксадиазолов. Конденсация производных дикарбоновых кислот с гидразинсульфатом в олеуме приводит к образованию поли-1,3,4-оксадиазолов, 10 процентные растворы которых могут быть непосредственно использо¬ваны для мокрого формования. Осадительной ванной служит 40—50 процентная серная кислота с добавкой неорганических солей, например сульфата аммония, хлорида и нитрата цинка, сульфата железа и магния, или разбавленные серная, фосфорная или соляная кислоты также с добавкой солей. Сформованное волокно после 4 – 5 кратной вытяжки промывают теплой водой и высушивают. Формованием из растворов концентри¬рованной серной кислоты начиная с 1971 г. во Всесоюзном научно-исследовательском институте искусственного волокна на пилотной установке выпускается полиоксадиазольное волокно оксалон.
Свойства волокон на основе ароматических поли-1,3,4-оксадиазолов. Оптимальными свойствами обладают волокна, полученные из поли-м-фенилен-1,3,4-оксадиазолов. В таблице 3 приведены характеристики полиоксадиазольного волокна, полученного различным способом. Изменение прочности при растяжении у полиоксадиазольного волокна аналогично полиамидному.
Таблица 3 – Характеристика поли-м-фенилен-1,3,4-оксадиазольных волокон
Показатель Циклизация полигидразидных волокон Формование из олеума
Прочность при разрыве, г/денье
при 23 оС
при 200 оС
при 400 оС
8,0
4,9
1,6
4,1
3,2
Относительное удлинение при разрыве, %
при 23 оС
при 200 оС
10,0
5,6
9,7
15,0
Модуль, г/денье
при 23 оС
при 200 оС
при 400 оС
227
166
63
114
Водопоглащение, % 4,5
Плотность, г/см3 1,41 1,41
Прочность во влаж¬ном состоянии составляет 88 % прочности сухого волокна. Аромати¬ческие полиоксадиазольные волокна отличает высокая термостой¬кость. При 200 °С происходит лишь незначительная по¬теря прочности. При 300 °С сохраняется 60 % исходной прочности. Выше 400 °С наблюдается карбонизация волокна без плавления.
Поли-1,3,4-оксадиазольное волокно обладает высокой стабиль¬ностью размеров. Усадка после 30 мин. старения в среде сухого воздуха при 250 °С составляет 1,4 %; через 30 мин. выдержки в воде при 130 °С — 1,5 %. Сохранение 50 % прочности при 400 °С наблюдается через 30 ч. выдержки при этой температуре, а при 300°С — через 700 ч.. Остаточная проч¬ность 1 г/денье в условиях термостарения при 400 °С достигается через 48 ч., а при 300 °С — через 100 ч.
Аромати¬ческие поли-1,3,4-оксадиазольные волокна устойчивы в разбавлен¬ных кислотах и щелочах. При кипячении в течение 24 ч. в 10 процентной серной кислоте прочность снижается на 75 %, а в 10 процентной щело¬чи - на 85%. Стойкость к УФ-лучам примерно такая же, как у ароматических полиамидов. Облучение в течение 20 ч. в федометре понижает прочность при растяжении на 33 % и относительное удлинение при разрыве на 66 %.
Полиоксадиазольное волокно с хорошими окрашиваемостью и ионообменными свойствами получают путем сульфирования поли¬мера. Фосфор- и галогенсодержащие полиоксадиазолы обладают способностью к самозатуханию.
понедельник, 30 ноября 2009 г.
5 Полиимидные волокна
5 Полиимидные волокна
Полиимидные волокна могут быть получены из полиамидокислот как сухим, так и мокрым формованием в воду. Использование сухого формования возможно благодаря до¬статочно высокой стабильности физико-механических свойств во¬локна, подвергаемого термической имидизации. Волокно на основе полипиромеллитимида диаминодифенилоксида получают из 20 - 30 процентного раствора в диметилформамиде, диметилацетамиде, диметилсульфоксиде или N-метилпирролидоне в инертной среде при температуре ниже 65 °С с последующей термической циклиза¬цией при 200 - 250 °С. При 300 - 350 °С волокно подвергается до¬полнительной вытяжке на 150 - 200 % и, наконец, термофиксации при 400°С. В неориентированном состоянии волокно имеет проч¬ность при растяжении 2 г/денье и относительное удлинение при разрыве 50 - 80%. После вытяжки разрывная прочность возра¬стает до 7 г/денье, а удлинение уменьшается до 12 — 14 %.
При мокром формовании в качестве осадительной ванны ис¬пользуют воду или смесь диметилформамид - вода (20:80). В процессе мокрого формования волокна возможна циклизация в полиимид путем добавления в прядильный раствор таких ката¬лизаторов циклодегидратации, как пиридин или амины, а также введением в осадительную ванну ацетангидрида. Кинетику процесса циклизации волокна изучают по абсорбции фенола из концентрированных водных растворов.
Свойства. Ароматические полиимидные волокна выпускаются фирмой «Du Pont» начиная с 1968 г. под названием НТ-1 или PRD-14, а в России с 1972 г. производится Аримид. Физико-механические свойства волокна Аримид приведены в таблице 4.
Таблица 4 - Физико-механические свойства волокна Аримид
Показатель
Прочность при растяжении, г/денье
при 20 оС
при 200 оС
6,9
4,3
Относительное удлинение при разрыве, %
при 20 оС
13
Модуль упругости, г/денье
при 20 оС
при 200 оС
72
47
Прочность ароматических полиимидных волокон в известной мере зависит от скорости нагружения разрывной машины: увели¬чение скорости приводит к получению завышенных значений проч¬ности. Прочность при растяжении ароматических поли¬имидных волокон уменьшается с повышением температуры; волокно с исходной прочностью 3 г/денье при 300 °С сохраняет 44 % прочности при комнатной температуре. Ана¬логичным образом зависит от температуры и модуль упругости. Путем экстраполяции к нулевой прочности удалось установить, что предельной температурой прочности является 560 оС, а для модуля упругости - 620°С.
Это дает основание считать, что волокна полипиромеллитимида диаминодифенилоксида могут кратковременно выдерживать тем¬пературу 550 °С.
При нагревании волокна на воздухе при 283 оС прочность при растяжении резко понижается только в начальный период. Через 300 ч. прочность практически перестает изменяться. Уменьшение прочности при растяжении до 1 г/денье происходит при термообработке на воздухе при 400 °С в течение 10 ч., при 333 °С — 500 ч., при 283 °С — 1000 ч. Уменьшение механической прочности полиимидного волокна при термообработке ниже 425°С на воздухе связано с хрупкостью, развивающейся за счет сшива¬ния полимера. Характеристическая вязкость полиимидов возрастает с увеличением времени термообработки вплоть до точки гелеобразования. При нагревании в среде кислорода прочность уменьшается в гораздо большей степени, чем на воздухе или в инертной среде.
Ароматические полиимидные волокна обладают отличной ста¬бильностью размеров. Усадка в токе сухого воздуха при 400 °С составляет менее 2%. При 300 оС усадки не обнаруживается.
Полиимидные волокна негорючи.
В пламени бутана материал без воспламенения или размягчения пиролизуется с медленным образованием хрупкого углеродного остатка. В органических растворителях волокно не набухает и не растворяется. Только диметилацетамид вызывает его незначи¬тельную усадку, не влияет на прочность и кристалличность. Дли¬тельное кипячение в воде сопровождается небольшим изменением прочности при длительной экспозиции и незначительной усадкой. Волокно устойчиво к действию разбавленных кислот, но разрушает¬ся в концентрированных кислотах. В разбавленных водных раство¬рах щелочей также происходит гидролиз. Влияние окисляющих или щелочных моющих средств незначительно.
Ароматические полиимидные волокна, так же как ароматиче¬ские полиамидные, отличаются высокой стойкостью к действию ио¬низирующих излучений. Прочность пряжи (200 денье, 60 ни¬тей) полиимида на основе пиромеллитового диангидрида и ди¬аминодифенилоксида при исходном значении 6,57 г/денье после облучения у - лучами дозой 9-105 или 1,6-107 рад составляет соот¬ветственно 6,80 или 6,47 г/денье. После облучения дозой 1,6-107 рад удлинение уменьшается с 12,8 до 11,8 %. При облучении указанной выше дозой при 425 °С прочность после облучения составляет 91 % от исходной.
Полиимидные волокна используют для изготовле¬ния негорючей одежды, технических тканей, применяющихся в тех случаях, когда требуется высокая термостойкость. Из них шьют одежду для пожарников и летчиков. Ткани применяют для фильт¬рования горячих газов, в качестве термо- и электроизоляции. Полиимидная ткань служит для изготовления корда, применяюще¬гося для получения специальных шин и приводных ремней, вы¬держивающих высокие нагрузки. Рубленое волокно используют в качестве наполнителя в высокотермостойких композициях на основе полиимида и других полимеров. Ткань обладает прозрач¬ностью для электромагнитных волн, что обеспечило ее применение в конструкциях антенных обтекателей.
Полиимидные волокна могут быть получены из полиамидокислот как сухим, так и мокрым формованием в воду. Использование сухого формования возможно благодаря до¬статочно высокой стабильности физико-механических свойств во¬локна, подвергаемого термической имидизации. Волокно на основе полипиромеллитимида диаминодифенилоксида получают из 20 - 30 процентного раствора в диметилформамиде, диметилацетамиде, диметилсульфоксиде или N-метилпирролидоне в инертной среде при температуре ниже 65 °С с последующей термической циклиза¬цией при 200 - 250 °С. При 300 - 350 °С волокно подвергается до¬полнительной вытяжке на 150 - 200 % и, наконец, термофиксации при 400°С. В неориентированном состоянии волокно имеет проч¬ность при растяжении 2 г/денье и относительное удлинение при разрыве 50 - 80%. После вытяжки разрывная прочность возра¬стает до 7 г/денье, а удлинение уменьшается до 12 — 14 %.
При мокром формовании в качестве осадительной ванны ис¬пользуют воду или смесь диметилформамид - вода (20:80). В процессе мокрого формования волокна возможна циклизация в полиимид путем добавления в прядильный раствор таких ката¬лизаторов циклодегидратации, как пиридин или амины, а также введением в осадительную ванну ацетангидрида. Кинетику процесса циклизации волокна изучают по абсорбции фенола из концентрированных водных растворов.
Свойства. Ароматические полиимидные волокна выпускаются фирмой «Du Pont» начиная с 1968 г. под названием НТ-1 или PRD-14, а в России с 1972 г. производится Аримид. Физико-механические свойства волокна Аримид приведены в таблице 4.
Таблица 4 - Физико-механические свойства волокна Аримид
Показатель
Прочность при растяжении, г/денье
при 20 оС
при 200 оС
6,9
4,3
Относительное удлинение при разрыве, %
при 20 оС
13
Модуль упругости, г/денье
при 20 оС
при 200 оС
72
47
Прочность ароматических полиимидных волокон в известной мере зависит от скорости нагружения разрывной машины: увели¬чение скорости приводит к получению завышенных значений проч¬ности. Прочность при растяжении ароматических поли¬имидных волокон уменьшается с повышением температуры; волокно с исходной прочностью 3 г/денье при 300 °С сохраняет 44 % прочности при комнатной температуре. Ана¬логичным образом зависит от температуры и модуль упругости. Путем экстраполяции к нулевой прочности удалось установить, что предельной температурой прочности является 560 оС, а для модуля упругости - 620°С.
Это дает основание считать, что волокна полипиромеллитимида диаминодифенилоксида могут кратковременно выдерживать тем¬пературу 550 °С.
При нагревании волокна на воздухе при 283 оС прочность при растяжении резко понижается только в начальный период. Через 300 ч. прочность практически перестает изменяться. Уменьшение прочности при растяжении до 1 г/денье происходит при термообработке на воздухе при 400 °С в течение 10 ч., при 333 °С — 500 ч., при 283 °С — 1000 ч. Уменьшение механической прочности полиимидного волокна при термообработке ниже 425°С на воздухе связано с хрупкостью, развивающейся за счет сшива¬ния полимера. Характеристическая вязкость полиимидов возрастает с увеличением времени термообработки вплоть до точки гелеобразования. При нагревании в среде кислорода прочность уменьшается в гораздо большей степени, чем на воздухе или в инертной среде.
Ароматические полиимидные волокна обладают отличной ста¬бильностью размеров. Усадка в токе сухого воздуха при 400 °С составляет менее 2%. При 300 оС усадки не обнаруживается.
Полиимидные волокна негорючи.
В пламени бутана материал без воспламенения или размягчения пиролизуется с медленным образованием хрупкого углеродного остатка. В органических растворителях волокно не набухает и не растворяется. Только диметилацетамид вызывает его незначи¬тельную усадку, не влияет на прочность и кристалличность. Дли¬тельное кипячение в воде сопровождается небольшим изменением прочности при длительной экспозиции и незначительной усадкой. Волокно устойчиво к действию разбавленных кислот, но разрушает¬ся в концентрированных кислотах. В разбавленных водных раство¬рах щелочей также происходит гидролиз. Влияние окисляющих или щелочных моющих средств незначительно.
Ароматические полиимидные волокна, так же как ароматиче¬ские полиамидные, отличаются высокой стойкостью к действию ио¬низирующих излучений. Прочность пряжи (200 денье, 60 ни¬тей) полиимида на основе пиромеллитового диангидрида и ди¬аминодифенилоксида при исходном значении 6,57 г/денье после облучения у - лучами дозой 9-105 или 1,6-107 рад составляет соот¬ветственно 6,80 или 6,47 г/денье. После облучения дозой 1,6-107 рад удлинение уменьшается с 12,8 до 11,8 %. При облучении указанной выше дозой при 425 °С прочность после облучения составляет 91 % от исходной.
Полиимидные волокна используют для изготовле¬ния негорючей одежды, технических тканей, применяющихся в тех случаях, когда требуется высокая термостойкость. Из них шьют одежду для пожарников и летчиков. Ткани применяют для фильт¬рования горячих газов, в качестве термо- и электроизоляции. Полиимидная ткань служит для изготовления корда, применяюще¬гося для получения специальных шин и приводных ремней, вы¬держивающих высокие нагрузки. Рубленое волокно используют в качестве наполнителя в высокотермостойких композициях на основе полиимида и других полимеров. Ткань обладает прозрач¬ностью для электромагнитных волн, что обеспечило ее применение в конструкциях антенных обтекателей.
6 Лестничные полимеры
6 Лестничные полимеры
Лестничные полимеры получают циклополиконденсацией тет-рафункциональных мономеров. Такие полимеры отличаются очень высокой термостойкостью. Высокая жесткость этих полимеров обусловливает высокую температуру стеклования (более 300°С) и их неплавкость. Температура разложения на воздухе составляет около 500 °С и в инертной среде 600 оС.
Высокая стойкость к термо- и термоокислительной деструкции, а также реакционная стойкость лестничных полимеров обусловле¬ны тем, что благодаря своеобразной структуре таких полимеров деструкция происходит только при одновременном разрыве не¬скольких связей в макромолекуле. Кроме того, в системе с конден¬сированными циклами высокая полисопряженность и низкая кон¬центрация периферийных водородных атомов обусловливают дополнительный выигрыш в термостойкости. Однако на практике принцип лестничного строения молекулы реализуется не полностью вследствие незавершенности циклизации. Хотя лестничные полимеры довольно широко используются в космической и ядер¬ной технике как абляционно-стойкие конструкционные элементы, а также для изготовления негорючих текстильных материалов, в промышленном масштабе производится только полибисбензимидазобензофенантролин (волокно ВВВ).
Полибензоилендибензимидазолы (пирроны, полиимидазопирролоны) получают взаимодействием диангидридов тетракарбоновых кислот с ароматическими тетраминами. Пирроны устойчивы на воздухе до 450 °С, отличаются высокими химической и радиа¬ционной стойкостью. Формован¬ные изделия можно получить высокотемпературным прессованием полигетероарилена или форполимера, а также непосредственно из смеси мономеров. Верхняя температура длительной эксплуатации изделий из пирронов составляет 300°С. Пирроны могут быть ис¬пользованы для изготовления волокон, полупроницаемых мембран, сепараторов в аккумуляторах или в качестве полупроводников.
Лестничные полимеры получают циклополиконденсацией тет-рафункциональных мономеров. Такие полимеры отличаются очень высокой термостойкостью. Высокая жесткость этих полимеров обусловливает высокую температуру стеклования (более 300°С) и их неплавкость. Температура разложения на воздухе составляет около 500 °С и в инертной среде 600 оС.
Высокая стойкость к термо- и термоокислительной деструкции, а также реакционная стойкость лестничных полимеров обусловле¬ны тем, что благодаря своеобразной структуре таких полимеров деструкция происходит только при одновременном разрыве не¬скольких связей в макромолекуле. Кроме того, в системе с конден¬сированными циклами высокая полисопряженность и низкая кон¬центрация периферийных водородных атомов обусловливают дополнительный выигрыш в термостойкости. Однако на практике принцип лестничного строения молекулы реализуется не полностью вследствие незавершенности циклизации. Хотя лестничные полимеры довольно широко используются в космической и ядер¬ной технике как абляционно-стойкие конструкционные элементы, а также для изготовления негорючих текстильных материалов, в промышленном масштабе производится только полибисбензимидазобензофенантролин (волокно ВВВ).
Полибензоилендибензимидазолы (пирроны, полиимидазопирролоны) получают взаимодействием диангидридов тетракарбоновых кислот с ароматическими тетраминами. Пирроны устойчивы на воздухе до 450 °С, отличаются высокими химической и радиа¬ционной стойкостью. Формован¬ные изделия можно получить высокотемпературным прессованием полигетероарилена или форполимера, а также непосредственно из смеси мономеров. Верхняя температура длительной эксплуатации изделий из пирронов составляет 300°С. Пирроны могут быть ис¬пользованы для изготовления волокон, полупроницаемых мембран, сепараторов в аккумуляторах или в качестве полупроводников.
6.1 Полибензимидазофенантролиновые волокна
6.1 Полибензимидазофенантролиновые волокна
Хорошая растворимость полимера ВВВ, синтезированного из нафталинтетракарбоновой кислоты и диаминобензидина, обусло¬вила возможность его использования для изготовления высокотер¬мостойкого волокна, которое получают путем формования 2 - 5 процентного раствора полибензимидазобензфенантролина в 97 процентной сер¬ной кислоте в осадительную ванну, представляющую собой 70 процентную серную кислоту.
Для переработки в волокно методом осаждения в воду приго¬ден ВВВ с характеристической вязкостью 2,4 - 3,5 дл/г в 97 процентной серной кислоте, вязкость прядильного рас¬твора в которой должна быть около 4000 Пз. После коагуляции полимер промывают разбавленной щелочью, горячей водой и высушивают при 60°С. Кроме того, для промывки можно использовать также амидные растворители, например диметилформамид, гексаметилфосфотриамид и диметилацетамид, а также водные растворы дитионато.
В неориентированном состоянии волокно из ВВВ в зависимо¬сти от молекулярной массы имеет прочность при растяжении 1,25—1,40 г/денье и относительное удлинение при разрыве 60 — 70 %. При горячей вытяжке прочность можно увеличить в 3 раза. Оптимальные результа¬ты достигаются при 525—575 °С (продолжительность обработки 4 с.) и степени вытяжки 2,2:1. При этом волокно имеет прочность при растяжении 5,2 г/денье и относительное удлинение при раз¬рыве 5 %.
Волокно ВВВ характеризуется значительно более высокой тер¬мостойкостью, чем аналогичное волокно из ароматических полиа¬мидов и полибензимидазолов. При 700 °С сохраняется 50 % исходной прочности; термообработка на воздухе при 360 °С в течение 30 ч. приводит к снижению прочности на 50 %. Волокно ВВВ имеет исключительно высокую стойкость к действию УФ-излучения. После 400 ч облучения в федеометре прочность, удли¬нение и модуль практически не меняются. Термостойкость волок¬на можно повысить, проводя его термообработку при 500 - 700 и кратковременно при 1200 °С, в ходе которой происходит декарбонилирование шестичленного гетероцикла. Декарбонилированное волокно кратковременно выдерживает нагревание до 900 °С.
Полибензимидазобензфенантролиновые волокна выпускаются на пилотной установке фирмой «Celanese» (США) начиная с 1969 г. Такое волокно применяется только для военных целей и в космической технике.
Хорошая растворимость полимера ВВВ, синтезированного из нафталинтетракарбоновой кислоты и диаминобензидина, обусло¬вила возможность его использования для изготовления высокотер¬мостойкого волокна, которое получают путем формования 2 - 5 процентного раствора полибензимидазобензфенантролина в 97 процентной сер¬ной кислоте в осадительную ванну, представляющую собой 70 процентную серную кислоту.
Для переработки в волокно методом осаждения в воду приго¬ден ВВВ с характеристической вязкостью 2,4 - 3,5 дл/г в 97 процентной серной кислоте, вязкость прядильного рас¬твора в которой должна быть около 4000 Пз. После коагуляции полимер промывают разбавленной щелочью, горячей водой и высушивают при 60°С. Кроме того, для промывки можно использовать также амидные растворители, например диметилформамид, гексаметилфосфотриамид и диметилацетамид, а также водные растворы дитионато.
В неориентированном состоянии волокно из ВВВ в зависимо¬сти от молекулярной массы имеет прочность при растяжении 1,25—1,40 г/денье и относительное удлинение при разрыве 60 — 70 %. При горячей вытяжке прочность можно увеличить в 3 раза. Оптимальные результа¬ты достигаются при 525—575 °С (продолжительность обработки 4 с.) и степени вытяжки 2,2:1. При этом волокно имеет прочность при растяжении 5,2 г/денье и относительное удлинение при раз¬рыве 5 %.
Волокно ВВВ характеризуется значительно более высокой тер¬мостойкостью, чем аналогичное волокно из ароматических полиа¬мидов и полибензимидазолов. При 700 °С сохраняется 50 % исходной прочности; термообработка на воздухе при 360 °С в течение 30 ч. приводит к снижению прочности на 50 %. Волокно ВВВ имеет исключительно высокую стойкость к действию УФ-излучения. После 400 ч облучения в федеометре прочность, удли¬нение и модуль практически не меняются. Термостойкость волок¬на можно повысить, проводя его термообработку при 500 - 700 и кратковременно при 1200 °С, в ходе которой происходит декарбонилирование шестичленного гетероцикла. Декарбонилированное волокно кратковременно выдерживает нагревание до 900 °С.
Полибензимидазобензфенантролиновые волокна выпускаются на пилотной установке фирмой «Celanese» (США) начиная с 1969 г. Такое волокно применяется только для военных целей и в космической технике.
понедельник, 9 ноября 2009 г.
НЕПРЕРЫВНАЯ ВУЛКАНИЗАЦИЯ ШПРИЦОВАННЫХ ДЛИННОМЕРНЫХ РЕЗИНОВЫХ ИЗДЕЛИИ
НЕПРЕРЫВНАЯ ВУЛКАНИЗАЦИЯ ШПРИЦОВАННЫХ ДЛИННОМЕРНЫХ РЕЗИНОВЫХ ИЗДЕЛИИ
При использовании непрерывных процессов шприцевания и вул¬канизации для изготовления длинномерных резиновых уплотните¬лей исключается необходимость межоперационного хранения и транспортирования полуфабрикатов между стадиями, становится!
мер, обогреваемых горячим воздухом (рис. IV.74). В первой каме¬ре меньшей длины происходит нагрев ткани до температуры вул¬канизации, что особенно необходимо для дублированных тканей, имеющих большую толщину при плохой теплопроводности резины и ткани. Во второй камере прорезиненную ткань вулканизуют при заданной температуре, а продолжительность нахождения ее в ка¬мере автоматически регулируют изменением скорости движения ткани. В третьей камере происходит охлаждение ткани'перед свер¬тыванием ее в рулон.
Непрерывную вулканизацию прорезиненных тканей проводят в поле инфракрасных лучей с длиной волны от 0,76 до 500 мкм, проникающих в резиновый слой на глубину 0,1—2 мм; плотность теплового потока инфракрасных излучений при температуре излу¬чающего тела в 600 °С в 30 раз больше плотности теплового по¬тока нагретого воздуха.
Наиболее эффективно применять трубчатые керамиковые'гене* раторы инфракрасного излучения, помещенные в фокусе отража» тельного рефлектора. При температуре трубчатого генератом
' возможным более экономно использовать тепловую энергию, иск¬лючить применение опудривающих материалов, а следовательно,
(
^улучшить санитарные условия труда, а также внешний вид изде¬лий. Однако в таких случаях очень трудно обеспечить вулкани-||ц|,ню при повышенных давлениях и поэтому большинство непре¬рывных процессов осуществляется при атмосферном давлении. Для предотвращения порообразования в резинах при вулканизации ре-Ишовые смеси в процессе шприцевания подвергают вакуумирова-|ЦИЮ в червячных машинах с вакуум-отсосом, кроме того в их сос¬тав вводят компоненты, химически связывающие влагу, например, ■ОНКОДйсперсную окись кальция. Для проведения непрерывной Вулканизации необходимо применять теплоносители, обеспечиваю-
f
Mo эффективную теплоотдачу при повышенной температуре, мим относятся эвтектический сплав (СС-4) нитратов натрия и рлия и нитрита натрия (53% KN03+7% NaNOs+40% NaN02),
имеющий температуру плавления около" 142,5 °С, теплостойкий до •450 °С и хорошо растворимый в воде.
На рис. IV.75 представлен общий вид поточной линии для не-лрерывного изготовления шприцованных профилей с вулканиза¬цией в расплаве солей. Нагрев солей в ванне осуществляется элек¬тронагревателями. Всле^твие высокой плотности расплава (1926 кг/м3), для погружения профиля в расплавленную массу не¬обходимо применять стальные погружные ленты. В расплаве со¬лей обеспечивается высокая теплоотдача и быстрый прогрев вул¬канизуемого изделия, что позволяет получать шприцованные вул¬канизованные профили со скоростью до 10—15 од/мин при температуре теплоносителя 180—250 °С.
Существенным недостатком вулканизации в расплавах солей является деформация тонкостенных и полых профилей. Предот¬вратить искажение профилей можно при вулканизации шприцо¬ванных профилей в установках, в которых в качестве теплоносите¬ля применяют взвешенные в нагретом воздушном потоке стеклян¬ные шарики (баллотини) диаметром 0,15-7-0,25 мм или кварцевый песок с частицами размером 0,2—0,3 мм. Твердые частицы поддер¬живаются во взвешенном состоянии-горячим воздухом, продува¬емым с определенной скоростью через решетку, установленную в вулканизаторе. В слое взвешенных в воздухе частиц (псевдоожи-женном слое) создаются благоприятные условия передачи тепла от среды к вЩканизуемому изделию; теплоотдача от псевдоожи-женного слоя в 50—-100 раз больше, чем теплоотдача от воздуха, что позволяет значительно ускорить процесс вулканизации и уменьшить размеры вулканизатора.
.В псевдоожиженном слое можно вулканизовать полые профи¬ли сложной конфигурации, а также получать пористые профили. Как греющую среду псевдоожиженный слой можно использовать в широком температурном интервале — практически до 250— 300 °С. Давление воздуха для поддержания слоя частиц во взве¬шенном состоянии очень незначительно (1,7—1,8 кПа при высоте слоя 0,152 м). Для предотвращения налипания частиц взвешенно¬го теплоносителя на вулканизуемое изделие, заготовку после шпри¬цевания обрабатывают антиадгезивом||; (например, f|суспензией, талька).' щк
Шприцованные профили и трубки из резиновых смесей на ос¬нове сийоксанового каучука в присутствии активных вулканизую¬щих агентов могут вулканизовать в туннельном вулканизаторе в
среде воздуха, нагретого до 300—350 °С электронагревателями.
Щж ШШщШ ЩШШШ ]§§§ Шш
ВУЛКАНИЗАЦИЯ РЕЗИНОВЫХ СМЕСЕЙ В ПОЛЕ ТОКОВ ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ
При всех известных методах вулканизации, основанных на и|« гревании вулканизуемого, изделия каким-либо теплоносителем (нш> сыщенный пар, перегретая вода, горячий воздух), изделия, 0е0« бенно крупногабаритные, вследствие плохой теплопроводности ре¬зиновой смеси прогреваются неравномерно. Этот недостаток может быть устранен при вулканизации изделий в переменном электри¬ческом поле высокой частоты. Теплообразование в материале за¬висит от его электрических свойств, мощности источника энергии и, частоты изменения электрического поля. При этом нагревание Щктериала происходит по всему объему и не зависит от его теп-лофизических свойств.
Скорость нагревания (АГ/Ат) полимерного материала с неко¬торой точностью можно определить из соотношения:
AT 6'tg6/£2
где к — коэффициент, числовое значение которого зависит от выбора системы единиц; ie'— оггаоштельная диэлектрическая проницаемость; tg'6. — тангенс угла диэлектрических потерь; f — частота электрического поля; Е — амплитуда напря¬женности электрического поля; с — удельная теплоемкость материала; р — плот¬ность материала.
При изучении процесса нагревания каучуков и резиновых сме¬сей в поле токов высокой частоты было установлено, что с увели¬чением полярности каучуков скорость их нагревания возрастает; [При добавлении полярного каучука к неполярному, а также при введений в резиновые смеси технического углерода, можно повы¬сить скорость нагревания композиции. Влияние технического уг¬лерода определяется структурностью и свойствами его поверхно¬сти, причем с увеличением структурности и содержания полярных fpynn на поверхности частиц технического углерода скорость на-Sfpena возрастает; существенное влияние на скорость нагревания Шшиновых смесей оказывают полярные компоненты (этиленгли-I нЛЬ| триэтаноламин и др.); при добавлении их в резиновую смесь f NOgoctb нагревания увеличивается.
и 'Поле токов высокой частоты (10—200 МГц) (Проводят рашар-Цу Нвтурального каучука и сушку губчатых изделий из латексов, Й И ПОЛв токов сверхвысокой частоты (с частотой 300— 11(H) 000 МГц) — предварительное прогревание заготовок формовых 1И'Лб#НН0 крупногабаритных изделий-перед вулканизацией, а так-iii Предварительное нагревание неформовых длинномерных изде-jfjltft § Наследующей довулканизацией их в среде горячего воздуха.
При использовании непрерывных процессов шприцевания и вул¬канизации для изготовления длинномерных резиновых уплотните¬лей исключается необходимость межоперационного хранения и транспортирования полуфабрикатов между стадиями, становится!
мер, обогреваемых горячим воздухом (рис. IV.74). В первой каме¬ре меньшей длины происходит нагрев ткани до температуры вул¬канизации, что особенно необходимо для дублированных тканей, имеющих большую толщину при плохой теплопроводности резины и ткани. Во второй камере прорезиненную ткань вулканизуют при заданной температуре, а продолжительность нахождения ее в ка¬мере автоматически регулируют изменением скорости движения ткани. В третьей камере происходит охлаждение ткани'перед свер¬тыванием ее в рулон.
Непрерывную вулканизацию прорезиненных тканей проводят в поле инфракрасных лучей с длиной волны от 0,76 до 500 мкм, проникающих в резиновый слой на глубину 0,1—2 мм; плотность теплового потока инфракрасных излучений при температуре излу¬чающего тела в 600 °С в 30 раз больше плотности теплового по¬тока нагретого воздуха.
Наиболее эффективно применять трубчатые керамиковые'гене* раторы инфракрасного излучения, помещенные в фокусе отража» тельного рефлектора. При температуре трубчатого генератом
' возможным более экономно использовать тепловую энергию, иск¬лючить применение опудривающих материалов, а следовательно,
(
^улучшить санитарные условия труда, а также внешний вид изде¬лий. Однако в таких случаях очень трудно обеспечить вулкани-||ц|,ню при повышенных давлениях и поэтому большинство непре¬рывных процессов осуществляется при атмосферном давлении. Для предотвращения порообразования в резинах при вулканизации ре-Ишовые смеси в процессе шприцевания подвергают вакуумирова-|ЦИЮ в червячных машинах с вакуум-отсосом, кроме того в их сос¬тав вводят компоненты, химически связывающие влагу, например, ■ОНКОДйсперсную окись кальция. Для проведения непрерывной Вулканизации необходимо применять теплоносители, обеспечиваю-
f
Mo эффективную теплоотдачу при повышенной температуре, мим относятся эвтектический сплав (СС-4) нитратов натрия и рлия и нитрита натрия (53% KN03+7% NaNOs+40% NaN02),
имеющий температуру плавления около" 142,5 °С, теплостойкий до •450 °С и хорошо растворимый в воде.
На рис. IV.75 представлен общий вид поточной линии для не-лрерывного изготовления шприцованных профилей с вулканиза¬цией в расплаве солей. Нагрев солей в ванне осуществляется элек¬тронагревателями. Всле^твие высокой плотности расплава (1926 кг/м3), для погружения профиля в расплавленную массу не¬обходимо применять стальные погружные ленты. В расплаве со¬лей обеспечивается высокая теплоотдача и быстрый прогрев вул¬канизуемого изделия, что позволяет получать шприцованные вул¬канизованные профили со скоростью до 10—15 од/мин при температуре теплоносителя 180—250 °С.
Существенным недостатком вулканизации в расплавах солей является деформация тонкостенных и полых профилей. Предот¬вратить искажение профилей можно при вулканизации шприцо¬ванных профилей в установках, в которых в качестве теплоносите¬ля применяют взвешенные в нагретом воздушном потоке стеклян¬ные шарики (баллотини) диаметром 0,15-7-0,25 мм или кварцевый песок с частицами размером 0,2—0,3 мм. Твердые частицы поддер¬живаются во взвешенном состоянии-горячим воздухом, продува¬емым с определенной скоростью через решетку, установленную в вулканизаторе. В слое взвешенных в воздухе частиц (псевдоожи-женном слое) создаются благоприятные условия передачи тепла от среды к вЩканизуемому изделию; теплоотдача от псевдоожи-женного слоя в 50—-100 раз больше, чем теплоотдача от воздуха, что позволяет значительно ускорить процесс вулканизации и уменьшить размеры вулканизатора.
.В псевдоожиженном слое можно вулканизовать полые профи¬ли сложной конфигурации, а также получать пористые профили. Как греющую среду псевдоожиженный слой можно использовать в широком температурном интервале — практически до 250— 300 °С. Давление воздуха для поддержания слоя частиц во взве¬шенном состоянии очень незначительно (1,7—1,8 кПа при высоте слоя 0,152 м). Для предотвращения налипания частиц взвешенно¬го теплоносителя на вулканизуемое изделие, заготовку после шпри¬цевания обрабатывают антиадгезивом||; (например, f|суспензией, талька).' щк
Шприцованные профили и трубки из резиновых смесей на ос¬нове сийоксанового каучука в присутствии активных вулканизую¬щих агентов могут вулканизовать в туннельном вулканизаторе в
среде воздуха, нагретого до 300—350 °С электронагревателями.
Щж ШШщШ ЩШШШ ]§§§ Шш
ВУЛКАНИЗАЦИЯ РЕЗИНОВЫХ СМЕСЕЙ В ПОЛЕ ТОКОВ ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ
При всех известных методах вулканизации, основанных на и|« гревании вулканизуемого, изделия каким-либо теплоносителем (нш> сыщенный пар, перегретая вода, горячий воздух), изделия, 0е0« бенно крупногабаритные, вследствие плохой теплопроводности ре¬зиновой смеси прогреваются неравномерно. Этот недостаток может быть устранен при вулканизации изделий в переменном электри¬ческом поле высокой частоты. Теплообразование в материале за¬висит от его электрических свойств, мощности источника энергии и, частоты изменения электрического поля. При этом нагревание Щктериала происходит по всему объему и не зависит от его теп-лофизических свойств.
Скорость нагревания (АГ/Ат) полимерного материала с неко¬торой точностью можно определить из соотношения:
AT 6'tg6/£2
где к — коэффициент, числовое значение которого зависит от выбора системы единиц; ie'— оггаоштельная диэлектрическая проницаемость; tg'6. — тангенс угла диэлектрических потерь; f — частота электрического поля; Е — амплитуда напря¬женности электрического поля; с — удельная теплоемкость материала; р — плот¬ность материала.
При изучении процесса нагревания каучуков и резиновых сме¬сей в поле токов высокой частоты было установлено, что с увели¬чением полярности каучуков скорость их нагревания возрастает; [При добавлении полярного каучука к неполярному, а также при введений в резиновые смеси технического углерода, можно повы¬сить скорость нагревания композиции. Влияние технического уг¬лерода определяется структурностью и свойствами его поверхно¬сти, причем с увеличением структурности и содержания полярных fpynn на поверхности частиц технического углерода скорость на-Sfpena возрастает; существенное влияние на скорость нагревания Шшиновых смесей оказывают полярные компоненты (этиленгли-I нЛЬ| триэтаноламин и др.); при добавлении их в резиновую смесь f NOgoctb нагревания увеличивается.
и 'Поле токов высокой частоты (10—200 МГц) (Проводят рашар-Цу Нвтурального каучука и сушку губчатых изделий из латексов, Й И ПОЛв токов сверхвысокой частоты (с частотой 300— 11(H) 000 МГц) — предварительное прогревание заготовок формовых 1И'Лб#НН0 крупногабаритных изделий-перед вулканизацией, а так-iii Предварительное нагревание неформовых длинномерных изде-jfjltft § Наследующей довулканизацией их в среде горячего воздуха.
ВУЛКАНИЗАЦИЯ В АВТОКЛАВ-ПРЕССАХ Щ
В автоклав-прессах — вертикальных котлах, соединенных с гид равлическим прессом,— юМ!)в1г^^^^^^Ш^ вулканизовать под давлением несколько изделий. Некоторые, крупногабаритные фор¬мовые изделия, а также автомобильные покрышки п|1мещают в формы, укладываемые одна на другую; формы обогревают насы-^Ьным паром, подаваемым непосредственно внутрь автоклава,
По конструкции автоклав-прессы подразделяют на малогаба¬ритные колокольного типа со съемным корпусом, применяемы! |Щя вушанизации резино-техниче|!ких изделий, и автоклавы с Я Вдвижным корпусом и съемной ^^^Я^^^^^^ВЯ байонетиый затвор (рис. IV.70). Последние притеняют преимущественно ДЛЯ
вулканизации автомобильных покрышек и других массивных из делий. Каждый автоклав снабжен контрольно-измерительными и Стоматическими приборами, измеряющими и регулирующими про¬должительность и температуру вулканизации; удаление конденса¬та и поступление воды для охлаждения'форм производится авто¬матически. Краткая техническая характеристика автоклав-прес¬сов с неподвижным корпусом и съемной верхней крышкой приве¬дена ниже:
АП-115-690- АПУ-330-1600
690 1,15
Внутренний диаметр корпуса, мм . . -.. Максимальное прессовое усилие, МН . . Максимальное давление пара в корпусе,
0,6
13-5
Давление в гидравлической системе; МПа Рабочая высота подъема стола (плунжера),
шек.
610 2400(4575)* 2560(4560)
Аппараты также могут быть использованы для вулканизации автомобильных .покры-
При вулканизации в автоклав-прессах автопокрышек формы, с заложенными в них покрышками и варочными камерами, укла¬дывают на подъемный стол одну на другую до полного заполне¬ния автоклава. Число форм в зависимости от размера покрышек Может достигать 16.
После закрытия крышки автоклава цилиндр плунжера соеди¬няют с линией высокого давления, а в варочные камеры через на¬кидную трубу на крышке автоклава подают перегретую воду или пар. Вентиль каждой варочной камеры соединен с общим коллек¬тором (водяным или паровым). Температура в автоклаве при вул¬канизации достигает 140—160 °С. Пар в варочные камеры подает¬ся под давлением 0,5—0,6 МПа, а перегретая вода с-температурой Ш 190 °С — под давлением 1,8—2,5 МПа.
При расчете давления в гидравлическом цилиндре плунжера ЦТОКЛава учитывают давление в'варочных камерах и габариты |улканизуемых покрышек. Для обеспечения безопасности работы И предотвращения брака покрышек давление на форму всегда ДОЛ¬ЖНО значительно превышать давление в варочных камерах.
. Вулканизация покрышек в автоклаве происходит по довольно
•ЙОЖНОму режиму; после создания в варочных камерах давления
I ййтоклав подают пар; при этом температура увеличивается до
jРЧИННОЙ температуры вулканизации и после окончания процесса
Hip сбрасывают. Затем из варочных камер удаляют перегретую
•иду, В конце цикла формы и варочные камеры охлаждают хо-
йодиой ВОДОЙ. . >щш
1ИЮ температуры в автоклаве вследствие понижения пар-
Одним из необходимых условий при вулканизации покрышек Щ Других массивных изделий в автоклавах является удаление воз-(II начале цикла; воздух следует удалять через нижнюю зад-{НМКу автоклава. При выводе воздуха только через верхнее отвер-Ш|| (| крышке автоклава) он увлекает с собой пар, что приводит В Н9М§)
ения пара. При наличии воздуха в паре снижает-ент теплоотдачи (на 25%. при содержании в паре 5%
воздуха), в результате чего прогрев бортовой части по¬крышек ухудшается.
~rm' nnr-
тш
При использовании авто-;,клав-прессов происходит бо¬лее равномерная вулканиза¬ция крупногабаритных изде¬лий, так как в этом случав форма обогревается со всех сторон, в отличие от.вулка-низационных прессов, где формы' прогреваются только
Вулканизация в формах.
ди-
Шсъемная крышка с байонетны верхняя траверса; 3 — корпус; 4 — подъе] ный стол; 5 — промежутбчная траверса; 6 колонны; 7 — нижняя траверса; 8 — плунжер; 9 — гидравлический цилиндр.
наковых или близких по размеру изделий появляется возможность механизации и автоматизации процессов вулканизации, создания по¬точных линий и аппарате непрерывного действия, обеспечивающих значитель¬ное повышение произв<
родных фор:
зделий с о, продолжительностью канизации и перезарядки их в формы, применяют вулка¬низаторы карусельного типа (рис. IV.71), состоящие из вращаю¬щейся карусели, на которой расположены вулканизационные фор¬мы или плиты.
Я Т2 ■ Тс
Число вулканизационных форм z на карусельном аппарате мо жет быть определено по формуле:
где Ть %2 и Тз — продолжительность соответственно полног» канизации и перезарядки одной формы.
Ш +
При использовании вулканизаторов карусельного Щ ление всеми технологическими операциями осуществляется прог¬раммным регулятором. Температурный режим поддерживается тер¬морегуляторами, а требуемое давление — регуляторами давления. Прессовое усилие создается чаще всего рычажными механизмами с электрическим приводом. В качестве теплоносителей для обогре¬ва форм применяют пар, перегретую воду под давлением и элект¬ронагрев. Невулканизованные заготовки в форму подают с помощью специальных кассет. Вулканизованные изделия вы¬гружают в приемный бункер. Для удобства перезарядки форм применяют выдвижные нижние полуформы и подъем¬ные или поворотные верхние полуформы.
При вулканизации резино¬вых игрушек, мячей, некото¬рых медицин
костенных изделий применя туннельные ff. вулканизаторы (рис. IV.72) с цепным тран¬спортером, проходящим через туннель. К транспортеру прик¬репляют вулканизационные формы с запорными устройст¬вами. Формы обогревают горя¬чим воздухом, нагреваемым в Калорифере до 150—220° Продуваемым через туннель.
изменением скорос¬ти движения транспортера; она зависит.от длины туннеля, темпе¬ратуры и скорости циркуляции воздуха. Формы с вулканизованны¬ми изделиями по выходе из туннеля охлаждают водой до 30—40 °С, И! НИХ извлекают изделия и закладывают невулканизованные за-, ГОТОВКИ, после чего их запирают и снова направляют в туннель.
Вулканизация плоских изделий. Плоские изделия большой дли¬мы: транспортерные ленты небольшой толщины, плоские привод¬им! ремни, пластины, ковры, резиновый линолиум, некоторые про-рИИ'Нвнные ткани можно вулканизовать на барабанных вулкани-llfOpax непрерывного действия (рис. IV.73). Вулканизация изде¬лий производится на обогреваемом барабане 8. Прессующее уси-ЙН1 На барабане создается бесконечной лентой 14 высокой проч¬ности и большой гибкости с помощью натяжного ролика 12, и гид-рйЦДИЧеского цилиндра 13, которые обеспечивают между лентой ft барабаном давление порядка 1,0 МПа. Так как ленты испыты-|ШТ значительные растягивающие напряжения, их изготавливают
По конструкции автоклав-прессы подразделяют на малогаба¬ритные колокольного типа со съемным корпусом, применяемы! |Щя вушанизации резино-техниче|!ких изделий, и автоклавы с Я Вдвижным корпусом и съемной ^^^Я^^^^^^ВЯ байонетиый затвор (рис. IV.70). Последние притеняют преимущественно ДЛЯ
вулканизации автомобильных покрышек и других массивных из делий. Каждый автоклав снабжен контрольно-измерительными и Стоматическими приборами, измеряющими и регулирующими про¬должительность и температуру вулканизации; удаление конденса¬та и поступление воды для охлаждения'форм производится авто¬матически. Краткая техническая характеристика автоклав-прес¬сов с неподвижным корпусом и съемной верхней крышкой приве¬дена ниже:
АП-115-690- АПУ-330-1600
690 1,15
Внутренний диаметр корпуса, мм . . -.. Максимальное прессовое усилие, МН . . Максимальное давление пара в корпусе,
0,6
13-5
Давление в гидравлической системе; МПа Рабочая высота подъема стола (плунжера),
шек.
610 2400(4575)* 2560(4560)
Аппараты также могут быть использованы для вулканизации автомобильных .покры-
При вулканизации в автоклав-прессах автопокрышек формы, с заложенными в них покрышками и варочными камерами, укла¬дывают на подъемный стол одну на другую до полного заполне¬ния автоклава. Число форм в зависимости от размера покрышек Может достигать 16.
После закрытия крышки автоклава цилиндр плунжера соеди¬няют с линией высокого давления, а в варочные камеры через на¬кидную трубу на крышке автоклава подают перегретую воду или пар. Вентиль каждой варочной камеры соединен с общим коллек¬тором (водяным или паровым). Температура в автоклаве при вул¬канизации достигает 140—160 °С. Пар в варочные камеры подает¬ся под давлением 0,5—0,6 МПа, а перегретая вода с-температурой Ш 190 °С — под давлением 1,8—2,5 МПа.
При расчете давления в гидравлическом цилиндре плунжера ЦТОКЛава учитывают давление в'варочных камерах и габариты |улканизуемых покрышек. Для обеспечения безопасности работы И предотвращения брака покрышек давление на форму всегда ДОЛ¬ЖНО значительно превышать давление в варочных камерах.
. Вулканизация покрышек в автоклаве происходит по довольно
•ЙОЖНОму режиму; после создания в варочных камерах давления
I ййтоклав подают пар; при этом температура увеличивается до
jРЧИННОЙ температуры вулканизации и после окончания процесса
Hip сбрасывают. Затем из варочных камер удаляют перегретую
•иду, В конце цикла формы и варочные камеры охлаждают хо-
йодиой ВОДОЙ. . >щш
1ИЮ температуры в автоклаве вследствие понижения пар-
Одним из необходимых условий при вулканизации покрышек Щ Других массивных изделий в автоклавах является удаление воз-(II начале цикла; воздух следует удалять через нижнюю зад-{НМКу автоклава. При выводе воздуха только через верхнее отвер-Ш|| (| крышке автоклава) он увлекает с собой пар, что приводит В Н9М§)
ения пара. При наличии воздуха в паре снижает-ент теплоотдачи (на 25%. при содержании в паре 5%
воздуха), в результате чего прогрев бортовой части по¬крышек ухудшается.
~rm' nnr-
тш
При использовании авто-;,клав-прессов происходит бо¬лее равномерная вулканиза¬ция крупногабаритных изде¬лий, так как в этом случав форма обогревается со всех сторон, в отличие от.вулка-низационных прессов, где формы' прогреваются только
Вулканизация в формах.
ди-
Шсъемная крышка с байонетны верхняя траверса; 3 — корпус; 4 — подъе] ный стол; 5 — промежутбчная траверса; 6 колонны; 7 — нижняя траверса; 8 — плунжер; 9 — гидравлический цилиндр.
наковых или близких по размеру изделий появляется возможность механизации и автоматизации процессов вулканизации, создания по¬точных линий и аппарате непрерывного действия, обеспечивающих значитель¬ное повышение произв<
родных фор:
зделий с о, продолжительностью канизации и перезарядки их в формы, применяют вулка¬низаторы карусельного типа (рис. IV.71), состоящие из вращаю¬щейся карусели, на которой расположены вулканизационные фор¬мы или плиты.
Я Т2 ■ Тс
Число вулканизационных форм z на карусельном аппарате мо жет быть определено по формуле:
где Ть %2 и Тз — продолжительность соответственно полног» канизации и перезарядки одной формы.
Ш +
При использовании вулканизаторов карусельного Щ ление всеми технологическими операциями осуществляется прог¬раммным регулятором. Температурный режим поддерживается тер¬морегуляторами, а требуемое давление — регуляторами давления. Прессовое усилие создается чаще всего рычажными механизмами с электрическим приводом. В качестве теплоносителей для обогре¬ва форм применяют пар, перегретую воду под давлением и элект¬ронагрев. Невулканизованные заготовки в форму подают с помощью специальных кассет. Вулканизованные изделия вы¬гружают в приемный бункер. Для удобства перезарядки форм применяют выдвижные нижние полуформы и подъем¬ные или поворотные верхние полуформы.
При вулканизации резино¬вых игрушек, мячей, некото¬рых медицин
костенных изделий применя туннельные ff. вулканизаторы (рис. IV.72) с цепным тран¬спортером, проходящим через туннель. К транспортеру прик¬репляют вулканизационные формы с запорными устройст¬вами. Формы обогревают горя¬чим воздухом, нагреваемым в Калорифере до 150—220° Продуваемым через туннель.
изменением скорос¬ти движения транспортера; она зависит.от длины туннеля, темпе¬ратуры и скорости циркуляции воздуха. Формы с вулканизованны¬ми изделиями по выходе из туннеля охлаждают водой до 30—40 °С, И! НИХ извлекают изделия и закладывают невулканизованные за-, ГОТОВКИ, после чего их запирают и снова направляют в туннель.
Вулканизация плоских изделий. Плоские изделия большой дли¬мы: транспортерные ленты небольшой толщины, плоские привод¬им! ремни, пластины, ковры, резиновый линолиум, некоторые про-рИИ'Нвнные ткани можно вулканизовать на барабанных вулкани-llfOpax непрерывного действия (рис. IV.73). Вулканизация изде¬лий производится на обогреваемом барабане 8. Прессующее уси-ЙН1 На барабане создается бесконечной лентой 14 высокой проч¬ности и большой гибкости с помощью натяжного ролика 12, и гид-рйЦДИЧеского цилиндра 13, которые обеспечивают между лентой ft барабаном давление порядка 1,0 МПа. Так как ленты испыты-|ШТ значительные растягивающие напряжения, их изготавливают
ВУЛКАНИЗАЦИЯ В ИНДИВИДУАЛЬНЫХ ВУЛКАНИЗАТОРАХ
ВУЛКАНИЗАЦИЯ В ИНДИВИДУАЛЬНЫХ ВУЛКАНИЗАТОРАХ
Индивидуальные вулканизаторы — прессы специальной конст¬рукции с закрепленной формой применяют преимущественно для
| романизации многослойных автомобильных покрышек больших
НГММСров, а также для вулканизации камер, ободных лент, техни-
то|КИХ изделий, некоторых видов резиновой обуви.
По конструкции вулканизаторы подразделяют на о дне-, и двух-
ЙР* IIII.II», применяемые для крупногабаритных изделий, и много-ГНМДИЬШ — для малогабаритных технических изделий. Давление • Лулкпппзаторах создается посредством гидравлических, рычаж-•§н*Й1К1Нйческих, пневматических или электромеханических уст-
1 зависимости от способа обогрева выпускают автоклавные ИМ1НИ11Т0ры, в которые пар подают внутрь корпуса, и формы с ■УрМОМ через рубашку. Вулканизаторы снабжены предохрани-■УЫшм рычагом и блокирующим устройством, препятствующим
открыванию вулканизатора при создании в нем высокого внутрен-ЩЖ;Р давления. . \
На рис. IV.68 показан одноместный рычажно-механический вул¬канизатор автоклавного ||ипа для и&отовления автопокрышек. Особенность вулканизации автомобильных покрышек заключается в том, что в процессе вулканизации происходит соединение всех деталей покрышки, в результате чего она приобретает определен-
ную форму. Для обеспечения необходимого внутреннего давления при вулканизации покрышек применяют внутренние эластичные формы —так называемые варочные камеры, которые закладывают внутрь покрышек. Варочная камера имеет вид полого резинового кольца с утолщенным сердечником, снабженным вентилем, через кот^ый в полость варочной камеры поступает перегретая вода и пар. Перед вводом перегретой воды варочные камеры обычно про¬гревают насыщенным паром. -
Собранную невулка.низованную покрышку с варочной камерой помещают на нижнюю по л у форму вулканизатора, затем вентиль варочной камеры соединяют через специальное устройство (адап¬тер) с системой трубопроводов, по которым согласно установлен¬ному режиму вулканизации подают необходимый теплоноситель или агент давления. Даже вулканизатор закрывают с помощью рычажно-кривошипного меха*йзма,||при этЦм стенки полуформ смыкаются. Внутрь варочной камеры для ее прогрева сначала по¬давлением 2—2,5 МПа перегретую воду, с температурой 175— 180°С для обеспечения прессующего давления на покрышку с целью ее окончательного формования и вулканизации.-Под дейст¬вием перегретой воды, находящейся под давлением, варочная ка¬мера раздувается и плотно прижимает невулканизованную покры¬шкук поверхности формы, благодаря чему на поверхности пок¬рышки отпечатывается рисунок, выгравированный на форме, и происходит прочное соединение всех слоев. Воздух, находившийся в форме, удаляется в полость паровой камеры через просверлен¬ные в форме отверстия. При вулканизации покрышки внутрь па¬ровой камеры индивидуального вулканизатора подают греющий насыщенный водяной пар с температурой 140—170 °С. Продолжи¬тельность вулканизации зависит от размеров покрышки и пара¬метров применяемых теплоносителей. По окончании вулканизации из варочной камеры удаляют перегретую воду, а из паровой ка¬меры— греющий пар. В некоторых случаях производят охлажде¬ние вулканизованных покрышек%юд давлением, для чего внутрь варочной и паровой камер подают охлажденную воду. После уда¬ления из паровой и варочной камер теплоносителей открывают Вулканизатор и извлекают вулканизованную покрышку.
Вулканизатор снабжен автоматическим программным регуля¬тором, предназначенным для подачи сжатого воздуха во все ав¬томатические приборы открывания и закрывания вулканизатора, Шодачи пара в паровую и варочную камеры, подачи и удаления из [(арочной.камеры перегретой и охлаждающей воды, охлаждения формы. Малослойные покрышки вулканизуют в индивидуальных вулканизаторах с обогревом форм через паровую рубашку. Пар ПОДАЮТ-с тепловой станции при заданной температуре или давле¬ний! раздельно в верхнюю и нижнюю половины форм. Отработан¬ный пар возвращают на тепловую станцию, в сепаратор, где от ■|Рв отделяют конденсат. Затем отработанный пар инжектируют it йновь подают в производство. Работа тепловой станции автома¬тизирована.
Температура стенок формы одинакова по всей поверхности, по-
§?§Му покрышки прогреваются неравномерно: очень быстро в тон-
ЦШС (каркас) и значительно медленнее в утолщенных частях (борт,
IfWiKTOp). При подводе тепла через варочную камеру, в которую
ММЙЮТ пар и перегретую воду, становится возможным уменьшить
^равномерность прогрева покрышек. Однако этот недостаток
ТЙЛМИ полностью устранить, что нередко приводит к дефектам
Црнжшт части покрышек. §|t .
^ЙНДТОИДуальные вулканизаторы (для покрышек) выпускают МИНИНЫХ размеров: 36, 45, 55, 65 и 85 дюймов, с распорным уси-8Т 1,2 до 11 МН и внутренним диаметром паровой камеры ■ I0QQ ДО 3250 мм. Разм.ер вулканизаторов (в дюймах) показы-нИ |||§€Т0ЯНие между шатунами, рычажно-кривошипного меха-В обозначении вулканизатора указывают максимальное до-
рМмпи рюпорное усилие на пресс-форму. Например, ИВП-310— индивидуальный вулканизатор для покрышек с максимально до¬пустимым распорным усилием на пресс-форму 3,10 МН (310 тс),;
При вулканизации в индивидуальных вулканизаторах ездовых камер прессующий агент (сжатый воздух) подают непосредствен¬но через вентиль внутрь камеры, а теплоноситель (насыщенный водяной пар) под давлением 0,5—0,8 МПа— внутрь паровой ка¬меры.
В шинной промышленности широко применяют форматоры-вулканизаторы, в которых совмещается предварительное формова¬ние покрышек (так называемое экспендирование) и их вулканиза¬ция. Покрышки формуют с помощью специальной резиновой диаф¬рагмы, которая при вулканизации выполняет роль /варочной камеры. При нагревании заготовок покрышек до 70—80 °С облегча¬ется предварительное их формование и сокращается продолжи¬тельность вулканизации.
При использовании форматоров-вулканизаторов позволяется возможность упростить технологический процесс, повысить произ¬водительность оборудования, уменьшить затраты на оборудование и промежуточное транспортирование, сократить производственные площади. Эффективность применения форматоров-вулканизаторов во многом зависит от надежности конструкции и длительности срока службы диафрагмы, так как при частой смене их в резуль¬тате увеличения простоев оборудования снижается производители! ность труда. :$ш
В промышленности применяют форматоры-вулканизаторы двух принципиально различных конструкций: с неубирающейся диаф¬рагмой и с.диафрагмой, убирающейся.в специальный цилиндр, расположенный в станине пресса. Первый из них получил широкое распространение для вулканизации покрышек диагональной, \ а второй — радиальной конструкции.
Форматор-вулканизатор с неубирающейся диафрагмой пред-
ставлен на рис. IV.69. щ щж 111
Резиновая диафрагма по конструкции отличается от варочной, камеры; она представляет сббой тонкостенный бочкообразный ци¬линдр с отверстиями по торцам. Диафрагма приводится в дви¬жение специальным механизмом с гидравлическим приводом, ко¬торый расположен в станине пресса.
Продолжительность вулканизации покрышек в форматоре-вул-, канизаторе по сравнению с индивидуальным вулканизатором меньше, так как толщина стенок диафрагмы меньше толщины сте¬нок варочной камеры, кроме того, в форматоре-вулканизаторе пре¬дусмотрена система циркуляции теплоносителя. Сопоставление ре¬жимов вулканизации покрышек одинакового размера в формато¬ре-вулканизаторе и индивидуальном вулканизаторе представлен^ в табл. IV. 10.
В обозначении форматоров-вулканизаторов различного разме* ра указывается число пресс-форм, максимальное распорное усилив на одну пресс-форму в тоннах —силы, внутренний диаметр пароч
вой камеры и наибольшее и наименьшее расстояния между уста новочными плоскостями. Например, ВФ-2-200-1310-240/353— фор матор-вулканизатор с двумя пресс-формами, максимальным рас
!йШ!ГМа' 7я невУлканизованная покрышка; 3 — формуемая покрышка; 4—вулканизу-[нирМШка; 5 —готовая покрышка; 5 —рычаги механизма сбрасывания готовой по-
ИШм усилием на одну пресс-форму 2 МН; внутренний диаметр |§|НММ)Й камеры 1310 мм.
ныиускают одно- и двухформовые форматоры-вулканизаторы с Ир* ни им диаметром паровой камеры от 940 до 2200 мм и мак-■1Ш1ым распорным усилием на пресс-форму от 1 до 7 МН.
Индивидуальные вулканизаторы — прессы специальной конст¬рукции с закрепленной формой применяют преимущественно для
| романизации многослойных автомобильных покрышек больших
НГММСров, а также для вулканизации камер, ободных лент, техни-
то|КИХ изделий, некоторых видов резиновой обуви.
По конструкции вулканизаторы подразделяют на о дне-, и двух-
ЙР* IIII.II», применяемые для крупногабаритных изделий, и много-ГНМДИЬШ — для малогабаритных технических изделий. Давление • Лулкпппзаторах создается посредством гидравлических, рычаж-•§н*Й1К1Нйческих, пневматических или электромеханических уст-
1 зависимости от способа обогрева выпускают автоклавные ИМ1НИ11Т0ры, в которые пар подают внутрь корпуса, и формы с ■УрМОМ через рубашку. Вулканизаторы снабжены предохрани-■УЫшм рычагом и блокирующим устройством, препятствующим
открыванию вулканизатора при создании в нем высокого внутрен-ЩЖ;Р давления. . \
На рис. IV.68 показан одноместный рычажно-механический вул¬канизатор автоклавного ||ипа для и&отовления автопокрышек. Особенность вулканизации автомобильных покрышек заключается в том, что в процессе вулканизации происходит соединение всех деталей покрышки, в результате чего она приобретает определен-
ную форму. Для обеспечения необходимого внутреннего давления при вулканизации покрышек применяют внутренние эластичные формы —так называемые варочные камеры, которые закладывают внутрь покрышек. Варочная камера имеет вид полого резинового кольца с утолщенным сердечником, снабженным вентилем, через кот^ый в полость варочной камеры поступает перегретая вода и пар. Перед вводом перегретой воды варочные камеры обычно про¬гревают насыщенным паром. -
Собранную невулка.низованную покрышку с варочной камерой помещают на нижнюю по л у форму вулканизатора, затем вентиль варочной камеры соединяют через специальное устройство (адап¬тер) с системой трубопроводов, по которым согласно установлен¬ному режиму вулканизации подают необходимый теплоноситель или агент давления. Даже вулканизатор закрывают с помощью рычажно-кривошипного меха*йзма,||при этЦм стенки полуформ смыкаются. Внутрь варочной камеры для ее прогрева сначала по¬давлением 2—2,5 МПа перегретую воду, с температурой 175— 180°С для обеспечения прессующего давления на покрышку с целью ее окончательного формования и вулканизации.-Под дейст¬вием перегретой воды, находящейся под давлением, варочная ка¬мера раздувается и плотно прижимает невулканизованную покры¬шкук поверхности формы, благодаря чему на поверхности пок¬рышки отпечатывается рисунок, выгравированный на форме, и происходит прочное соединение всех слоев. Воздух, находившийся в форме, удаляется в полость паровой камеры через просверлен¬ные в форме отверстия. При вулканизации покрышки внутрь па¬ровой камеры индивидуального вулканизатора подают греющий насыщенный водяной пар с температурой 140—170 °С. Продолжи¬тельность вулканизации зависит от размеров покрышки и пара¬метров применяемых теплоносителей. По окончании вулканизации из варочной камеры удаляют перегретую воду, а из паровой ка¬меры— греющий пар. В некоторых случаях производят охлажде¬ние вулканизованных покрышек%юд давлением, для чего внутрь варочной и паровой камер подают охлажденную воду. После уда¬ления из паровой и варочной камер теплоносителей открывают Вулканизатор и извлекают вулканизованную покрышку.
Вулканизатор снабжен автоматическим программным регуля¬тором, предназначенным для подачи сжатого воздуха во все ав¬томатические приборы открывания и закрывания вулканизатора, Шодачи пара в паровую и варочную камеры, подачи и удаления из [(арочной.камеры перегретой и охлаждающей воды, охлаждения формы. Малослойные покрышки вулканизуют в индивидуальных вулканизаторах с обогревом форм через паровую рубашку. Пар ПОДАЮТ-с тепловой станции при заданной температуре или давле¬ний! раздельно в верхнюю и нижнюю половины форм. Отработан¬ный пар возвращают на тепловую станцию, в сепаратор, где от ■|Рв отделяют конденсат. Затем отработанный пар инжектируют it йновь подают в производство. Работа тепловой станции автома¬тизирована.
Температура стенок формы одинакова по всей поверхности, по-
§?§Му покрышки прогреваются неравномерно: очень быстро в тон-
ЦШС (каркас) и значительно медленнее в утолщенных частях (борт,
IfWiKTOp). При подводе тепла через варочную камеру, в которую
ММЙЮТ пар и перегретую воду, становится возможным уменьшить
^равномерность прогрева покрышек. Однако этот недостаток
ТЙЛМИ полностью устранить, что нередко приводит к дефектам
Црнжшт части покрышек. §|t .
^ЙНДТОИДуальные вулканизаторы (для покрышек) выпускают МИНИНЫХ размеров: 36, 45, 55, 65 и 85 дюймов, с распорным уси-8Т 1,2 до 11 МН и внутренним диаметром паровой камеры ■ I0QQ ДО 3250 мм. Разм.ер вулканизаторов (в дюймах) показы-нИ |||§€Т0ЯНие между шатунами, рычажно-кривошипного меха-В обозначении вулканизатора указывают максимальное до-
рМмпи рюпорное усилие на пресс-форму. Например, ИВП-310— индивидуальный вулканизатор для покрышек с максимально до¬пустимым распорным усилием на пресс-форму 3,10 МН (310 тс),;
При вулканизации в индивидуальных вулканизаторах ездовых камер прессующий агент (сжатый воздух) подают непосредствен¬но через вентиль внутрь камеры, а теплоноситель (насыщенный водяной пар) под давлением 0,5—0,8 МПа— внутрь паровой ка¬меры.
В шинной промышленности широко применяют форматоры-вулканизаторы, в которых совмещается предварительное формова¬ние покрышек (так называемое экспендирование) и их вулканиза¬ция. Покрышки формуют с помощью специальной резиновой диаф¬рагмы, которая при вулканизации выполняет роль /варочной камеры. При нагревании заготовок покрышек до 70—80 °С облегча¬ется предварительное их формование и сокращается продолжи¬тельность вулканизации.
При использовании форматоров-вулканизаторов позволяется возможность упростить технологический процесс, повысить произ¬водительность оборудования, уменьшить затраты на оборудование и промежуточное транспортирование, сократить производственные площади. Эффективность применения форматоров-вулканизаторов во многом зависит от надежности конструкции и длительности срока службы диафрагмы, так как при частой смене их в резуль¬тате увеличения простоев оборудования снижается производители! ность труда. :$ш
В промышленности применяют форматоры-вулканизаторы двух принципиально различных конструкций: с неубирающейся диаф¬рагмой и с.диафрагмой, убирающейся.в специальный цилиндр, расположенный в станине пресса. Первый из них получил широкое распространение для вулканизации покрышек диагональной, \ а второй — радиальной конструкции.
Форматор-вулканизатор с неубирающейся диафрагмой пред-
ставлен на рис. IV.69. щ щж 111
Резиновая диафрагма по конструкции отличается от варочной, камеры; она представляет сббой тонкостенный бочкообразный ци¬линдр с отверстиями по торцам. Диафрагма приводится в дви¬жение специальным механизмом с гидравлическим приводом, ко¬торый расположен в станине пресса.
Продолжительность вулканизации покрышек в форматоре-вул-, канизаторе по сравнению с индивидуальным вулканизатором меньше, так как толщина стенок диафрагмы меньше толщины сте¬нок варочной камеры, кроме того, в форматоре-вулканизаторе пре¬дусмотрена система циркуляции теплоносителя. Сопоставление ре¬жимов вулканизации покрышек одинакового размера в формато¬ре-вулканизаторе и индивидуальном вулканизаторе представлен^ в табл. IV. 10.
В обозначении форматоров-вулканизаторов различного разме* ра указывается число пресс-форм, максимальное распорное усилив на одну пресс-форму в тоннах —силы, внутренний диаметр пароч
вой камеры и наибольшее и наименьшее расстояния между уста новочными плоскостями. Например, ВФ-2-200-1310-240/353— фор матор-вулканизатор с двумя пресс-формами, максимальным рас
!йШ!ГМа' 7я невУлканизованная покрышка; 3 — формуемая покрышка; 4—вулканизу-[нирМШка; 5 —готовая покрышка; 5 —рычаги механизма сбрасывания готовой по-
ИШм усилием на одну пресс-форму 2 МН; внутренний диаметр |§|НММ)Й камеры 1310 мм.
ныиускают одно- и двухформовые форматоры-вулканизаторы с Ир* ни им диаметром паровой камеры от 940 до 2200 мм и мак-■1Ш1ым распорным усилием на пресс-форму от 1 до 7 МН.
Подписаться на:
Сообщения (Atom)