Главная  Производство кабелей 

[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [ 17 ] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50]

технологическими операциями процессов приготовления зиновых смесей являются операции, связанные с дозировке их компонентов. Качество резины, рациональное использование исходных материалов, санитарно-гигиеническое состояние резиноделательного производства во многом зависят от совершенства систем дозировки.

Различают три метода дозировки материалов: по времени а также объемный и весовой методы. Метод дозировки по времени, несмотря на ряд преимуществ (низкая первоначальная стоимость механизмов управления, возможность легко изменять состав смеси, простота системы управления), имеет и существенные недостатки - небольшая точность дозировки состава смесей в результате колебаний скорости подачи материалов, влияние на точность дозировки погрешности командных приборов, работающих во времени, зависимость точности дозировки от высоты столба материала. Поэтому этот метод не имел применения в кабельной промышленности.

Объемный метод также недостаточно точен, но иногда его применяют, используя насосы-дозаторы плунжерного типа для жидких ингредиентов.

Весовой метод дозировки является наиболее точным и благодаря этому нашел широкое применение в кабельной промышленности. Независимо от типа применяемых весов погрешность при взвешивании не должна превышать ±1% заданной массы. Особое внимание нужно уделять точности дозирования активных компонентов, входящих в состав резиновой смеси: вулканизующих агентов, ускорителей и активаторов вулканизации, стабилизаторов и т. п.

В настоящее время на большинстве заводов применяют полуавтоматические и автоматические весы. Автоматические весы являются неотъемлемой частью поточных линий изготовления резиновых смесей. Однако ряд ингредиентов (каучуки, смолоподобные материалы и трудносыпучие порошки) пока не поддаются полному автоматическому дозированию. Взвешивание каучуков производится на полуавтоматических весах. Они предназначены для последовательного взвешивания четырех различных компонентов и соответственно оснащены четырьмя ленточными питателями. Последние имеют две рабочие скорости: большую для основной (грубой) засыпки материала в весовой котел и малую для досыпки материала. Весы имеют восемь весовых коромысел, что позволяет производить дистанционное их включение. Загрузка каучуков на эти весы происходит вручную, а остальные операции - взвешивание и разгрузка - автоматизированы.

Для взвешивания мелов, каолина, талька, технического углерода на большинстве кабельных заводов применяют автоматические весы с пультом программного управления. Эти весы, как правило, оснащены аэроционными питателями.

Дозирование жидких и расплавленных мягчителей произ-одится специальными автоматическими весами с программным управлением и со встроенным питателем. В качестве питателей применяют небольшие бачки с двумя коническими клапанами. Один клапан настраивают на основную заливку 1ягчителя, а второй-на доливку. Питающие бачки, весовой ковш и сливная воронка снабжены электроподогревом. Взвешивание прочих сыпучих материалов (вулканизуюнщх веществ, ускорителей, стабилизаторов, красителей и т. п.) производится, как правило, вручную на почтовых весах. Готовые навески можно затаривать в мешочки из полиэтилена или каланд-рованной резины.

В настоящее время в ряде отраслей промышленности, в том числе и кабельной, создаются автоматизированные системы хранения, подготовки, дозирования и подачи в резино-смесители всех ингредиентов резиновых смесей.

4.2. СМЕШЕНИЕ РЕЗИНОВЫХ СМЕСЕЙ

Смешение-процесс приготовления резиновых смесей путем диспергирования в каучуке порошкообразных и жидких ингредиентов до получения гомогенной однородной фазы.

Процесс смешения в каучуке и резиновой смеси условно протекает в две стадии: на первой стадии происходит смешение вязкости каучука и введение в него ингредиентов, а на второй-их диспергирование до получения однородной массы. При этом протекают следующие физико-химические превращения [27, 28]: разрушение крупных агломератов ингредиентов и полимерных блоков до более мелких структур, внедрение порошкообразных и жидких ингредиентов в каучук с нарушением его склонности к образованию общей грубодисперсной массы смеси в результате слипания отдельных микрообъемов, диспергирование агломератов тонкодисперсных наполнителей до минимального размера составляющих их первичных частиц с одновременным механохимическим взаимодействием поверхности частиц с каучуковой фазой.

Гомогенизация или простое смешение - перемещение частиц от одной точки смеси к другой без изменения формы, обусловливающее повышение однородности смеси.

Механическая деструкция каучука сопровождается снижением его вязкости (пластикация), разогревом вследствие вьщеле-

энергии внутреннего трения, обусловливающего ускоренное "Ртекание термоокислительных процессов, снижением эффек-"вной вязкости смеси. Протекание всех этих процессов Ределяет качество смешения, однако считается, что опре-чяющими процессами являются гомогенизация и диспер-"Рование.



Гомогенизация (простое смешение) зависит главным об. разом от накопления деформации сдвига, а диспергирование определяется реализуемыми напряжениями сдвига или вяз, костью смеси. Косвенно это подтверждается тем, что в процесс смешения различных каучуков с техническим углеродом щ лабораторном резиносмесителе на разрушение каучука затра. чивается около 200 МДж/м, агломератов технического угле, рода - 600 МДж/м, на внедрение порошкообразных и жидкщ ингредиентов в каучук - 600 МДж/м , а на их распределение в смеси-до ИООМДж/м [29, 30].

4.3. ХАРАКТЕРИСТИКИ РЕЗИНОСМЕСИТЕЛЕЙ

Закрытый резиносмеситель состоит из двух горизонтальны? роторов фигурной формы (рис. 4.2), вращающихся в закрытой камере, установленной на массивной фундаментной плите. Камера имеет два Окна: верхнее для загрузки компонентов, закрываемое верхним затвором, находящимся под давлением плунжера пневматического цилиндра, и нижнее для выгрузи смеси, закрывающееся нижним затвором (отодвигающим или откидывающим дверкой). При перемепшвании смесь и рабочие органы машины нагреваются. Поэтому камеры и роторы охлаждают водой. Устройство современного резиносмесителя типа РСВД-140-30 показано на рис. 4.3. Производительность смесителя зависит от его конструкции, а также от тех

нологических факторов; определяемых порядком за грузки материалов и продолжительностью смеше ния. Основными характери стиками резиносмесителя являются вместимость смесительной камеры V, частота вращения роторов « давление, передаваемое я смесь, р и мощность электродвигателя W. В кабельной промышленности используют в основном резияо-смесители с овальными Р торами (типа «Бенберй>> имеющие (/=250 л. "р* = 2030 об/мин, f

= 0,665 МПа и Wl 630 кВт. Фрикция poj ров составляет 1 : 1,18. которые резиНосмесите


Рис. 4.2. Роторы резиносмесителя: / - шейка ротора; 2-гребень ротора



/О -электродвигатель *

Имеют переменную частоту вращения. Увеличивая частоту Ращения в начале цикла и снижая ее в конце цикла, можно "Уготовлять в одну стадию смеси, равноценные смесям при вустадийном смешении.

В закрытых смесителях деформация каучука и резиновой бси, а соответственно и само смешение происходят во всем °оьеме материала и во всех частях камеры. Однако скорости

Двига в различных точках объема деформируемого материала •ичаются друг от друга более чем на два порядка,

напряжение сдвига - в 5-6 раз [31]. Наибольшая скорость



сдвига наблюдается в зазоре между гребнем ротора и стенко камеры. Средняя скорость сдвига ур в элементном объеме деформируемого материала рассчитывается по уравнению [25] 7ср = «р го, где Ло - расстояние между поверхностью ротора и стенкой камеры (зазор).

Характер процесса смешения определяется степенью объем-ного заполнения камеры, давлением верхнего затвора, частотой вращения роторов и температурой. Масса заправки резина смесителя обычно определяется как произведение свободного объема камеры, плотности смеси и коэффициента заполнения камеры К, который зависит от вязкости смеси, частоты вращения ротора и его формы и колеблется в пределах 0,5--0,8.

Мощность смесителя зависит от реологических свойств материала, геометрии роторов и объема деформируемой смеси:

W*==AU,nlLlho,

(4.1) (4.2)

где IV* - мощность на единицу длины ротора; L-ширина кромки лопасти ротора; Уэ - эффективный объем смеси; эффективная вязкость; К-коэффициент заполнения камеры; скорость сдвига; у - индекс течения.

Параметры, входящие в (4.1) и (4.2), по-разному влияют на Ис- Например, при уменьшении зазора в 7 раз потребляемая мощность возрастает всего на 3-5%. Поэтому существует оптимальное значение ho (около 5-7 мм), значительное отклонение оТ которого в сторону увеличения или уменьшения приводит к ухудшению качества смеси. При износе резиносме-сителя (увеличении Ло) уменьшение мощности компенсируется увеличением объема загрузки. Поскольку К, зависит от давления, при его увеличении мопщость смешения возрастает.

Одновременно повышается температура смеси. Это происходит благодаря уменьшению пустот в камере, что позволяет увеличить объем загру:ки, скорость захвата смеси роторам» и сократить режим смешения. Однако рост мощности при повышении давления на смесь происходит до определенного уровня (в зависимости от состава сМеси), так как, если верхний затвор дошел «до упора», усилие передается не на смесь, а на конструкцию резиносмесителя [27, 28, 31, 33].

При смешении каучука с ингредиентами из-за возникновения значительных сдвиговых усилий и деформаций выделяете» значительное количество тепла, что приводит к интенсивном, повышению температуры смеси. Поскольку при механическо обработке каучука и смеси процессы носят необратимы характер (вязкое течение), практически вся энергия, передав емая на привод, превращается в тепло. Масса обрабатываемо материала обычно весьма значительна (150-200 кг), повер

ность теплоотвода сравнительно невелика, а его температуропроводность низка (около 0,00046 м/с). Поэтому температура в резиносмесителе быстро понижается, но не успевает достичь равновесного значения, т. е. процесс передачи при смешении является нестационарным и может быть представлен уравнением

dT/dt = B{E-Q,)t, (4.3)

где В-постоянная; Е-общая поглощенная энергия; Q - тепло, отобранное в систему охлаждения; t-время.

Температура смеси не должна быть слишком высокой, так как при сильном понижении вязкости, которая изменяется с температурой но экспоненциальному закону, и напряжения сдвига ухудшается распределение ингредиентов. В то же время температура оказывает сильное влияние на характер механо-химических, деструктивных и термоокислительных процессов; при температуре до 100° С преобладает механическая, а выше 150° С - окислительная деструкция. Установлено [27], что при смешении в смесителях типа «Бенбери» имеется определенный «инерционный» интервал температур, при котором коэффициент трения между смесью и мета/шом в камере постоянен; этот интервал составляет 20-40° С для смесей на основе НК, 30-50° С для смесей на основе СКН и СКЭП, 40-50° С для смесей на основе БК.

4.4. РЕЖИМЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СМЕСЕЙ

В настоящее время основная масса кабельных резиновых смесей изготовляется в смесителях высокого давления с частотой вращения роторов 20-30 об/мин (тип РСВД-250).

Процесс резиносмешения может быть выполнен в одну или две стадии. Одноступенчатый процесс смешения по способу загрузки ингредиентов может быть последовательным или одновременным.

При одностадийном последовательном смешении ингредиенты вводят в следующем порядке. Сначала при закрытом нижнем затворе загружают каучук, маточные смеси, регенерат, химические пластификаторы и содержимое перемешивают под давлением верхнего затвора, затем добавляют противостарители и диспергаторы. После распределения диспергаторов в смеситель добавляют технический углерод и другие наполнители, а мягчители вводят после распределения активных наполнителей.

При введении наполнителей и мягчителей верхний затвор должен находиться в поплавковом положении (т. е. без давления воздуха) до полного поглощения их каучуком, после чего на верхний затвор подают давление.



[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [ 17 ] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50]

0.0008