Tecnologicamente, o processo de vulcanização é a transformação da borracha “crua” em borracha. Como reação química, envolve a integração de macromoléculas lineares de borracha, que perdem facilmente a estabilidade quando expostas a influências externas, em uma única rede de vulcanização. É criado no espaço tridimensional devido a ligações químicas cruzadas.

Esse tipo de estrutura "reticulada" dá à borracha características de resistência adicionais. Sua dureza e elasticidade, resistência ao gelo e ao calor melhoram com a diminuição da solubilidade em substâncias orgânicas e o inchaço.

A malha resultante tem uma estrutura complexa. Inclui não apenas nós que conectam pares de macromoléculas, mas também aqueles que unem várias moléculas ao mesmo tempo, bem como ligações químicas cruzadas, que são, por assim dizer, "pontes" entre fragmentos lineares.

Sua formação ocorre sob a ação de agentes especiais, cujas moléculas atuam parcialmente como material de construção, reagindo quimicamente entre si e macromoléculas de borracha em alta temperatura.

Propriedades do material

As propriedades de desempenho da borracha vulcanizada resultante e dos produtos feitos a partir dela dependem em grande parte do tipo de reagente usado. Essas características incluem resistência à exposição a ambientes agressivos, taxa de deformação durante compressão ou aumento de temperatura e resistência a reações termo-oxidativas.

As ligações resultantes limitam irreversivelmente a mobilidade das moléculas sob ação mecânica, mantendo a alta elasticidade do material com capacidade de deformação plástica. A estrutura e o número dessas ligações são determinados pelo método de vulcanização da borracha e pelos agentes químicos utilizados para isso.

O processo não é monótono, e os indicadores individuais da mistura vulcanizada em sua mudança atingem seu mínimo e máximo em momentos diferentes. A proporção mais adequada de características físicas e mecânicas do elastômero resultante é chamada de ótima.

A composição vulcanizável, além de borracha e agentes químicos, inclui uma série de substâncias adicionais que contribuem para a produção de borracha com propriedades de desempenho desejadas. De acordo com sua finalidade, eles são divididos em aceleradores (ativadores), preenchedores, amaciantes (plastificantes) e antioxidantes (antioxidantes). Aceleradores (na maioria das vezes é óxido de zinco) facilitam a interação química de todos os ingredientes do composto de borracha, ajudam a reduzir o consumo de matérias-primas, o tempo de processamento e melhoram as propriedades dos vulcanizadores.

Cargas como giz, caulim, negro de fumo aumentam a resistência mecânica, resistência ao desgaste, resistência à abrasão e outras características físicas do elastômero. Reabastecendo o volume de matéria-prima, eles reduzem o consumo de borracha e diminuem o custo do produto resultante. Os amaciantes são adicionados para melhorar a processabilidade do processamento de compostos de borracha, reduzir sua viscosidade e aumentar o volume de cargas.

Além disso, os plastificantes são capazes de aumentar a resistência dinâmica dos elastômeros, resistência à abrasão. Antioxidantes que estabilizam o processo são introduzidos na composição da mistura para evitar o “envelhecimento” da borracha. Várias combinações dessas substâncias são usadas no desenvolvimento de formulações especiais de borracha bruta para prever e corrigir o processo de vulcanização.

Tipos de vulcanização

As borrachas mais comumente usadas (butadieno-estireno, butadieno e natural) são vulcanizadas em combinação com enxofre aquecendo a mistura a 140-160°C. Este processo é chamado de vulcanização de enxofre. Os átomos de enxofre estão envolvidos na formação de ligações cruzadas intermoleculares. Ao adicionar até 5% de enxofre à mistura com a borracha, é produzido um vulcanizado macio, que é utilizado para a fabricação de tubos automotivos, pneus, tubos de borracha, bolas, etc.

Quando se adiciona mais de 30% de enxofre, obtém-se uma ebonita bastante dura e de baixa elasticidade. Como aceleradores neste processo são utilizados tiuram, captax, etc., cuja completude é assegurada pela adição de ativadores constituídos por óxidos metálicos, geralmente zinco.

A vulcanização por radiação também é possível. É realizado por meio de radiação ionizante, utilizando fluxos de elétrons emitidos por cobalto radioativo. Este processo livre de enxofre resulta em elastômeros com resistência química e térmica particular. Para a produção de borrachas especiais, são adicionados peróxidos orgânicos, resinas sintéticas e outros compostos sob os mesmos parâmetros de processo da adição de enxofre.

Em escala industrial, a composição vulcanizável, colocada em um molde, é aquecida a pressão elevada. Para isso, os moldes são colocados entre as placas aquecidas da prensa hidráulica. Na fabricação de produtos não moldados, a mistura é vertida em autoclaves, caldeiras ou vulcanizadores individuais. O aquecimento da borracha para vulcanização neste equipamento é realizado com ar, vapor, água aquecida ou corrente elétrica de alta frequência.

Os maiores consumidores de produtos de borracha por muitos anos continuam sendo empresas de engenharia automotiva e agrícola. O grau de saturação de seus produtos com produtos de borracha é um indicador de alta confiabilidade e conforto. Além disso, as peças feitas de elastômeros são frequentemente usadas na produção de instalações hidráulicas, calçados, artigos de papelaria e produtos infantis.

O método de controle refere-se à produção de produtos de borracha, ou seja, aos métodos de controle do processo de vulcanização. O método é realizado ajustando o tempo de vulcanização dependendo do tempo para obter o módulo de cisalhamento máximo da mistura de borracha durante a vulcanização das amostras no reômetro e o desvio do módulo de tração da borracha em produtos acabados do valor especificado. Isso permite que você trabalhe os efeitos perturbadores no processo de vulcanização de acordo com as características dos componentes iniciais e os parâmetros de regime dos processos de obtenção de uma mistura de borracha e vulcanização. O resultado técnico consiste em aumentar a estabilidade das características mecânicas dos produtos de borracha. 5 doente.

A presente invenção refere-se à produção de produtos de borracha, nomeadamente, a métodos para controlar o processo de vulcanização.

O processo de produção de produtos de borracha inclui as etapas de obtenção de compostos de borracha e sua vulcanização. A vulcanização é um dos processos mais importantes na tecnologia da borracha. A vulcanização é realizada mantendo a mistura de borracha em prensas, caldeiras especiais ou vulcanizadores a uma temperatura de 130-160°C por um tempo determinado. Neste caso, as macromoléculas de borracha são conectadas por ligações químicas transversais em uma rede de vulcanização espacial, como resultado da qual a mistura de borracha plástica se transforma em borracha altamente elástica. Uma rede espacial é formada como resultado de reações químicas ativadas pelo calor entre moléculas de borracha e componentes vulcanizantes (vulcanizadores, aceleradores, ativadores).

Os principais fatores que afetam o processo de vulcanização e a qualidade dos produtos acabados são a natureza do ambiente de vulcanização, a temperatura de vulcanização, a duração da vulcanização, a pressão na superfície do produto vulcanizado e as condições de aquecimento.

Com a tecnologia existente, o regime de vulcanização geralmente é desenvolvido antecipadamente por métodos de cálculo e experimentais, e é definido um programa para o processo de vulcanização na produção de produtos. Para a implementação pontual do regime prescrito, o processo está equipado com ferramentas de controle e automação que implementam com mais precisão o programa rígido prescrito para o regime de vulcanização. As desvantagens deste método são a instabilidade das características dos produtos fabricados devido à impossibilidade de garantir a plena reprodutibilidade do processo, devido à limitação da precisão dos sistemas de automação e a possibilidade de mudança de modos, bem como alterações no características da mistura de borracha ao longo do tempo.

Um método conhecido de vulcanização com controle de temperatura em caldeiras a vapor, placas ou revestimentos de molde alterando a taxa de fluxo de fluidos de transferência de calor. As desvantagens deste método são a grande variação nas características dos produtos resultantes devido à mudança nos modos de operação, bem como alterações na reatividade da mistura de borracha.

Existe um método conhecido para controlar o processo de vulcanização monitorando continuamente os parâmetros do processo que determinam seu curso: a temperatura dos transportadores de calor, a temperatura das superfícies do produto vulcanizado. A desvantagem deste método é a instabilidade das características dos produtos resultantes devido à instabilidade da reatividade fornecida à moldagem da mistura de borracha, e obtenção de diferentes características do produto durante a vulcanização nas mesmas condições de temperatura.

Existe um método conhecido para ajustar o modo de vulcanização, incluindo a determinação do campo de temperatura no produto vulcanizado a partir de condições externas controladas de temperatura nas superfícies de vulcanização dos produtos por métodos de cálculo, determinando a cinética da vulcanização não isotérmica de placas de laboratório finas pela dinâmica módulo de deslocamento harmônico nas condições não isotérmicas encontradas, determinação da duração do processo de vulcanização, em que conjunto ótimo das propriedades mais importantes da borracha, determinação do campo de temperatura para amostras padrão multicamadas simulando um elemento de pneu em termos de composição e geometria, obtenção da cinética de vulcanização não isotérmica de placas multicamadas e determinação do tempo de vulcanização equivalente de acordo com o nível ótimo de propriedades previamente selecionado, vulcanização de amostras multicamadas em uma prensa de laboratório a uma temperatura constante durante o tempo de vulcanização equivalente e análise de as características obtidas. Este método é muito mais preciso do que os métodos usados ​​na indústria para calcular os efeitos e tempos de vulcanização equivalentes, mas é mais trabalhoso e não leva em consideração a mudança na instabilidade da reatividade da mistura de borracha fornecida para vulcanização.

Existe um método conhecido para regular o processo de vulcanização, no qual a temperatura é medida nas seções limitantes do processo de vulcanização do produto, o grau de vulcanização é calculado a partir desses dados, quando o grau de vulcanização especificado e calculado é igual, o O ciclo de vulcanização é interrompido. A vantagem do sistema é o ajuste do tempo de vulcanização ao alterar as flutuações no processo de vulcanização da temperatura. A desvantagem deste método é uma grande dispersão nas características dos produtos resultantes devido à heterogeneidade da mistura de borracha em termos de reatividade à vulcanização e ao desvio das constantes cinéticas de vulcanização usadas no cálculo das constantes cinéticas reais do processado. mistura de borracha.

Existe um método conhecido para controlar o processo de vulcanização, que consiste em calcular a temperatura na zona de ressalto controlada na grade R-C usando condições de contorno com base nas medições da temperatura da superfície dos moldes e da temperatura da cavidade do diafragma, calculando os tempos de vulcanização equivalentes que determinam o grau de vulcanização na área controlada, ao implementar a vulcanização em tempo equivalente no processo real o processo para. As desvantagens do método são a sua complexidade e uma grande variedade de características dos produtos resultantes devido a mudanças na reatividade à vulcanização (energia de ativação, fator pré-exponencial das constantes cinéticas) da mistura de borracha.

Mais próximo do proposto é um método de controle do processo de vulcanização, no qual, em sincronia com o processo real de vulcanização, de acordo com as condições de contorno, com base em medições de temperatura na superfície de um molde metálico, a temperatura é calculada nos produtos vulcanizados em um modelo elétrico de grade, os valores de temperatura calculados são definidos em um volcímetro, no qual paralelamente ao principal Durante o processo de vulcanização, é estudada a cinética de vulcanização não isotérmica de uma amostra de um lote processado de mistura de borracha, quando um determinado nível de vulcanização é alcançado, comandos de controle são gerados no vulcâmetro para a unidade de vulcanização do produto [AS USSR No. 467835]. As desvantagens do método são a grande complexidade de implementação no processo tecnológico e o escopo limitado.

O objetivo da invenção é aumentar a estabilidade das características dos produtos manufaturados.

Este objetivo é alcançado pelo fato de que o tempo de vulcanização dos produtos de borracha na linha de produção é corrigido dependendo do tempo para obter o módulo de cisalhamento máximo da mistura de borracha durante a vulcanização de amostras da mistura de borracha processada em condições de laboratório no reômetro e o desvio do módulo de tração da borracha nos produtos fabricados do valor especificado.

A solução proposta é ilustrada na Fig.1-5.

A Figura 1 mostra um diagrama funcional do sistema de controle que implementa o método de controle proposto.

A Figura 2 mostra um diagrama de blocos do sistema de controle que implementa o método de controle proposto.

A Figura 3 mostra uma série temporal de resistência à tração do acoplamento Jubo, produzido na OJSC "Balakovorezinotekhnika".

A Figura 4 mostra as curvas cinéticas características para as imagens de momento de cisalhamento da mistura de borracha.

A Figura 5 mostra a série temporal de mudanças na duração da vulcanização de amostras da mistura de borracha para 90 por cento do nível de módulo de cisalhamento alcançável do vulcanizado.

No diagrama funcional do sistema que implementa o método de controle proposto (ver figura 1), a etapa de preparação da mistura de borracha 1, a etapa de vulcanização 2, o reômetro 3 para estudar a cinética de vulcanização de amostras da mistura de borracha , o dispositivo de análise dinâmica mecânica 4 (ou máquina de tração) para determinar o módulo de alongamento de borracha para produtos acabados ou amostras de satélites, dispositivo de controle 5.

O método de controle é implementado da seguinte forma. Amostras de lotes do composto de borracha são analisadas em um reômetro e os valores do tempo de vulcanização em que o momento de cisalhamento da borracha tem um valor máximo são enviados para o dispositivo de controle 5. Quando a reatividade da mistura de borracha muda, o controle dispositivo corrige o tempo de vulcanização dos produtos. Assim, as perturbações são trabalhadas de acordo com as características dos componentes iniciais que afetam a reatividade da mistura de borracha resultante. O módulo de tração da borracha em produtos acabados é medido por análise mecânica dinâmica ou em uma máquina de teste de tração e também é alimentado ao dispositivo de controle. A imprecisão da correção obtida, bem como a presença de mudanças na temperatura dos transportadores de calor, condições de troca de calor e outras influências perturbadoras no processo de vulcanização, são resolvidas ajustando o tempo de vulcanização dependendo do desvio do módulo de tração da borracha nos produtos fabricados a partir do valor especificado.

O diagrama de blocos do sistema de controle que implementa este método de controle e é apresentado na Fig.2 inclui um dispositivo de controle de canal de controle direto 6, um dispositivo de controle de canal de feedback 7, um objeto de controle de processo de vulcanização 8, um link de atraso de transporte 9 para levar em consideração levar em conta o período de tempo para determinar as características da borracha de produtos acabados, um comparador de canal de feedback 10, um somador 11 para somar os ajustes do tempo de vulcanização através do canal de controle direto e do canal de feedback, um somador 12 para levar em conta os efeitos de perturbações descontroladas no processo de vulcanização.

Ao alterar a reatividade da mistura de borracha, a estimativa τ max muda e o dispositivo de controle corrige o tempo de vulcanização no processo pelo valor Δτ 1 através do canal de controle direto 1.

Em um processo real, as condições de vulcanização diferem das condições no reômetro, de modo que o tempo de vulcanização necessário para obter o valor máximo de torque no processo real também difere daquele obtido no dispositivo, e essa diferença varia com o tempo devido à instabilidade das condições de vulcanização. Estas perturbações f são processadas através do canal de feedback introduzindo uma correção Δτ 2 pelo dispositivo de controle 7 do loop de feedback, dependendo do desvio do módulo de borracha nos produtos fabricados do valor definido E ass.

A ligação do atraso de transporte 9, ao analisar a dinâmica do sistema, leva em consideração a influência do tempo necessário para analisar as características da borracha do produto acabado.

A Figura 3 mostra a série temporal da força de ruptura condicional do acoplamento Juba, fabricado pela Balakovorezinotekhnika OJSC. Os dados mostram a presença de uma grande dispersão de produtos para este indicador. A série temporal pode ser representada como a soma de três componentes: baixa frequência x 1 , média frequência x 2 , alta frequência x 3 . A presença de um componente de baixa frequência indica a eficiência insuficiente do sistema de controle de processo existente e a possibilidade fundamental de construir um sistema de controle de feedback eficaz para reduzir a dispersão dos parâmetros do produto acabado em termos de suas características.

A Figura 4 mostra as curvas cinéticas experimentais características para o momento de cisalhamento durante a vulcanização de amostras da mistura de borracha, obtidas no reômetro MDR2000 "Alfa Technologies". Os dados mostram a heterogeneidade do composto de borracha em termos de reatividade ao processo de vulcanização. A dispersão no tempo para atingir o torque máximo varia de 6,5 minutos (curvas 1,2) a mais de 12 minutos (curvas 3,4). O spread na finalização do processo de vulcanização varia desde não atingir o valor máximo do momento (curvas 3,4) até a presença do processo de sobrevulcanização (curvas 1,5).

A Figura 5 mostra uma série temporal de tempos de vulcanização até o nível de momento de cisalhamento máximo de 90% obtido estudando a vulcanização de amostras de compostos de borracha no reômetro Alfa Technologies MDR2000. Os dados mostram a presença de uma mudança de baixa frequência no tempo de cura para obter o momento máximo de cisalhamento do vulcanizado.

A presença de grande variação nas características mecânicas do acoplamento Juba (figura 3) indica a relevância de resolver o problema de aumentar a estabilidade das características dos produtos de borracha para melhorar sua confiabilidade operacional e competitividade. A presença de instabilidade da reatividade da mistura de borracha ao processo de vulcanização (Fig.4,5) indica a necessidade de alteração do tempo no processo de vulcanização dos produtos desta mistura de borracha. A presença de componentes de baixa frequência na série temporal da força de ruptura condicional dos produtos acabados (figura 3) e no tempo de vulcanização para obtenção do momento de cisalhamento máximo do vulcanizado (figura 5) indica a possibilidade fundamental de melhorar os indicadores de qualidade do produto acabado ajustando o tempo de vulcanização.

Considerado confirma a presença na solução técnica proposta:

O resultado técnico, ou seja, a solução proposta visa aumentar a estabilidade das características mecânicas dos produtos de borracha, reduzindo o número de produtos defeituosos e, consequentemente, reduzindo as taxas de consumo específico dos componentes iniciais e de energia;

Características essenciais, que consistem em ajustar a duração do processo de vulcanização, em função da reatividade da mistura de borracha ao processo de vulcanização e em função do desvio do módulo de tração da borracha em produtos acabados do valor especificado;

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Vulcanizarumação-- o processo tecnológico de interação de borrachas com um agente de vulcanização, em que as moléculas de borracha são reticuladas em uma única grade espacial. Os agentes de vulcanização podem ser: enxofre, peróxidos, óxidos metálicos, compostos do tipo amina, etc. Para aumentar a taxa de vulcanização, vários catalisadores aceleradores são usados.

Durante a vulcanização, as características de resistência da borracha, sua dureza, elasticidade, resistência ao calor e ao gelo aumentam, o grau de inchaço e a solubilidade em solventes orgânicos diminuem. A essência da vulcanização é a combinação de macromoléculas lineares de borracha em um único sistema "reticulado", a chamada rede de vulcanização. Como resultado da vulcanização, reticulações são formadas entre macromoléculas, cujo número e estrutura dependem do método B. Durante a vulcanização, algumas propriedades da mistura vulcanizada não mudam monotonamente com o tempo, mas passam por um máximo ou mínimo. O grau de vulcanização no qual a melhor combinação de várias propriedades físicas e mecânicas da borracha é alcançada é chamado de vulcanização ótima.

A vulcanização é geralmente uma mistura de borracha com várias substâncias que fornecem as propriedades de desempenho necessárias da borracha (enchimentos, como fuligem, giz, caulim, além de amaciantes, antioxidantes, etc.).

Na maioria dos casos, as borrachas de uso geral (natural, butadieno, butadieno-estireno) são vulcanizadas por aquecimento com enxofre elementar a 140-160°C (borracha sulfúrica). As ligações cruzadas intermoleculares resultantes são realizadas através de um ou mais átomos de enxofre. Se 0,5-5% de enxofre for adicionado à borracha, obtém-se um vulcanizado macio (tubos e pneus de carro, bolas, tubos, etc.); a adição de 30-50% de enxofre leva à formação de um material duro e inelástico - ebonita. A vulcanização do enxofre pode ser acelerada pela adição de pequenas quantidades de compostos orgânicos, os chamados aceleradores de vulcanização - captax, tiuram, etc. O efeito dessas substâncias é totalmente manifestado apenas na presença de ativadores - óxidos metálicos (na maioria das vezes, óxido de zinco).

Na indústria, a vulcanização com enxofre é realizada aquecendo o produto vulcanizado em moldes sob alta pressão ou na forma de produtos não moldados (na forma "livre") em caldeiras, autoclaves, vulcanizadores individuais e aparelhos de vulcanização contínua. etc. Nestes dispositivos, o aquecimento é realizado por vapor, ar, água superaquecida, eletricidade, correntes de alta frequência. Os moldes são geralmente colocados entre placas de prensa hidráulica aquecidas. A vulcanização do enxofre foi descoberta por C. Goodyear (EUA, 1839) e T. Gancock (Grã-Bretanha, 1843). Para a vulcanização de borrachas especiais, são utilizados peróxidos orgânicos (por exemplo, peróxido de benzoíla), resinas sintéticas (por exemplo, fenol-formaldeído), compostos nitro e diazo e outros; as condições do processo são as mesmas da vulcanização com enxofre.

A vulcanização também é possível sob a influência da radiação ionizante - radiação g de cobalto radioativo, um fluxo de elétrons rápidos (vulcanização por radiação). Os métodos de branqueamento sem enxofre e por radiação permitem obter borrachas com alta resistência térmica e química.

Na indústria de polímeros, a vulcanização é utilizada na produção de borracha por extrusão.

Vulcanização em prepararepneus

O processo tecnológico de reparação de pneus consiste na preparação das áreas danificadas para aplicação de materiais de reparação, aplicação de materiais de reparação nas áreas danificadas e vulcanização das áreas reparadas.

A vulcanização de áreas reparadas é uma das operações mais importantes na reparação de pneus.

A essência da vulcanização reside no fato de que, quando aquecida a uma certa temperatura, ocorre um processo físico e químico na borracha não vulcanizada, pelo qual a borracha adquire elasticidade, resistência, elasticidade e outras qualidades necessárias.

Ao vulcanizar duas peças de borracha coladas com cola de borracha, elas se transformam em uma estrutura monolítica e a força de sua conexão não difere da força de adesão do material base dentro de cada peça. Ao mesmo tempo, para garantir a resistência necessária, os pedaços de borracha devem ser prensados ​​- prensados ​​sob uma pressão de 5 kg / cm 2.

Para que o processo de vulcanização ocorra, não basta produzir apenas aquecimento até a temperatura necessária, ou seja, até 143 + 2°; o processo de vulcanização não ocorre instantaneamente, portanto, os pneus aquecidos devem ser mantidos por um certo tempo na temperatura de vulcanização.

A vulcanização também pode ocorrer em temperaturas inferiores a 143°C, mas isso leva mais tempo. Assim, por exemplo, quando a temperatura cai apenas 10° em relação à indicada, o tempo de vulcanização deve ser dobrado. Para reduzir o tempo de pré-aquecimento durante a vulcanização, são utilizadas braçadeiras elétricas que permitem o aquecimento simultâneo dos dois lados do pneu, reduzindo o tempo de vulcanização e melhorando a qualidade do reparo. Com o aquecimento unilateral de pneus grossos, ocorre a supervulcanização das seções de borracha em contato com o equipamento de vulcanização e a subvulcanização das borrachas no lado oposto. O tempo de vulcanização, dependendo do tipo de dano e do tamanho do pneu, varia de 30 a 180 minutos para pneus e de 15 a 20 minutos para câmaras de ar.

Para a vulcanização em frotas de automóveis, é utilizado um aparelho de vulcanização estacionário modelo 601, fabricado pela GARO Trust.

O conjunto de trabalho do aparelho de vulcanização inclui espartilhos para setores, aperto de espartilhos, forros de banda de rodagem e perfil lateral, grampos, almofadas de pressão, sacos de areia, colchões.

A uma pressão de vapor na caldeira de 4 kg / cm 2, a temperatura de superfície necessária do equipamento de vulcanização é de 143 "+ 2 °. A uma pressão de 4,0-4,1 kg / cm 2, a válvula de segurança deve abrir.

Os dispositivos de vulcanização devem ser inspecionados por um supervisor da caldeira antes de serem colocados em operação.

Danos internos em pneus são vulcanizados em setores, danos externos em lajes usando forros de perfil. Por danos (na presença de manguitos elétricos, eles são vulcanizados em uma placa com forro de perfil, na ausência de manguitos elétricos separadamente: primeiro de dentro no setor, depois de fora em uma placa com forro de perfil.

O eletromanguito é composto por várias camadas de borracha e uma camada externa de forro emborrachado, no meio da qual é colocada uma espiral de fio de nicromo para aquecimento e um termostato para manter uma temperatura constante (150°).

reparação de pneus indústria de vulcanização

Arroz. 4. Aparelho estacionário de vulcanização GARO modelo 601: 1 - setor; 2 -- placa de placa; 3 - caldeira-vapor; 4 - pequenos grampos para câmeras; 5 -- suporte para câmeras; 6 - manômetro; 7 - braçadeira para pneus; 8 - fornalha; 9 - vidro de calibre; 10 -- bomba de pistão manual; 11 -- tubo de sucção

Antes da vulcanização, os limites da área reparada do pneu são marcados. Para eliminar a aderência, polvilhe com talco, saco de areia, eletrocuff e equipamento de vulcanização (setores, forros de perfil, etc.) em contato com o pneu.

Ao vulcanizar em um setor, a crimpagem é obtida apertando o espartilho e ao vulcanizar em uma placa, usando um saco de areia e um grampo.

Os revestimentos de perfil (rasto e talão) são selecionados de acordo com a parte reparada do pneu e seu tamanho.

O eletromanguito durante a vulcanização está localizado entre o pneu e o saco de areia.

A hora do início e do fim da vulcanização é marcada com giz em uma placa especial instalada no equipamento de vulcanização.

Os pneus reparados devem cumprir os seguintes requisitos:

1) os pneus não devem ter lugares não reparados;

2) na face interna do pneu não deve haver inchaço e vestígios de delaminação de remendos, subvulcanização, dobras e espessamentos que prejudiquem o funcionamento da câmara;

3) as seções de borracha aplicadas ao longo do piso ou parede lateral devem ser completamente vulcanizadas até uma dureza de 55-65 Shore;

4) seções da banda de rodagem acima de 200 mm restauradas durante o reparo devem ter um padrão idêntico ao de toda a banda de rodagem do pneu; o padrão do tipo "veículo todo-o-terreno" deve ser aplicado independentemente do tamanho da área de recapagem;

5) a forma dos talões do pneu não deve ser distorcida;

6) não são permitidos espessamentos e depressões que distorçam as dimensões externas e a superfície do pneu;

7) seções reparadas não devem ter backlogs; é permitido ter conchas ou poros de até 20 mm 2 de área e até 2 mm de profundidade na quantidade não superior a dois por decímetro quadrado;

8) a qualidade do reparo do pneu deve garantir sua quilometragem garantida após o reparo.

Vulcanização em prepararecâmeras

Semelhante ao fluxo de trabalho de reparo de pneus, o fluxo de trabalho de reparo do tubo consiste em preparar áreas danificadas para remendos, remendos e cura.

O escopo do trabalho na preparação de áreas danificadas para remendos inclui: identificar danos ocultos e visíveis, remover remendos antigos não vulcanizados, arredondar bordas com cantos afiados, rugir a borracha ao redor do dano, limpar as câmaras de poeira áspera.

Arroz. 5. Setor de vulcanização de pneus: 1 - setor; 2 - pneu; 2 - espartilho; 4 -- sopro

Arroz. 6. Vulcanização de danos no pneu de bordo na placa lateral: 1 - pneu; 2 - placa lateral: 3 - forro lateral; 4 -- saco de areia; 5 -- chapa metálica; 6 -- braçadeira

Danos visíveis são detectados por exame externo com boa luz e delineados com um lápis indelével.

Para detectar danos ocultos, ou seja, pequenas perfurações invisíveis aos olhos, a câmara no estado inflado é imersa em um banho de água e o local da punção é determinado pelas bolhas de ar emergentes, que também são delineadas com um lápis químico . A superfície danificada da câmara é submetida a rugosidade com uma pedra de carborundum ou uma escova de arame a uma largura de 25 a 35 mm dos limites do dano, evitando a entrada de poeira áspera na câmara. As áreas ásperas são limpas com uma escova.

Os materiais de reparo para reparo de câmaras são: borracha de câmara não vulcanizada de 2 mm de espessura, borracha de câmara imprópria para reparo e forra emborrachada. Borracha bruta não vulcanizada veda todas as perfurações e rasgos de até 30 mm de tamanho. A borracha para câmeras repara danos de mais de 30 mm. Esta borracha deve ser elástica, sem rachaduras e danos mecânicos. A borracha bruta é atualizada com gasolina, revestida com cola com concentração de 1: 8 e seca por 40 a 45 minutos. As câmaras são rugosas com uma escova de arame ou pedra de carborundum em uma máquina de desbaste, após o que são limpas de poeira, refrescadas com gasolina e secas por 25 minutos, depois revestidas duas vezes com cola com concentração de 1: 8 e secas após cada espalhamento durante 30--40 minutos a uma temperatura de 20--30°. A forra é manchada uma vez com cola de concentração de 1: 8 e depois seca.

O remendo é cortado de forma que cubra o furo em 20–30 mm de todos os lados e seja 2–3 mm menor que os limites da superfície rugosa. Ele é sobreposto na seção reparada da câmara de um lado e gradualmente rolado com um rolo sobre toda a superfície, para que não haja bolhas de ar entre ele e a câmara. Ao aplicar os remendos, certifique-se de que as superfícies a serem coladas estejam completamente limpas, livres de umidade, poeira e graxa.

Nos casos em que a câmara tenha uma folga maior que 500 mm, ela pode ser reparada recortando a peça danificada e inserindo em seu lugar a mesma peça de outra câmara do mesmo tamanho. Esse método de reparo é chamado de encaixe da câmera. A largura da junta deve ser de pelo menos 50 mm.

As roscas externas danificadas nos corpos das válvulas são restauradas com matrizes e as roscas internas com machos.

Caso seja necessário substituir a válvula, esta é recortada juntamente com o flange e outra válvula é vulcanizada em novo local. A localização da válvula antiga é reparada como dano normal.

A vulcanização das áreas danificadas é realizada em um aparelho de vulcanização modelo 601 ou em um aparelho de vulcanização GARO para câmaras de vulcanização. O tempo de cura para patches é de 15 minutos e para flanges de 20 minutos a 143+2°.

Durante a vulcanização, a câmara é pressionada com um grampo através de um forro de madeira até a superfície da placa. A sobreposição deve ser 10-15 mm maior que o remendo.

Se a área reparada não couber na laje, então ela é vulcanizada em duas ou três instalações sucessivas (taxas).

Após a vulcanização, os influxos na superfície não rugosa são cortados com tesoura e as bordas dos remendos e rebarbas são removidas na pedra da máquina de desbaste.

As câmeras reparadas devem atender aos seguintes requisitos:

1) uma câmara cheia de ar deve ser hermética tanto ao longo do corpo da câmara quanto no local onde a válvula é fixada;

2) os remendos devem estar bem vulcanizados, isentos de bolhas e porosidades, sua dureza deve ser a mesma da borracha do tubo;

3) as bordas dos remendos e flanges não devem apresentar espessamentos e delaminações;

4) a rosca da válvula deve estar intacta.

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Tecnologia para a fabricação de produtos plásticos por prensagem. Os principais grupos de plásticos, suas propriedades físicas, desvantagens e métodos de processamento. Propriedades especiais da borracha, dependendo do tipo de borracha utilizada. A essência e o significado da vulcanização.

trabalho de laboratório, adicionado em 05/06/2009


Análise de projeto de máquina. A essência do processo de vulcanização e o funcionamento do equipamento. O molde é de baixo desperdício e o método de obtenção de peças com sua ajuda. O conteúdo do trabalho sobre o reparo da parte mecânica. Desenvolvimento de propostas de modernização e melhoria.

trabalho de conclusão de curso, adicionado em 22/12/2014


O conceito e principais etapas do processo de emenda de cabos, métodos e princípios de sua implementação. A sequência de trabalho no método a frio de emenda de cabos utilizando o composto K115N ou K-15, por aquecimento livre, seguido de vulcanização.

resumo, adicionado em 12/12/2009


Finalidade, dispositivo, princípio de funcionamento de uma engrenagem sem-fim com um sem-fim superior. Composição química e propriedades do aço 20X. Ferramentas de medição usadas no reparo. Segurança na reparação de equipamentos tecnológicos.

tese, adicionada em 28/04/2013


Tecnologia para a produção de pellets e briquetes combustíveis, carvão vegetal, cavacos de madeira, lenha. Biogás, bioetanol, biodiesel: características de produção e direções de uso prático, equipamentos e materiais necessários, perspectivas de uso em Komi.

trabalho de conclusão de curso, adicionado em 28/10/2013


As principais tecnologias para o processamento de pneus de automóveis e produtos de borracha. Possíveis maneiras de usar borracha triturada. Áreas de aplicação do cordão. Lista de equipamentos para o processamento de pneus por pirólise e métodos mecânicos.

A determinação da cinética de vulcanização é de grande importância na fabricação de produtos de borracha. A vulcanizabilidade dos compostos de borracha não é idêntica à sua capacidade de queimar, e para avaliá-la são necessários métodos que permitam determinar não apenas o início (por diminuição da fluidez), mas também a vulcanização ótima ao atingir o valor máximo de algum indicador , por exemplo, o módulo dinâmico.39

O método usual para determinar a vulcanização é fazer várias amostras do mesmo composto de borracha, diferindo na duração do tratamento térmico, e testá-las, por exemplo, em um testador de tração. No final do teste, uma curva de cinética de vulcanização é traçada. Este método é muito trabalhoso e demorado.39

Os testes do reômetro não respondem a todas as perguntas e, para maior precisão, os resultados da determinação da densidade, resistência à tração e dureza devem ser processados ​​estatisticamente e cruzados com curvas cinética de vulcanização. No final dos anos 60. Em conexão com o desenvolvimento do controle da preparação de misturas usando reômetros, o uso de misturadores de borracha fechados maiores começou a ser usado e os ciclos de mistura foram significativamente reduzidos em algumas indústrias, tornou-se possível produzir milhares de toneladas de recargas de compostos de borracha por dia.

Melhorias significativas também foram observadas na velocidade com que o material se move pela planta. Esses avanços levaram a um acúmulo de tecnologia de teste. Uma planta que prepara diariamente 2.000 lotes de misturas requer que seja realizado um teste para cerca de 00 parâmetros de controle (Tabela 17.1), assumindo 480

Definição de cinética vulcanização de borracha misturas

Ao projetar modos térmicos de vulcanização, são simulados processos térmicos simultâneos e interligados (mudança dinâmica no campo de temperatura ao longo do perfil do produto) e cinético (formação do grau de vulcanização da borracha). Como parâmetro para determinar o grau de vulcanização, pode ser escolhido qualquer indicador físico e mecânico para o qual exista uma descrição matemática da cinética de vulcanização não isotérmica. No entanto, devido a diferenças na cinética de vulcanização para cada 417

A primeira parte do Capítulo 4 descreve os métodos existentes para avaliar o efeito da ação de cura de temperaturas variáveis ​​no tempo. A aproximação das hipóteses simplificadoras subjacentes à avaliação aceita na indústria torna-se aparente à luz da consideração dos padrões gerais de mudanças nas propriedades da borracha durante a vulcanização (cinética de vulcanização para vários indicadores de propriedades determinadas por métodos de laboratório).

A formação das propriedades da borracha durante a vulcanização de produtos multicamadas ocorre de maneira diferente das placas finas usadas para testes mecânicos de laboratório a partir de um material homogêneo. Na presença de materiais de deformabilidade diferente, o estado de estresse complexo desses materiais tem grande influência. A segunda parte do Capítulo 4 é dedicada ao comportamento mecânico de materiais de um produto multicamada em moldes de vulcanização, bem como métodos para avaliar os graus de vulcanização alcançados de borracha em produtos.7
Deve-se notar também que, ao determinar cinética de vulcanização de acordo com esta propriedade, o modo de teste não é indiferente. Por exemplo, a borracha padrão feita de borracha natural a 100°C tem um ótimo, platô e distribuição de indicadores de resistência ao rasgo diferentes do que a 20°C, dependendo grau de vulcanização.

Como decorre da consideração da dependência das propriedades básicas da borracha no grau de sua reticulação, realizada na seção anterior, a avaliação da cinética e do grau de vulcanização pode ser feita de várias maneiras. Os métodos utilizados são divididos em três grupos: 1) métodos químicos (determinação da quantidade de agente de vulcanização reagido e não reagido por análise química da borracha) 2) métodos físico-químicos (determinação dos efeitos térmicos da reação, espectros infravermelhos, cromatografia, análise luminescente , etc.) 3) métodos mecânicos (determinação de propriedades mecânicas, incluindo métodos especialmente desenvolvidos para determinar a cinética de vulcanização).

Os isótopos radioativos (átomos marcados) são fáceis de detectar medindo a radioatividade do produto que os contém. Para estudar a cinética de vulcanização, após certo tempo de reação da borracha com enxofre radioativo (agente de vulcanização), os produtos da reação são submetidos à extração contínua a frio com benzeno por 25 dias. O agente de cura que não reagiu é removido com o extrato e a concentração do agente ligado restante é determinada a partir da radioatividade do produto final da reação.

O segundo grupo de métodos serve para determinar a cinética real da vulcanização.

GOST 35-67. Borracha. Método para determinar a cinética vulcanização de compostos de borracha.

O desenvolvimento nos últimos anos de novos métodos de polimerização contribuiu para a criação de tipos de borracha com propriedades mais avançadas. As mudanças nas propriedades são devidas principalmente a diferenças na estrutura das moléculas de borracha, e isso naturalmente aumenta o papel da análise estrutural. A determinação espectroscópica de estruturas de 1,2-, cis-, A- e 1,4-grain em borrachas sintéticas tem a mesma importância prática e teórica que a análise das características físico-químicas e de desempenho de um polímero. Os resultados da análise quantitativa permitem estudar 1) o efeito do catalisador e das condições de polimerização na estrutura da borracha 2) a estrutura de borrachas desconhecidas (identificação) 3) a mudança na microestrutura durante a vulcanização (isomerização) e a cinética de vulcanização 4) os processos que ocorrem durante a degradação oxidativa e térmica da borracha (mudanças estruturais ao secar a borracha, envelhecimento) 5) o efeito dos estabilizadores na estabilidade da estrutura molecular da borracha e os processos que ocorrem durante o enxerto e plastificação da borracha 6) o proporção de monômeros em copolímeros de borracha e, a esse respeito, dar uma conclusão qualitativa sobre a distribuição de blocos ao longo dos comprimentos em copolímeros de butadieno-estireno (separação de copolímeros em bloco e aleatórios).357

Ao selecionar aceleradores de vulcanização de borracha orgânica para uso industrial, o seguinte deve ser levado em consideração. O acelerador é escolhido para um determinado tipo de borracha, pois dependendo do tipo e da estrutura da borracha, observa-se um efeito diferente do acelerador na cinética de vulcanização.16

Para caracterizar a cinética de vulcanização em todas as etapas do processo, é aconselhável observar a mudança nas propriedades elásticas da mistura. Como um dos indicadores das propriedades elásticas durante os testes realizados em modo de carregamento estacionário, o módulo dinâmico pode ser utilizado.

Detalhes sobre este indicador e métodos para sua determinação serão discutidos na Seção 1 do Capítulo IV, dedicado às propriedades dinâmicas da borracha. Aplicado ao problema de controlar compostos de borracha pela cinética de sua vulcanização, a determinação do módulo dinâmico é reduzida à observação do comportamento mecânico de um composto de borracha submetido a múltiplas deformações por cisalhamento a uma temperatura elevada.

A vulcanização é acompanhada por um aumento no módulo dinâmico. A conclusão do processo é determinada pela cessação desse crescimento. Assim, o monitoramento contínuo da mudança no módulo dinâmico do composto de borracha na temperatura de vulcanização pode servir de base para determinar a chamada vulcanização ótima (módulo), que é uma das características tecnológicas mais importantes de cada composto de borracha. 37

Na tabela. 4 mostra os valores do coeficiente de temperatura da taxa de vulcanização da borracha natural, determinada a partir da taxa de ligação do enxofre. O coeficiente de temperatura da taxa de vulcanização também pode ser calculado a partir das curvas cinéticas de mudanças nas propriedades físicas e mecânicas da borracha durante a vulcanização em diferentes temperaturas, por exemplo, pelo valor do módulo. Os valores dos coeficientes calculados a partir da cinética de mudança de módulo são dados na mesma tabela.76

O método para determinar o grau de vulcanização (T) na seção do produto limitando o processo de vulcanização. Neste caso, distinguem-se métodos e dispositivos para o controle ideal dos modos de vulcanização dos produtos, nos quais é determinada a cinética da vulcanização não isotérmica 419

Local de determinação (T). São conhecidos métodos e dispositivos que permitem determinar a cinética de vulcanização não isotérmica 419

As curvas cinéticas obtidas pelos métodos descritos são utilizadas para calcular parâmetros como constantes de velocidade, coeficientes de temperatura e energia de ativação do processo de acordo com as equações da cinética formal das reações químicas. Por muito tempo, acreditou-se que a maioria das curvas cinéticas são descritas por uma equação de primeira ordem. Verificou-se que o coeficiente de temperatura do processo é igual a uma média de 2, e a energia de ativação varia de 80 a kJ/mol, dependendo do agente de vulcanização e da estrutura molecular da borracha. No entanto, uma determinação mais precisa das curvas cinéticas e sua análise cinética formal realizada por W. Scheele 52 mostrou que em quase todos os casos a ordem de reação é menor que 1 e igual a 0,6-0,8, e as reações de vulcanização são complexas e multiestágio.

O Curometer modelo VII de Wallace (Grã-Bretanha) determina a cinética de vulcanização de compostos de borracha sob condições isotérmicas. A amostra é colocada entre placas, uma das quais é deslocada em um determinado ângulo. A vantagem desse desenho é que não há porosidade na amostra por estar sob pressão e a possibilidade de usar amostras menores, o que reduz o tempo de aquecimento.499

O estudo da cinética de vulcanização de compostos de borracha não é apenas de interesse teórico, mas também de importância prática para avaliar o comportamento de compostos de borracha durante o processamento e vulcanização. Para determinar os modos de processos tecnológicos em produção, os indicadores da vulcanizabilidade dos compostos de borracha devem ser conhecidos, ou seja, sua tendência à vulcanização prematura - o início da vulcanização e sua velocidade (para processamento), e para o próprio processo de vulcanização - além aos indicadores acima - a vulcanização ideal e de platô, área de reversão.

O livro foi compilado com base em palestras dadas a engenheiros de borracha dos EUA na Universidade de Akron por importantes pesquisadores americanos. O objetivo dessas palestras foi uma apresentação sistemática das informações disponíveis sobre os fundamentos teóricos e a tecnologia de vulcanização de forma acessível e bastante completa.

De acordo com isso, no início do livro, são apresentados o histórico do problema e as características das mudanças nas propriedades básicas da borracha que ocorrem durante a vulcanização. Além disso, ao apresentar a cinética de vulcanização, métodos químicos e físicos para determinar a taxa, grau e coeficiente de temperatura de vulcanização são considerados criticamente. A influência das dimensões da peça e da condutividade térmica dos compostos de borracha na taxa de vulcanização foi discutida.8

Instrumentos para determinar a cinética de vulcanização geralmente operam no modo de um determinado valor de amplitude de deslocamento (volcômetros, viscosímetros ou reômetros), ou no modo de um determinado valor de amplitude da carga (curômetros, SERAN). Assim, os valores de amplitude da carga ou deslocamento são medidos.

Como as amostras 25 são geralmente usadas para testes de laboratório, preparadas a partir de placas com espessura de 0,5-2,0 mm, que são vulcanizadas quase em condições isotérmicas (Г == = onst), a cinética de vulcanização para elas é medida a uma temperatura de vulcanização constante. Na curva cinética, determina-se a duração do período de indução, o tempo de início do platô de vulcanização, ou ótimo, a magnitude do platô e outros tempos característicos.

Cada um deles corresponde a determinados efeitos de vulcanização, conforme (4.32). Serão considerados tempos de vulcanização equivalentes aqueles que a uma temperatura de 4kv = onst levarão aos mesmos efeitos que a temperaturas variáveis. Por isso

Se a cinética de vulcanização em T = onst é dada pela equação (4.20a), na qual t é o tempo da reação real, o seguinte método pode ser proposto definições de cinética reação de vulcanização não isotérmica.

O controle operacional do processo de vulcanização permite a implementação de dispositivos especiais para determinar a cinética da vulcanização - vulcanômetros (curômetros, reômetros), fixando continuamente a amplitude da carga de cisalhamento (no modo de uma determinada amplitude de deslocamento harmônico) ou deformação de cisalhamento ( no modo de uma dada amplitude de carga de cisalhamento). Os dispositivos mais utilizados são do tipo vibração, em especial os reômetros Monsanto 100 e 100S, que proporcionam testes automáticos com a obtenção de um diagrama contínuo de mudanças nas propriedades da mistura durante a vulcanização de acordo com ASTM 4-79, MS ISO 3417-77, GOST 35-84.492

A escolha do modo de cura ou vulcanização é geralmente realizada estudando a cinética de mudanças em qualquer propriedade do sistema curado de resistência elétrica e tangente de perda dielétrica, resistência, fluência, módulo de elasticidade sob vários tipos de estado de tensão, viscosidade, dureza, resistência ao calor, condutividade térmica, inchaço, características mecânicas dinâmicas, índice de refração e uma série de outros parâmetros, -. Os métodos de DTA e TGA, análise química e termomecânica, relaxação dielétrica e mecânica, análise termométrica e calorimetria de varredura diferencial também são amplamente utilizados.

Todos esses métodos podem ser divididos condicionalmente em dois grupos: métodos que permitem controlar a velocidade e a profundidade do processo de cura alterando a concentração de grupos funcionais reativos e métodos que permitem controlar uma alteração em qualquer propriedade do sistema e defina seu valor limite. Os métodos do segundo grupo têm a desvantagem comum de que uma ou outra propriedade do sistema de cura se manifesta claramente apenas em certas etapas do processo, de modo que a viscosidade do sistema de cura pode ser medida apenas até o ponto de gelificação, enquanto a maioria as propriedades físicas e mecânicas começam a se manifestar claramente somente após o ponto de gelificação. Por outro lado, essas propriedades dependem fortemente da temperatura de medição, e se uma propriedade é continuamente monitorada durante o processo, quando é necessário alterar a temperatura de reação no decorrer da reação ou a reação se desenvolve essencialmente não isotermicamente para atingir a completude da reação, então a interpretação dos resultados da medição da cinética da mudança de propriedade em tal processo já se torna bastante complexa.37

Um estudo da cinética de copolimerização de etileno com propileno no sistema VO I3-A12(C2H5)3C1e mostrou que sua modificação com tetrahidrofurano permite, sob certas condições, aumentar o rendimento integral do copolímero. Esse efeito se deve ao fato de que o modificador, ao alterar a razão entre as taxas de crescimento e terminação da cadeia, promove a formação de copolímeros com maior peso molecular. Os mesmos compostos são usados ​​em vários casos na copolimerização de etileno e propileno com diciclopentadieno, norborneno e outros ciclodienos. A presença de compostos doadores de elétrons na esfera de reação durante a preparação de terpolímeros insaturados impede as subsequentes reações mais lentas de reticulação de macromoléculas e possibilita a obtenção de copolímeros com boas propriedades de vulcanização.45

Cinética da adição de enxofre. As curvas cinéticas de Weber, como pode ser visto na Fig. , têm a forma de linhas quebradas.

Weber explicou esse tipo de curva pelo fato de que, em certos momentos de vulcanização, vários compostos estequiométricos de borracha com enxofre são formados - sulfetos da composição KaZ, KaZr. Ka33, etc. Cada um desses sulfetos é formado em sua própria taxa, e a formação de um sulfeto com um certo teor de enxofre não começa até que o estágio anterior de formação de um sulfeto com um número menor de átomos de enxofre tenha terminado.

No entanto, pesquisas posteriores e mais completas de Spence e Young levaram às curvas cinéticas mais simples representadas na Fig. e. Como pode ser visto nestes302

Os resultados da determinação dos parâmetros estruturais da malha de vulcanização usando a análise sol-gel, em particular, os dados sobre a cinética de mudanças no número total de cadeias de malha (Fig. 6A), mostram que a característica mais importante dos vulcanizados de ditiodimorfolina é uma reversão significativamente menor e, como consequência, uma menor diminuição nas propriedades de resistência dos vulcanizados com o aumento da temperatura de cura. Na fig. 6B mostra a cinética da mudança na resistência à tração de misturas em 309

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BOMBA DE DIAFRAGMA ELÉTRICA unidade de bomba elétrica de fundo de poço de economia de energia ANCHOR

Kuznetsov A.S. 1, Kornyushko V.F. 2

1 Pós-graduando, 2 Doutor em Ciências Técnicas, Professor, Chefe do Departamento de Sistemas de Informação em Tecnologia Química, Universidade Tecnológica de Moscou

PROCESSOS DE MISTURA E ESTRUTURA DE SISTEMAS ELASTÔMEROS COMO OBJETOS DE CONTROLE EM UM SISTEMA QUÍMICO-TECNOLÓGICO

anotação

No artigo, do ponto de vista da análise de sistemas, considera-se a possibilidade de combinar os processos de mistura e estruturação em um único sistema químico-tecnológico para obtenção de produtos a partir de elastômeros.

Palavras-chave: mistura, estruturação, sistema, análise de sistema, gestão, controle, sistema químico-tecnológico.

Kuznetsov UMA. S. 1 , Kornushko V. F. 2

1 estudante de pós-graduação, 2 doutorado em engenharia, professor, chefe do departamento de sistemas de informação em tecnologia química, Universidade Estadual de Moscou

PROCESSOS DE MISTURA E ESTRUTURA COMO OBJETOS DE CONTROLE EM SISTEMA DE ENGENHARIA QUÍMICA

Resumo

O artigo descreve a possibilidade de combinar com base na análise de sistemas os processos de mistura e vulcanização no sistema unificado de engenharia química de obtenção de produtos de elastômero.

palavras-chave: mistura, estruturação, sistema, análise de sistema, direção, controle, sistema de engenharia química.

Introdução

O desenvolvimento da indústria química é impossível sem a criação de novas tecnologias, o aumento da produção, a introdução de novas tecnologias, o uso econômico de matérias-primas e todos os tipos de energia e a criação de indústrias de baixo desperdício.

Os processos industriais ocorrem em sistemas químico-tecnológicos complexos (CTS), que são um conjunto de dispositivos e máquinas combinados em um único complexo produtivo para a produção de produtos.

A produção moderna de produtos a partir de elastômeros (obtenção de um elastômero compósito (ECM), ou borracha) é caracterizada pela presença de um grande número de etapas e operações tecnológicas, a saber: preparação de borracha e ingredientes, pesagem de materiais sólidos e a granel, mistura de borracha com ingredientes, moldando uma mistura de borracha bruta - produto semi-acabado e, de fato, o processo de estruturação espacial (vulcanização) da mistura de borracha - blanks para obtenção de um produto acabado com um conjunto de propriedades especificadas.

Todos os processos para a produção de produtos a partir de elastômeros estão intimamente interligados, portanto, é necessária a observância exata de todos os parâmetros tecnológicos estabelecidos para obter produtos de qualidade adequada. A obtenção de produtos condicionados é facilitada pela utilização de vários métodos de monitorização das principais quantidades tecnológicas em produção nos laboratórios centrais da fábrica (CPL).

A complexidade e o caráter multi-etapas do processo de obtenção de produtos a partir de elastômeros e a necessidade de controle dos principais indicadores tecnológicos implicam considerar o processo de obtenção de produtos a partir de elastômeros como um sistema químico-tecnológico complexo que inclui todas as etapas e operações tecnológicas, elementos de análise das principais etapas do processo, sua gestão e controle.

1. Características gerais dos processos de mistura e estruturação

O recebimento de produtos acabados (produtos com um conjunto de propriedades especificadas) é precedido por dois processos tecnológicos principais do sistema de produção de produtos a partir de elastômeros, a saber: o processo de mistura e, de fato, a vulcanização da mistura de borracha bruta. O monitoramento do cumprimento dos parâmetros tecnológicos desses processos é um procedimento obrigatório que garante o recebimento de produtos com qualidade adequada, intensificação da produção e prevenção do casamento.

No estágio inicial, há borracha - uma base de polímero e vários ingredientes. Após a pesagem da borracha e dos ingredientes, inicia-se o processo de mistura. O processo de mistura é a moagem dos ingredientes, e se reduz a uma distribuição mais uniforme dos mesmos na borracha e melhor dispersão.

O processo de mistura é realizado em rolos ou em um misturador de borracha. Como resultado, obtemos um produto semi-acabado - um composto de borracha bruta - um produto intermediário, que posteriormente é submetido à vulcanização (estruturação). Na etapa da mistura de borracha bruta, a uniformidade da mistura é controlada, a composição da mistura é verificada e sua capacidade de vulcanização é avaliada.

A uniformidade da mistura é verificada pelo indicador de plasticidade do composto de borracha. As amostras são retiradas de diferentes partes da mistura de borracha e o índice de plasticidade da mistura é determinado; para amostras diferentes, deve ser aproximadamente o mesmo. A plasticidade da mistura P deve, dentro dos limites de erro, coincidir com a receita especificada no passaporte para um determinado composto de borracha.

A capacidade de vulcanização da mistura é verificada em vibroreômetros de várias configurações. O reômetro neste caso é um objeto de modelagem física do processo de estruturação de sistemas elastoméricos.

Como resultado da vulcanização, é obtido um produto acabado (borracha, um material composto elastomérico. Assim, a borracha é um sistema multicomponente complexo (Fig. 1.)

Arroz. 1 - Composição do material elastomérico

O processo de estruturação é um processo químico de conversão de uma mistura de borracha plástica bruta em borracha elástica devido à formação de uma rede espacial de ligações químicas, bem como um processo tecnológico para obter um artigo, borracha, material compósito elastomérico, fixando a forma necessária para garantir a função necessária do produto.

1. Construindo um modelo de um sistema químico-tecnológico
   fabricação de produtos a partir de elastômeros

Qualquer produção química é uma sequência de três operações principais: a preparação de matérias-primas, a transformação química real, o isolamento de produtos alvo. Essa sequência de operações é incorporada em um único sistema químico-tecnológico complexo (CTS). Uma empresa química moderna consiste em um grande número de subsistemas interconectados, entre os quais existem relações de subordinação na forma de uma estrutura hierárquica com três etapas principais (Fig. 2). A produção de elastômeros não é exceção, e a saída é um produto acabado com propriedades desejadas.

Arroz. 2 - Subsistemas do sistema químico-tecnológico para produção de produtos a partir de elastômeros

A base para a construção de tal sistema, bem como qualquer sistema químico-tecnológico de processos de produção, é uma abordagem sistemática. Um ponto de vista sistemático sobre um processo típico separado de tecnologia química permite desenvolver uma estratégia com base científica para uma análise abrangente do processo e, com base nisso, construir um programa detalhado para a síntese de sua descrição matemática para a implementação posterior de programas de controle .

Este esquema é um exemplo de um sistema químico-tecnológico com uma conexão serial de elementos. De acordo com a classificação aceita, o menor nível é um processo típico.

No caso da produção de elastômeros, são considerados processos distintos de produção: processo de pesagem de ingredientes, corte de borracha, mistura em rolos ou em misturador de borracha, estruturação espacial em aparelho de vulcanização.

O próximo nível é representado pelo workshop. Para a produção de elastômeros, pode ser representado como sendo constituído por subsistemas de fornecimento e preparação de matérias-primas, um bloco para mistura e obtenção de um produto semi-acabado, bem como um bloco final para estruturação e detecção de defeitos.

As principais tarefas de produção para garantir o nível de qualidade exigido do produto final, a intensificação dos processos tecnológicos, a análise e controle dos processos de mistura e estruturação, a prevenção do casamento, são realizadas precisamente neste nível.

1. Seleção dos principais parâmetros para o controle e gestão de processos tecnológicos de mistura e estruturação

O processo de estruturação é um processo químico de conversão de uma mistura de borracha plástica bruta em borracha elástica devido à formação de uma rede espacial de ligações químicas, bem como um processo tecnológico para obter um artigo, borracha, material compósito elastomérico, fixando a forma necessária para garantir a função necessária do produto.

Nos processos de produção de produtos a partir de elastômeros, os parâmetros controlados são: temperatura Tc durante a mistura e vulcanização Tb, pressão P durante a prensagem, tempo τ de processamento da mistura nos rolos, bem como o tempo de vulcanização (ótimo) τopt..

A temperatura do produto semi-acabado nos rolos é medida por um termopar de agulha ou um termopar com instrumentos de autorregistro. Há também sensores de temperatura. Geralmente é controlado alterando o fluxo de água de resfriamento para os rolos ajustando a válvula. Na produção, são usados ​​reguladores de fluxo de água de resfriamento.

A pressão é controlada usando uma bomba de óleo com um sensor de pressão e um regulador apropriado instalado.

O estabelecimento dos parâmetros para a fabricação da mistura é realizado pelo rolo de acordo com as cartas de controle, que contêm os valores necessários dos parâmetros do processo.

O controle de qualidade do produto semi-acabado (mistura bruta) é realizado pelos especialistas do laboratório central de fábrica (CPL) do fabricante de acordo com o passaporte da mistura. Ao mesmo tempo, o principal elemento para monitorar a qualidade da mistura e avaliar a capacidade de vulcanização da mistura de borracha são os dados de vibroreometria, bem como a análise da curva reométrica, que é uma representação gráfica do processo, e é considerada como um elemento de controle e ajuste do processo de estruturação de sistemas elastoméricos.

O procedimento de avaliação das características de vulcanização é realizado pelo tecnólogo de acordo com o passaporte da mistura e os bancos de dados de ensaios reométricos de borrachas e borrachas.

O controle de obtenção de um produto condicionado - a etapa final - é realizado por especialistas do departamento de controle de qualidade técnica de produtos acabados de acordo com os dados de teste das propriedades técnicas do produto.

Ao controlar a qualidade de um composto de borracha de uma composição específica, há uma certa faixa de valores de indicadores de propriedade, sujeitos aos quais são obtidos produtos com as propriedades necessárias.

Descobertas:

1. A utilização de uma abordagem sistemática na análise dos processos de produção de produtos a partir de elastômeros possibilita o rastreamento mais completo dos parâmetros responsáveis ​​pela qualidade do processo de estruturação.
2. As principais tarefas para garantir os indicadores necessários dos processos tecnológicos são definidas e resolvidas no nível de oficina.

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