Испытание на стойкость к воздействию масел гост 9.030-74
Сущность метода заключается в том, что образцы в ненапряженном состоянии подвергают воздействию сред при заданных температуре и продолжительности, и определяют их стойкость к указанному воздействию по изменению массы.
Образцы для испытания изготавливают из вулканизованных пластин толщиной (2,0±0,2) мм, длина образца должна быть не более 50 мм (рисунок 2.6).
Рисунок 2.6 – Образец для испытания
Поверхность образцов очищают этиловым спиртом и протирают тканью. Готовят среду необходимой концентрации, тип и концентрацию среды устанавливают в зависимости от условий эксплуатации резин и резиновых изделий. Устанавливают тип и размеры емкости для выдержки образцов.
Испытания проводят при температуре 125ºС в течение 24 часов. Продолжительность испытания устанавливают в зависимости от типа резины и температуры испытания. Температуру и продолжительность устанавливают в зависимости от условий эксплуатации резин в соответствии со стандартами или техническими условиями на резины.
Массу образцов определяют взвешиванием на воздухе при (23±2) ºС.
Емкость заполняют средой. Уровень среды над образцами должен быть не менее 1 см над образцами. Емкость плотно закрывают и для испытаний при
повышенной температуре помещают в термостат, предварительно нагретый до заданной температуры. Отчет продолжительности испытаний начинают с момента погружения образцов в среду.
После окончания испытания при повышенной температуре емкость с образцами извлекают из термостата и охлаждают до (23±2) ºC не более 1 ч. Образцы извлекают из емкости и удаляют среду с поверхности образцов.
Массу образцов после воздействия масла определяют взвешиванием на воздухе.
Изменение массы образца (ΔМ) в процентах вычисляют по формуле:
| (2.8) |
где М2 – масса образца на воздухе после воздействия масла;
М1 - масса образца на воздухе до воздействия масла.
2.3 Охрана труда и противопожарные мероприятия
В процессе труда на работающих в лаборатории воздействуют опасные и вредные факторы, к которым относятся, например, движущиеся машины и механизмы; запылённость и загазованность воздуха, шум. Охрана труда предусматривает системы мероприятий, предотвращающих воздействие на работающих вредных производственных факторов. Охрана труда – это система законодательных актов и соответствующих им социально-экономических, технологических, гигиенических и организационных мероприятий, обеспечивающих безопасность сохранения здоровья и работоспособность человека. Основными составляющими охраны труда являются: трудовое законодательство, техника безопасности, производственная санитария и противопожарная техника. Трудовое законодательство регламентирует вопросы трудового права; техника безопасности и производственная санитария направлены на обеспечение здоровых и безопасных условий труда; противопожарная техника является системой мероприятий по предупреждению пожаров и борьбе с ними. При проведении анализов используется резиновые смеси, из которых выделяются пары и газы, вредно действующие на здоровье человека.
К самостоятельной работе допускаются рабочие, достигшие восемнадцатилетнего возраста. Все работники предприятий химической промышленности независимо от характера и степени опасности производства, квалификации и стажа работы по данной профессии или должности при поступлении на работу и в дальнейшем проходят различный инструктаж и обучение безопасным приемам и методам работы, без прохождения которых никто не может быть допущен к работе.
На предприятиях химической промышленности в зависимости от характера технологического процесса установлены следующие виды инструктажа и обучения: вводный, первичный, вторичный, внеплановый, специальный.
В лабораторных условиях используется травмоопасное оборудование, опасные узлы которого приводятся в таблице 2.2.
Таблица 2.2 - Безопасные приемы работы на оборудовании
| Наименование испытания | Вид оборудования | Опасные узлы и технологические операции | Меры предосторожности и аварийно блокировочные устройства |
| Приготовление резиновой смеси | Лабораторные вальцы | Вращающиеся валки | Аккуратно проталкивать резиновую смесь между вращающимися валками. Кнопка экстренной остановки оборудования |
| Вулканизация резиновой смеси | Пресс гидравлический | Передвижение плит, тяжелые пресс-формы, высокие температуры | Работа в перчатках, во время движения не касаться руками плит, осторожно с тяжелыми персс-формами |
| Определение упруго – прочностных свойств при растяжении | Разрывная машина | Зажимы | Аккуратно вставлять образцы в зажимы. Кнопка экстренной остановки оборудования |
| Определение вязкости и способности к преждевременной вулканизации | Вискозиметр | Ротор под высокой температурой | Работа в перчатках. Аккуратно одевать образцы на ротор. Следить за расположением образца на роторе |
| Определение пластоэластических свойств | Пластометр ПСМ-2 | Оборудование работает при высоких температурах, тяжелый груз | Работа в перчатках, при опускании груза быть аккуратным |
| Термическое старение и стойкость к воздействию масел | Термостат, ультротермостат | Оборудование работает при высоких температурах | Работа в перчатках, аккуратно загружать образцы в оборудование |
Государственные нормативные требования охраны труда устанавливают правила, процедуры и критерии, направленные на сохранение жизни и здоровья работников в процессе трудовой деятельности.
В соответствии с российским законодательством обязанности по обеспечению безопасных условий возлагаются на работодателя. Каждый работник обязан (ст. 214 ТК РФ):
· Соблюдать требования ОТ;
· Правильно применять средства индивидуальной и коллективной защиты;
· Проходить обучение безопасным методам и приёмам выполнения работ, инструктаж по ОТ, стажировку на рабочем месте и проверку знаний требований ОТ;
· Немедленно извещать своего непосредственного руководителя о любой ситуации, угрожающей жизни и здоровью людей, о каждом несчастном случае, происшедшем на производстве, или об ухудшении состояния своего здоровья, в том числе о проявлении признаков острого профессионального заболевания или отравления;
· Проходить обязательные предварительные и периодические медицинские осмотры.
Кроме обязанностей, каждый работник имеет права и гарантии права на безопасные и здоровые условия труда, которые сформулированы в российском законодательстве.
В России государственный контроль и надзор за соблюдением требований охраны труда осуществляется федеральной инспекцией труда при Министерстве труда и социальной защиты Российской Федерации и федеральными органами исполнительной власти.
Общие требования по охране труда.
К самостоятельной работе лаборантом по физико-механическим испытаниям (далее - лаборант) допускаются лица, достигшие 18-летнего возраста, прошедшие медицинский осмотр, теоретическое и практическое обучение по специально разработанной программе, ознакомленные с пожарной безопасностью на производстве и сдавшие экзамен на допуск к самостоятельной работе квалификационной комиссии.
Лаборант выполняет работу по подготовке образцов к испытаниям и проведению испытаний с использованием различного вида оборудования. Во время работы на испытательном оборудовании запрещается:
- держать пальцы близко к движущему ножу сверлильного станка;
- выдвигать площадку на вырубном прессе до отказа;
- работать на вискозиметре и реометре без пинцета и перчаток;
- поднимать низко опустившийся зажим во время работы разрывной машины;
- работать на неисправном оборудовании;
- допускать к работе на приборах посторонних лиц, отвлекаться посторонними разговорами;
Основные меры безопасности при работе в лаборатории включают:
- исправность технологического оборудования и аварийно-блокировочных устройств (лабораторные вальцы, резиносмеситель, вулканизующий пресс);
- применение индивидуальных (респиратор, спецодежда, рукавицы, обувь, защитные очки) и коллективных (для нормализации воздушной среды -вентиляция, отопление; для нормализации освещения - осветительные приборы, источники света) средств защиты;
- строгое соблюдение правил по технике безопасности при обслуживании технологического оборудования повышенной опасности;
- соблюдение правил пожарной безопасности;
- умение оказать первую неотложную медицинскую помощь при различных травмах;
- систематический контроль за исправностью технологического оборудования повышенной опасности;
- регулярную проверку герметичности оборудования и исправности вентиляционных систем;
- проверку надежности защиты оборудования от образования зарядов статического электричества;
- обучение лаборантов безопасным приемам работы;
- работоспособность средств пожаротушения;
Лаборатория, где происходит изготовление резиновых смесей, имеет общую площадь 40 м2. В ней находятся лабораторный резиносмеситель, вальцы резинообрабатывающие и пресс гидравлический. Лаборатория для физико-механических испытаний имеет площадь 60 м2. Физико-механические испытания проводятся на различных приборах, которые находятся в лаборатории, а именно: разрывная машина Тензометр-2020, РМИ-60 ZMGI-250, твердомер ВЕ-62 и другое оборудование для проведения физико-механических испытаний полуфабрикатов, резин и готовых резинотехнических изделий.
В соответствии с таблицей 2.3 в опытной лаборатории (изготовление образцов) работа по энергозатратам относится к средней тяжести- категория IIб - связанная с ходьбой и переноской небольших (до 10 кг) тяжестей. В лаборатории физико-механических испытаний работа относится к средней тяжести - категория IIа - связанная с постоянной ходьбой, выполняя стоя или сидя, но не требующая перемещения тяжестей.
Таблица 2.3- Категории работ по энергозатратам организма в лаборатории опытного производства и лаборатории ФМИ
| Работа | Категория работы | Энергозатраты (расход энергии при выполнении работы) | Характеристика работы |
| Физическая средней тяжести | IIа | 172-232 Дж/с (150-200 ккал/ч) | Связанная с постоянной ходьбой, выполняя стоя или сидя, но не требующая перемещения тяжестей |
| IIб | 232-293 Дж/с (200-250 ккакл/ч) | Связанная с ходьбой и переноской небольших (до 10 кг) тяжестей. |
Температура воздуха в лаборатории составляет: в теплый период от плюс 18 ºС до плюс 24 ºС, в холодный период от плюс 16 ºC до плюс 24 ºC; относительная влажность: в теплый и холодный период от 65 % до 50 %. Измерение влажности воздуха имеет большое значение и с точки зрения защиты от статического электричества, в лаборатории поддерживается влажность не ниже 60 %. Для измерения влажности и температуры воздуха применяется гигрометр психрометрический ВИТ-1. Скорость движения воздуха составляет в теплый период от 0,1 м/с до 0,3 м/с (таблица 2.4).
Таблица 2.4 - Оптимальные нормы температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в рабочей зоне
| Период года | Категория работы | Температура, ºC | Относительная влажность, % | Скорость движения воздуха, м/с, не более |
| Холодный и переходный | Средней тяжести - IIа | 18-20 | 60-40 | 0,2 |
| Средней тяжести - IIб | 17-19 | 60-40 | 0,3 | |
| Теплый | Средней тяжести - IIа | 21-23 | 60-40 | 0,3 |
| Средней тяжести - IIб | 20-22 | 60-40 | 0,4 |
Для освещения помещений используются наиболее экономичные разрядные лампы и совместное освещение (естественное + искусственное). Естественное освещение осуществляется при помощи верхнего света (через световые фонари), бокового света (через окна в наружных стенах), комбинированного света (через световые фонари и через окна). Искусственное освещение подразделяют на общее с равномерным распределением светильников, общее с локализованным размещением светильников и комбинированное. В целях обеспечении гигиенических условий в помещениях производственного объекта должно быть естественное и искусственное освещение. Нормы освещения рабочего места приводится в таблице 2.5.
Таблица 2.5 - Нормы освещения рабочий поверхностей
| Наимено-вание рабочих мест | Хар-р работы | Размер объекта мм | Нормы КЕО, % | Искусственное освещение, Лк | Тип светиль-ника | ||
| Комбин-ое. освещение | Боковое освещ-е | Комбин-ое освещение | Общее освещение | ||||
| Лаборато-рия ФМИ | Средн. точно-сти | 1 | 4,0 | 1,5 | Люминес-центный |
Работа с вредными и ядовитыми веществами
Характерной особенностью изготовления резиновых смесей, как в лабораторных, так и в производственных условиях является применение большого количества мелкодисперсных веществ, которые могут образовывать в воздухе устойчивые аэрозоли. Они оказывают раздражающее действие на кожу, вызывая поражение внутренних органов и слизистых оболочек.
Уменьшение вредного действия пылевидных ингредиентов может быть достигнуто использованием их в гранулированном виде, в виде не пылящих паст или различных сплавов со стеариновой кислотой.
Концентрация веществ: в помещении лаборатории ниже предельно допустимой концентрации. Поэтому они не оказывают существенного влияния на здоровье работающих. При работе с техническим углеродом необходимо пользоваться спецодеждой и обувью, а для предохранения органов дыхания - индивидуальными противопылевыми защитными устройствами. Работающие с цинковыми белилами должны быть обеспечены спецодеждой, обувью, средствами защиты рук, противопылевыми респираторами.
При работе с такими веществами как сера необходимо применение спецодежды и средств индивидуальной защиты. Помещения оборудуют приточно-вытяжной вентиляцией.
Мероприятия по электробезопасности
По классификации электробезопасности согласно Правилам устройства электроустановок помещения производства СП классифицируется, как помещение с повышенной опасностью. Наличие водяного пара, токопроводящей пыли и высокой температуры — факторы, усиливающие опасность поражения электротоком.
К электроустановкам предъявляются особые требования: исправность заземления, наличие ограждений и целостность изоляции, правильная работа аварийно-блокировочных автоматов.
Противопожарные мероприятия
Опасный фактор пожара, воздействует на людей и материальные ценности. Помимо открытого пламени, повышенной температуры корпусов оборудования и окружающей среды опасными так же являются токсические продукты горения материалов и факторов вторичного проявления пожара: осколки, движущие части разрушенных агрегатов, установок, конструкций, электрический ток.
При оценке опасности технологического процесса необходимо учитывать показатели, характеризующие пожаро- и взрывоопасность среды в зависимости от вещества (таблица 2.6).
Бутадиен – нитрильный каучук пожароопасен. Синтетический каучук в процессе горения выделяет токсичные газы опасные для человке, а также огромное количество жирной сажи, что делает невозможным проведение эвакуации или спасательных работ во время пожара, так как жирная сажа оседает на масках, и ослепляет спасателей.
Аэросил и белая сажа являются негорючими, поэтому могут использоваться в качестве добавок к огнетушащим порошкам.
В лаборатории имеются следующие средства пожаротушения: пожарные краны, пожарные ящики, огнетушители.
Таблица 2.6 - Показатели, характеризующие пожаро- и взрывоопасность
| Наименование вещества | Температура, °С | Нижний концентрац. предел воспламенения г/м3 | Средства пожаротушения | |
| Само-воспламенение | Воспламен-ение | |||
| Бутадиен-нитрильные каучуки | распыл. вода, пенный, углекислотный огнетушитель, асбестовое полотно, песок | |||
| Сера | 2,3 | пенный огнетушитель | ||
| ДТДМ | распыл. вода | |||
| Технический углерод | пенный огнетушитель | |||
| Вулкацит CZ/EG-C | распыл. вода, пенный огнетушитель | |||
| Белила цинковые | пенный огнетушитель | |||
| Диафен ФП | распыл. вода | |||
| Дибутилфталат | - | пенный огнетушитель |
ПДК и класс опасности реагентов
Большинство материалов, применяемых в рецептурах резиновых смесей, являются токсичными. При несоблюдении установленных правил обращения с такими материалами, у рабочих могут возникнуть профзаболевания.
Характерной особенностью изготовления резиновых смесей, как в лабораторных, так и в производственных условиях является применение большого количества мелкодисперсных веществ, которые образовывают в воздухе устойчивые аэрозоли, они оказывают раздражающее действие на кожу, вызывая поражение внутренних органов и слизистых оболочек.
Концентрация веществ: в помещении лаборатории ниже предельно допустимой концентрации (ПДКрз.) рабочей зоны. Поэтому они не оказывают существенного влияния на здоровье работающих. При работе необходимо пользоваться спецодеждой и обувью, а для предохранения органов дыхания - индивидуальными противопылевыми защитными устройствами и средствами защиты рук. Помещения оборудуют приточно-вытяжной вентиляцией.
Характеристика токсических свойств веществ применяемых в научно-исследовательской работе приведена в таблице 2.7.
Таблица 2.7 - Токсическое действие вредных веществ и их ПДК
| Вещество | Токсическое действие | ПДКр.з. мг/м3 | Класс опас-ности |
| Therban АТ 5065 VP | Малоопасное по воздействию на организм. | - | |
| СКН-40 | Малоопасное по воздействию на организм. | - | |
| Аэросил | Не оказывает общетоксического действия. Вдыхание пыли аэросила и накопление его может вызвать заболевание легких- силикоз. | ||
| Белая сажа | Умеренно опасное вещество. При концентрации выше предельно допустимой у работающих может возникнуть заболевание типа силикоз. | ||
| Стеариновая кислота СН3(СН2)16СООН | Вызывает функциональные расстройства центральной нервной системы, поражение слизистых дыхательных путей и кожи. | 0,1 | |
| Дибутилфталат (C10H10O4) | Способен вызывать функциональные и органические изменения в центральной нервной системе. Гепатотропен. Обладает умеренно выраженным кумулятивным и слабо раздражающим свойствами. | 0,5 | |
| Технический углерод | Вызывает утомляемость, кашель, потливость, раздражительность, головные боли, одышку, и т.д. | ||
| Ацетонанил Н | При попадании в организм подавляет функции нервной системы, вызывая снижение двигательной активности. | ||
| Сера | Малоопасное вещество. Вызывает воспаление слизистых оболочек глаза и верхних дыхательных путей, раздражение кожных покровов, заболевание желудочно-кишечного тракта. |
2.4 Обработка результатов испытания
Для улучшения физико-механических свойств, представило интерес опробовать каучук Therban AT 5065 VP (модифицированный СКН-40) в комбинации с отечественным каучуком СКН-40, также применялся гидрофобный аэросил марки А-300 взамен белой сажи БС-120 в резине применяющейся для тепло - маслостойких резин.
Технологические и вулканизационные характеристики резин представлены в таблице 2.8. На основании полученных данных при проведении испытаний резин на определение пластоэластических свойств на ПСМ-2, была построена диаграмма 1.1. Результаты испытаний на определение кинетики вулканизации приведены в виде протокола в приложении А, Б.
Результаты физико-механических испытаний резин представлены в таблице 2.9. Также построены диаграммы испытаний на определение:
Твердость по Шору А, диаграмма 1.2;
Термическое старение на воздухе, диаграмма 1.3;
Стойкость к воздействию масла, диаграмма 1.4.
Испытания на определение упругопрочностных свойств резин, проводилось на оборудовании Тензометр-2020, протоколы испытаний которых представлены в Приложениях В, Г.
Таблица 2.8 - Технологические и вулканизационные характеристики серийной и опытной резиновых смесей
| Наименование показателей | Резиновые смеси | |
| серийная | опытная | |
| Пластичность, усл. ед. | 0,56 | 0,53 |
| Время начала подвулканизации при 130°С, мин | 28,5 | 12,0 |
| Вулканизационные характеристики резин при Т=153°С по ISO 6502 | ||
| Крутящий момент, дНм - максимальный МH - минимальный МL | 10,56 0,59 | 11,42 0,85 |
| Время начала вулканизации, tS1, мин | 2,87 | 1,71 |
Продолжение таблицы 2.8
| Наименование показателей | Резиновые смеси | |
| серийная | опытная | |
| Оптимальное время вулканизации, t90, мин | 22,66 | 8,13 |
| Скорость вулканизации, Rh, дНм/с | 1,470 | 3,170 |
| Режим вулканизации, температура, °С х время, мин | 153х35 | 153х18 |
Диаграмма 1.1 – Пластичность, усл.ед
Таблица 2.9 - Физико-механические свойства серийной и опытной резины
| Наименование показателей | Нормы контроля | Резиновые смеси | |
| серийная | опытная | ||
| 1 Условное напряжение при 300% удлинении, МПа | 7,0±1,5 | 8,21 | 8,13 |
| 2 Условная прочность при растяжении, МПа, не менее | 17,0 | 15,89 | 15,99 |
| 3 Относительное удлинение при разрыве, % | 600±125 | ||
| 4 Относительная остаточная деформация после разрыва, % не более |
Продолжение таблицы 2.9
| Наименование показателей | Нормы контроля | Резиновые смеси | |
| серийная | опытная | ||
| 5 Твердость, ед. Шора А | 64±5 | ||
| 6 Термическое старение на воздухе при температуре 125 °С в течение 72 ч: - изменение показателя старения по условной прочности - изменение показателя старения по относительному удлинению | - | 4,39 -11,66 | 4,00 12,50 |
| 7 . Изменение массы резины после воздействия масла М-14В2 при 125°С в течение 24 ч., %, ГОСТ 9.030-74, не более | -10 | -6,7 | -5,0 |
Диаграмма 1.2 –Твердость по Шору А
Диаграмма 1.3 – Изменение показателя старения по условной прочности, %
Диаграмма 1.4 – Изменение массы резины после воздействия масла, %
2.5 Выводы по экспериментальной части
Разработана рецептура для тепло-маслостойких резин на основе комбинации каучуков Therban AT 5065 VP (модифицированного СКН-40) и отечественного СКН-40, также для улучшения физико - механических показателей в опытной резине применялся наполнитель аэросил А-300, взамен отечественного материала белой сажи БС-120. Технологических трудностей при изготовлении резиновых смесей не наблюдалось.
3. Экономическая часть