Лабораторная работа № 1. Изготовление резиновой смеси на вальцах.
Изготовление резиновых смесей на вальцах
Отчет о лабораторной работе
по курсу “Технология переработки полимеров”
ЯГТУ 240.100.62-002 ЛР
Отчет выполнила
студентка гр. ХТБС-33
Цаплин Е. Н.
2008
Лабораторная работа № 1. Изготовление резиновой смеси на вальцах.
Цель работы:ознакомиться с изготовлением резиновых смесей на вальцах.
Материалы, инструменты и оборудование:Каучуки, ингредиенты, технические весы с разновесами, режимные часы, секундомер, тара для ингредиентов, восковой карандаш или мел.
Подготовка образцов:Перед началом работы студент получает от преподавателя задание, в котором указан рецепт резиновой смеси и режим ее изготовления. Далее следует рассчитать навески ингредиентов для изготовления смеси указанного состава. Для того чтобы определить навески ингредиентов на одну заправку необходимо знать общую массу заправки G = V 
(где V - объем единовременной заправки, м3; — плотность резиновой смеси, кг/м3). В свою очередь объем единовременной загрузки зависит от вида применяемого оборудования и полезного использования объема смесительной камеры. Для резиносмесителя полезный объем составляет, как правило, 0,53—0,65 его полного объема. Объем единовременной загрузки на вальцах приближенно можно определить по формуле V=0,065 DL (где D — диаметр рабочей поверхности валка, м; L — длина рабочей поверхности валка, м; 0,065 — эмпирический коэффициент). Плотность резиновой смеси рассчитывают следующим образом: суммарную массу всех ингредиентов, входящих в состав резиновой смеси, делят на их суммарный объем.
Навеску каждого ингредиента Р (в кг) на одну заправку вычисляют по формуле. 
gG/ 
,где g- СОдержание одного ингредиента, масс.ч. на 100 масс.ч. каучука;
-содержание всех ингредиентов, входящих в состав
Пример расчета навесок компонентов приведен в табл. 1. При замене одного компонента другим очень важно знать его содержание в смеси в % (об.), так как действие этого компонента в резине зависит не только от массового, но и от объемного содержания его в смеси.
В соответствии с рабочим рецептом материалы взвешивают для изготовления одной заправки смеси.
Валки смесительных вальцев имеют шлифованную закаленную поверхность.
1 - электродвигатель; 2 - редуктор; 3 - подшипник; 4 - механизм аварийного останова; 5 -труба охлаждающего устройства; 6 - механизм регулировки зазора; 7 - воронка для стока охлаждающей воды; 8 - сборная емкость (ванна) для охлаждающей воды; 9 — верхняя траверса;10-ограничительные стрелки;11- валки; 12 - противень; 13 - фундаментная плита; 14 - станина; 15 - шестерни.
Рисунок. 1. Вальцы.
Проведение испытания: При изготовлении резиновой смеси на лабораторных вальцах после проверки исправности аварийного останова включают кнопочный пускатель и устанавливают заданную температуру валков, постепенно открывая вентили на трубопроводах, подающих пар и охлаждающую воду. Температуру заднего валка следует поддерживать в пределах 70—75 °С, а переднего — 45—- 55 °С. Температуру поверхности валков контролируют лучковой термопарой. Затем устанавливают необходимый зазор между валками. Для этого между валками с левой и правой стороны пропускают свинцовые пластинки и измеряют их толщину толщиномером. Каучук в вальцы вводят небольшими кусками, при этом зазор между валками составляет 0,2—0,3 мм. При таких условиях каучуки быстрее переходят в вязкотекучее состояние и садятся на передний валок. При введении остальных ингредиентов зазор между валками увеличивают, в результате чего интенсивное смешение происходит не только в зазоре между валками, но и во вращающемся объеме смеси между валками. При смешении на вальцах переориентация фазовых поверхностей осуществляется вручную. Для этого резиновую смесь подрезают и закатывают в рулоны с левой и правой стороны вальцев поочередно.
При использовании вальцев небольшого размера резиновую смесь можно подрезать без закатки ее в рулоны. Однако в этом случае необходимо направлять конец подрезанного резинового листа с одной стороны вальцев на другую.
Все ингредиенты вводят в зазор между валками по всей длине переднего валка слева направо и справа налево. Кусочки каучука, резиновой смеси, а также часть ингредиентов, провалившихся на противень, собирают в совок при помощи щетки и вновь возвращают в зазор между валками.
Обычно исходные компоненты вводят на вальцы в следующем порядке: сначала каучуки и регенерат, затем—диспергаторы (жирные кислоты), активаторы вулканизации (оксиды металлов), противостарители, твердые мягчители, технический углерод, жидкие мягчители, ускорители вулканизации, вулканизующие вещества.
После введения ускорителей и вулканизующей группы рекомендуется 3 или 4 раза пропустить смеси через тонкий (0,2— 0,3 мм) зазор между валками. Общая продолжительность смешения при этом составляет 20—25 мин. Готовую смесь снимают в виде листа толщиной приблизительно 2 мм, помещают на рабочий стол и игольчатой термопарой измеряют температуру. На листе резиновой смеси записывают номер группы, дату изготовления, шифр смеси и лист сдают лаборанту.
Оформление результатов:
Таблица№ 1 Расчёт навесок ингредиентов на одну заправку. Рецепт №27
| Каучуки и ингредиенты | Содержание ингредиента | Плотно сть г/м3 | Объём ингредиентов | Р, г | ||
| масс. ч. на 100 масс. ч. каучука | % (масс) | м3*10-3 | % (об.) | |||
| СКИ-3 | 58,28 | 0,92 | 108,69 | 73,68 | ||
| Альтакс | 0,6 | 0,35 | 1,48 | 0,41 | 0,28 | 3,6 |
| ДФГ | 1,75 | 1,19 | 2,52 | 1,71 | 18,2 | |
| Белила цинковые | 2,91 | 5,47 | 0,91 | 0,62 | 30,3 | |
| Сера | 0,58 | 1,47 | 0,68 | 0,46 | 6,1 | |
| Стеарин | 0,58 | 0,96 | 1,04 | 0,71 | 6,1 | |
| Нафтам-2 | 0,58 | 0,68 | 6,1 | |||
| ПН-75 | 34,97 | 1,86 | 32,26 | 21,86 | 363,6 | |
| Итого | 171,6 | 100,00 | - | 147,51 |
| Таблица № 2 Расчёт навесок ингредиентов на одну | заправку. | Рецепт №25 | |||||||||
| Каучуки и ингредиенты | Содержание ингредиента | Плот-ность г/м3 | Объём ингредиентов | Р, г | |||||||
| масс. ч. на 100 масс. ч. каучука | % (масс.) | м3*1О-3 | % (об.) | ||||||||
| СКН-40 | 75,99 | 0,92 | 108,70 | 86,26 | 714,3 | ||||||
| Альтакс | 0,6 | 0,45 | 1,48 | 0,41 | 0,33 | 4,3 | |||||
| ДФГ | | 2,28 | 1,19 | 2,52 | 2,00 | 21,4 | |||||
| Оксид цинка | 3,80 | 5,47 | 0,91 | 0,72 | 35,7 | ||||||
| Сера | 0,76 | 1,47 | 0,68 | 0,54 | 7,1 | ||||||
| Стеорин | 0,76 | 0,96 | 1,04 | 0,83 | 7,1 | ||||||
| Нафтан-2 | 0,76 | 1,00 | 1,00 | 0,79 | 7,1 | ||||||
| ПН-75 | 15,20 | 1,86 | 10,75 | 8,53 | 142,86 | ||||||
| Итого | 131,6 | 126,01 | |||||||||
Порядок расчета рецепта резиновой смеси:
1. Массовую долю компонента рассчитывают по формуле:
(1)
где 
- содержание ингредиента в % (масс), g - содержание ингредиента, масс. ч. на 100
масс. ч. каучука.
2. Объемную часть компонента рассчитывают по формуле:
(2)
где v - объёмная часть ингредиента, р - плотность ингредиента. 3. Объемную долю компонента рассчитывают по формуле:
(3)
где 
- объёмная доля ингредиента.
4. Массу загрузки рассчитывают по формуле:
(4)
где Р - масса загрузки, 
-теоретическая плотность резиновой смеси, Vpaб- объём
единовременной загрузки.
5. Теоретическую плотность рассчитывают по формуле:
(5)
6, Навеску компонента рассчитывают по формуле:
gG/ (6)
Таблица № 3. Порядок и время введения ингредиентов на вальцы.
| Вводимый ингредиент | Время введения ингредиентов на вальцы, мин | |
| Резиновая смесь с содержащая 20 масс. ч. ТУ П234 | Резиновая смесь с содержащая 60 масс. ч. ТУ П234 | |
| Каучук СКН-40 | ||
| Стеарин | 1,45 | 1,15 |
| Белила цинковые | 4,03 | 1,38 |
| Нафтам-2 | 4,52 | 3,18 |
| ТУ П234 | 9,30 | 3,34; 4,24 |
| Каптакс | 10,12 | 12,04 |
| Сера | 10,53 | 13,06 |
| ИТОГО | 12,31 | 16,08 |
Вывод: Из полученных в ходе лабораторной работы данных можно сделать вывод, что для резиновых смесей с большим количеством наполнителя требуется большее время смешения.