• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Желатинування піни і вулканізація полімеру зажелатинованої піни

Желатинування піни і вулканізація полімеру зажелатинованої піни може здійснюватися або у формах (формові вироби з піногуми), або у вигляді шару піни, залитої на підкладку, при безпосередньому контакті з теплоносієм (неформові вироби з піногуми).

При багатотоннажному виробництві формових виробів для желатинування піни і вулканізації полімеру зажелатинованої піни широко застосовують агрегати безперервної дії, принципова схема яких представлена на рис. 4.24.

Формове оснащення 1 встановлюють на транспортер 2. Заповнення форм піною проводять шлангом від вспінювача безперервної дії 3. Подача піни у форму може здійснюватися як при відкритій кришці форми з подальшим її закриттям після заповнення піною, так і в закриту форму через спеціальні патрубки в кришці. У останньому випадку скорочуються відходи у вигляді випресовок.

Рис. 4.24. Схема агрегату для желатинування піни і вулканізації полімеру зажелатинованої піни при виготовленні формових виробів з піногуми: 1 - формове оснащення; 2 - транспортер; 3 - вспінювач безперервної дії; 4 - камера вулканізації; 5 - ділянка виїмки виробів з форм; 6 - камера змащевання форм; 1 - камера сушки і кондиціонування форм

Переважна температура форми у момент її заповнення піною – 40...50°С.

Желатинування піни в закритій кришкою формі, як правило, відбувається на відкритій ділянці транспортера. Далі форми поступають в камеру термообробки 4, де завершується желатинування піни і відбувається вулканізація полімеру піни.

Вулканізацію здійснюють в середовищі пари, що конденсується, при атмосферному тиску, при температурі 100°С. Тривалість вулканізації складає 25...35 хвилин.

У агрегатах старого зразка вулканізацію здійснюють в середовищі гарячого повітря при температурі 120... 140°С протягом 55...65 хвилин.

Після виходу з камери термообробки форми охолоджуються, проходячи відкриту ділянку транспортера. В кінці цієї ділянки кришку форми відкривають і проводять виїмку виробів 5. Далі форми поступають в камеру 6, де проводять змащування внутрішньої поверхні форми за допомогою пульверизаторів. Для мастила застосовують розчин, що містить мило, полісилоксанову рідину, тринатрійфосфат. Після змащування форма поступає в камеру сушки 7. Сушку нанесеного мастила, здійснюють обдувом гарячого повітря. Сушку мастила звичайно суміщають з так званим кондиціонуванням форм, в результаті якого на заливку піною форми поступають з температурою 40...50°С.

Оптимальні умови для механізації і часткової автоматизації технологічних операцій, на описаному вище агрегаті желатинування і вулканізації, створюються при випуску виробів з композицій однакового складу, з однаковою щільністю піногуми і близькими габаритними розмірами.

В цьому випадку не потрібно в ході процесу змінювати продуктивність вспінювача і кратність піни. Досить лише автоматично підтримувати задані технологічні параметри спінювання. Не потрібно також змінювати швидкість транспортера, оскільки при однаковій рецептурі і близькій конструкції виробів режими желатинування і вулканізації залишаються постійними.

Близькі габаритні розміри формового оснащення дозволяють достатньо легко механізувати відкриття і закриття кришок форм за рахунок їх руху по направляючим капірам, а також автоматизувати процес змащування форм за допомогою автоматичного включення і виключення пульверизаторів і їх руху за заданою програмою.

Механізація і часткова автоматизація технологічних операцій на агрегаті желатинування і вулканізації дозволяє скоротити кількість технологічних робітників до двох чоловік, один з яких заповнює форми піною, а другий проводить виїмку виробів з форм.

Часта ж зміна асортименту виробів або одночасний випуск на агрегаті виробів, що істотно відрізняються щільністю піногуми, конструкцією і габаритами, хоча принципово не виключає можливість механізації і часткової автоматизації технологічних операцій, значно її ускладнює і здорожує.

Желатинування піни і вулканізація полімеру зажелатинованої піни при випуску формових виробів може також здійснюватися в стаціонарно встановлених формах, що обігріваються подачею теплоносія в сорочку форми.

Як теплоносій застосовують або пару, або воду. Застосування останньої передбачене в устаткуванні при реалізації так званого "інжекційного процесу", розробленого фірмою Піреллі. Застосовується вода з температурою +10, +60, +90°С. У закриту кришкою форму з температурою 30...40°С через спеціальні патрубки, встановлені на кришці, подають піну від вспінювача безперервної дії.

Нагрів форми водою з температурою 60°С забезпечує желатинування піни, а при подальшому нагріві водою з температурою 90°С відбувається вулканізація зажелатинованої піни. Потім форму охолоджують водою з температурою +10°С і виймають звулканізовані вироби. Зміна теплоносія різної температури здійснюється автоматично відповідно до заданої програми. Загальна тривалість циклу 20...30 хвилин.

При малотоннажному виробництві формових виробів з піногуми, і особливо, при малотоннажному випуску малогабаритних виробів з асортиментом, що часто змінюється, застосовувати устаткування для желатинування і вулканізації, описане вище, нераціонально.

В цьому випадку для желатинування і вулканізація використовують або казани, в яких обігрів форм здійснюється гострою парою, або карусельний агрегат вулканізації, для вулканізації малогабаритних виробів. Спінювання латексних композицій здійснюють, як правило, на устаткуванні періодичної дії. Устаткування, вулканізації, оснащується системою транспортерів, призначених для переміщення форм. На транспортерах здійснюють заливку форм піною, виїмку виробів з форм, чищення і змащування форм і їх сушку.

Рис. 4.25. Схема устаткування для вулканізації формових виробів з піногуми в казані при малотоннажному виробництві: 1 - вспінювачі періодичної дії; 2 - прохідний казан вулканізації; 3 - форма або касета зі встановленими формами; 4 - система транспортерів; 5 - виїмка виробів з форм; 6 - камера змащування форм; 7 - камера сушки

Рис. 4.26. Схема устаткування для вулканізації малогабаритних формових виробів з піногуми при малотоннажному виробництві: 1 - вспінювач періодичної дії або вспінювач безперервної дії малої продуктивності (0,5... 1,0 л/хв); 2 - карусельний прес з електрообігрівом; 3 - плита вулканізації преса; 4 - форма або касета зі встановленими формами; 5 - кільцевий транспортер; 6 - рольганг для транспортування форм у вулканізаційний прес; 7 - рольганг для транспортування форм з вулканізації преса; 8 - ділянка виїмки форм; 9 - камера змащування форм; 10 - камера сушки

Можливі варіанти устаткування для вулканізації формових виробів з піногуми при малотоннажному їх виробництві представлені схемний на рис. 4.25 і 4.26. Вулканізацію в казані проводять при температурі 120...140 °С протягом 20...30 хвилин, на карусельному пресі вулканізації – при температурі 130...140 °С протягом 30...40 хвилин. За цей час плита преса робить оборот від місця завантаження форми на плиту преса до місця вивантаження форми з плити преса. Виготовлення неформової піногуми за способом Данлоп принципово не відрізняється від способу отримання формових виробів. В основі виготовлення неформової піногуми також лежить механічне спінювання латексної композиції, желатинування піни за допомогою агентів желатинування і подальша вулканізація полімеру зажелатинованої піни.

Для виробництва неформової піногуми за способом Данлоп застосовують, як правило, рецептури, використовувані для виготовлення формових виробів (табл. 4.4). Допускається разом з тим вищий вміст наповнювачів з одночасним коректуванням типу і дозування мила.

У комплект устаткування для виробництва неформової піногуми входять безперервний вспінювач, устаткування для желатинування і вулканізації, яке агрегується з моєчно-отжимним пристроєм і устаткуванням для сушки.

На рис. 4.27 представлена принципова схема устаткування для желатинування піни і вулканізації полімеру зажелатинованої піни при виробництві неформової піногуми.

Піну, отриману на вспінювачі безперервної дії 7, шлангом заливають на транспортер 2 агрегати желатинування і вулканізації. Як правило, застосовують стрічку транспортера з нержавіючої сталі. Транспортером може також служити матеріал, на якому утворюється шар піногуми (наприклад, килими на

Рис.4.27.Схема обладнання для желатинування піни і вулканізації полімеру при виробництві неформованої піногуми: 1- вспінювач неперервної дії; 2- транспортер; 3- ніж для калібровки товщини піни; 4- лампи інфрачервоного випромінення; 5- камера термообробки; 6- пристрій для смазки стрічки транспортера

Рис.4.28. Схема запобіжників бічного розтікання піни на обладнанні желатинування та вулканізації: 1- транспортер; 2- бічний запобіжник; 3- піна; 4- калібровочний ніж

підкладці з піногуми). Швидкість руху транспортера залежно від рецептури, товщини піногуми, способів термообробки може мінятися в межах 0,3...2,5 м/хв. Товщина залитої на транспортер піни калібрується ножем 3. Для запобігання бічному розтіканню піни використовують або обмежувачі, змонтовані на калібрувальному ножі, або пристрої, типу бічних обмежувачів, що рухаються з однаковою швидкістю із стрічкою основного транспортера (рис. 4.28).

Обмежувачі від бічного розтікання піни виготовляють з матеріалу з антиадгезійними властивостями по відношенню до латексних пін (наприклад, з фторопласту, полівінілхлориду та ін.).

Відкалібровану по товщині піну, що знаходиться між обмежувачами бічного розтікання, піддають нагріву за допомогою ламп інфрачервоного випромінювання 4 (рис. 4.27). Інфрачервоний обігрів обумовлює желатинування піни з утворенням поверхневої плівки, перешкоджаючої бічному розтіканню. Потім шар піни на транспортері поступає в камеру 5 (рис. 4.27), де в результаті термообробки завершується желатинування піни і відбувається вулканізація полімеру піни. Обігрів в камері може здійснюватися або гарячим повітрям з температурою 120...140°С, або пароповітряною сумішшю з температурою 100...105°С. При виході з камери 5 звулканізована піногума піддається промивці і сушці.

Разом з устаткуванням, принципова схема якого представлена на рис. 4.27, застосовують устаткування, що передбачає вулканізацію полімеру зажелатинованої піни в гарячій воді. В цьому випадку, після нагріву піни лампами інфрачервоного опромінювання і короткочасного нагріву в камері при температурі 60...80°С, зажелатиновану піну занурюють у ванну з гарячою водою з температурою 90...95°С. Після виходу з ванни звулканізовану пластину піногуми пропускають через віджимні валяння і транспортують на сушку.

Вулканізація у воді за рахунок кращих умов теплопередачі дозволяє скоротити тривалість процесу на 15...20%. Крім того, вулканізація у воді дозволяє відмовитися від промивки виробів.

Рис. 4.29. Схема устаткування для отримання безперервним методом пластини з піногуми з внутрішніми порожнинами: 1 - вспінювач безперервної дії; 2 - калібрувальний ніж; 3 - стрічка нижнього несучого транспортера; 4 - стрічка верхнього формуючого транспортера; 5 - камера желатинування і вулканізації

Існують також технологічні процеси виготовлення пластини з піногуми, яка має порожнини, аналогічні формовим виробам.

Один з варіантів цього процесу передбачає заливку піни між двох рухомих з однаковою швидкістю транспортерів, один з яких має формуючі металеві стрижні, розташовані по всій поверхні стрічки транспортера (рис. 4.29).

Проходячи камеру термообробки, піна, що знаходиться між транспортерами, желатинує. Потім зажелатинована піна продовжує рух на нижньому транспортері, а її полімер піддається вулканізації.

Інший варіант виготовлення аналогічної пластини з піногуми передбачає застосування в якості формуючого пристрою барабан, на поверхні якого змонтовані формуючі стрижні. Зажелатинована піна рухома на стрічці транспортера, поступає в зазор між несучим транспортером і формуючим барабаном, що обертається. Відформована піна поступає на вулканізацію. Вулканізація може здійснюватися або в камері в середовищі гарячого повітря, або у воді.

Дослідження температурних полів в піні в ході желатинування і вулканізації полімеру піни показали, що існуючі способи нагріву, описані вище, недостатньо ефективні і обумовлюють тривалі режими термообробки. Це пов'язано з відносно низькою теплопровідністю піни.

Рис. 4.30. Зміна температури піни при желатинуванні-вулканізації у формах різної висоти (а - 54 мм; б - 125 мм): Тf- температура гріючого середовища (гаряче повітря);ТІс – температура піни у внутрішньої поверхні форми; ТІІс - температура піни в центрі виробу

Як приклад на рис. 4.30 показана зміна температури піни при желатинуванні і вулканізації її полімеру у формах різної висоти.

З представлених даних виходить, що желатинування і вулканізація в різних точках виробу відбуваються при різних температурах, що змінюються в часі, причому із збільшенням товщини виробу, як і слід було чекати, перепад температур зростає.

Таке нерівномірне температурне поле, що характеризується значними, температурними перепадами, може привести при желатинуванні до локальних змін поверхневого натягу, в'язкості, деформації стінок бульбашок піни і виявиться причиною її руйнування.

З іншої сторони, це приводить до нерівномірної вулканізації і необхідності істотного збільшення тривалості вулканізації для забезпечення необхідного ступеня вулканізації внутрішніх шарів виробу.

Застосування форм, в кришці яких змонтовані металеві стрижні, зменшує перепади температур, але, як правило, не виключає їх повністю.

З теоретичної точки зору ефективним повинен бути нагрів за допомогою мікрохвильової енергії (СВЧ енергія з частотою понад 300 МГц). В цьому випадку латексна піна, що містить до 40% води, під впливом мікрохвильової енергії буде інтенсивно нагріватися. При цьому теплопровідність піни вже не гратиме істотної ролі, оскільки ступінь і швидкість нагріву визначатимуться потужністю джерела нагріву і полярністю вхідних до складу латексної композиції речовин, а не теплофізичними властивостями піни.

Тривалість желатинування-вулканізації піни у формовому оснащенні з діелектричного матеріалу при нагріві СВЧ енергією з частотою 800...2500 МГц, потужністю 1,5...2,3 кВт на 1 кг піни склала 6...8 хв.

Звичайні латексні композиції, вживані при виробництві піногуми за способом Данлоп (табл. 4.4), вспінювали до кратності 5,2...5,5 і заливали у форму з склопластика з внутрішніми розмірами 550 х 400 х 150 мм. Форму поміщали в мікрохвильову піч. Потужність СВЧ генератора складала 5 кВт, частота 2450 МГц, випромінювач був у формі рупора, з розмірами 250 х 150 мм. Тривалість желатинування-вулканізації склала 5...9 хвилин.

Температура форми після виїмки звулканізованого виробу складала 30...34°С, температура в центрі виробу – 73...75°С, на поверхні – 65...68°С. Проте як в Росії, так, мабуть, і за кордоном роботи по застосуванню СВЧ енергії для желатинування-вулканізації піни при виробництві піногуми не вийшли із стадії досвідчених і досвідчено-промислових випробувань. Одна з причин цього – економічна недоцільність переозброєння діючих виробництв в умовах відсутності зростання і навіть зниження об'ємів споживання піногуми.

Читайте також:

1. Вулканізація
2. Процес виготовлення піногуми без стадії желатинування піни
3. Регулювання властивостей полімеру латексу

Переглядів: 677