Biograafiad Omadused Analüüs

Vulkaniseerimise kineetika süsteemne analüüs. Erineva iseloomuga kummide vulkaniseerimise protsessi peamised seaduspärasused

Sergei G. Tihhomirov, Olga V. Karmanova, Juri V. Pjatakov, Aleksander A. Maslov Sisestage artikli pealkiri siia Sergei G. Tihhomirov, Olga V. Karmanova, Juri V. Pjatakov, Aleksandr A. Maslov VSUETi inglise bülletäänis /Proceedings of VSUET, 3, 06 Arvustage artikkel/vaateartikkel UDC 6.53 DOI: http://doi.org/0.094/30-0-06-3-93-99 Tarkvarapakett isotermilise vulkaniseerimise matemaatilise modelleerimise protsessi probleemide lahendamiseks Sergei G. Tihhomirov, Olga V. Karmanova, Juri V. Pjatakov, Aleksander A. Maslov [e-postiga kaitstud] [e-postiga kaitstud] [e-postiga kaitstud] [e-postiga kaitstud] Info- ja juhtimissüsteemide osakond, Voronež. olek un-t. ing. tech., Revolutsii Ave., 9, Voronež, Venemaa Orgaaniliste ühendite ja polümeeride töötlemise keemia ja keemilise tehnoloogia osakond, Voronež. olek un-t. ing. tech., Leninsky Ave., 4, Voronež, Venemaa Abstract. Lähtudes dieenkummide väävliga vulkaniseerimise üldistest seaduspärasustest, vaadeldakse mitmekomponentsete struktureerimissüsteemide abil tõhusa protsessi teostamise põhimõtteid. Märgitakse, et keeruliste ristsiduvate süsteemide toimemehhanismi kirjeldamist raskendab komponentide interaktsioonide mitmekesisus ja nende igaühe mõju vulkaniseerimise kineetikale, mis toob kaasa mitmesuguseid retseptilisi ja tehnoloogilisi tüsistusi. tehnoloogia ja mõjutab kummitoodete tootmise kvaliteeti ning tehnilisi ja majandusnäitajaid. Isotermilise vulkaniseerimise protsessi süsteemne analüüs viidi läbi tuntud teoreetiliste käsitluste põhjal ning hõlmas erinevate uurimismeetodite ja tehnikate integreerimist ühtseks omavahel seotud meetodite kogumiks. Vulkaniseerimise kineetika analüüsi käigus selgus, et vulkanisaatide ruumilise võrgustiku kujunemise parameetrid sõltuvad paljudest teguritest, mille hindamine nõuab erilist matemaatilist ja algoritmilist tuge. Uuritava objekti kihistumise tulemusena selgitati välja peamised allsüsteemid. Isotermilise vulkaniseerimise protsessi otseste ja pöördkineetiliste probleemide lahendamiseks on välja töötatud tarkvarapakett. Teabetugi "Isotermiline vulkaniseerimine" töötati välja rakendusprogrammide kujul isotermilise vulkaniseerimise protsessi matemaatiliseks modelleerimiseks ja on suunatud otseste ja pöördkineetiliste probleemide lahendamisele. Keemiliste transformatsioonide üldise skeemi täpsustamise probleemi lahendamisel kasutati universaalset mehhanismi, sealhulgas keemilisi kõrvalreaktsioone. Tarkvaratoode sisaldab numbrilisi algoritme diferentsiaalvõrrandisüsteemi lahendamiseks. Pöördkineetilise probleemi lahendamiseks kasutatakse soovitud parameetrite piirangute olemasolul funktsionaalsuse minimeerimise algoritme. Selle toote töö kirjeldamiseks on esitatud programmi loogiline plokkskeem. Antakse näide pöördkineetilise ülesande lahendamisest programmi abil. Väljatöötatud infotugi on realiseeritud C++ programmeerimiskeeles. Tegeliku vulkaniseerimisaine algkontsentratsiooni määramiseks kasutati universaalset sõltuvust, mis võimaldab kasutada mitmekomponentsete struktureerimissüsteemide erinevate omadustega mudelit Märksõnad: isotermiline vulkaniseerimine, matemaatiline modelleerimine, vulkaniseerimise kineetika skeem, infotugi Tarkvarapakett probleemide lahendamiseks. isotermilise kõvenemisprotsessi matemaatiline modelleerimine. Tihhomirov, Olga V. Karmanova, Juri V. Pjatakov, Aleksandr A. Maslov [e-postiga kaitstud] [e-postiga kaitstud] [e-postiga kaitstud] [e-postiga kaitstud] Info- ja juhtimissüsteemide osakond, Voroneži Riiklik Inseneritehnoloogiaülikool, Evolution Av., 9 Voronež, ussia Orgaaniliste ühendite ja polümeeride töötlemise osakond, Voroneži Riikliku Tehnoloogiaülikooli keemia ja keemilise tehnoloogia osakond, Leninski av., 4 Voronež, ussia Kokkuvõte. Väävli vulkaniseerimise üldseaduste alusel arutati dieenkummide efektiivse ristsidumise põhimõtteid, kasutades mitmekomponentseid aineid. Märgitakse, et keerukate ristsiduvate süsteemide toimemehhanismi kirjeldamist raskendab komponentide interaktsioonide mitmekesisus ja nende igaühe mõju kõvenemiskineetikale, mis toob kaasa mitmesuguseid tehnoloogilisi tüsistusi reaalses tehnoloogias ja mõjutab kummitoodete tootmise kvaliteeti ning tehnilisi ja majanduslikke näitajaid. Teadaolevate teoreetiliste lähenemisviiside põhjal viidi läbi isotermilise kõvenemisprotsessi süsteemne analüüs. See hõlmas erinevate tehnikate ja meetodite integreerimist ühte komplekti. Vulkaniseerimise kineetika analüüsi käigus selgus, et vulkanisatsioonide ruumilise ruudustiku parameetrite kujunemine sõltub paljudest teguritest, mille hindamine nõuab erilist matemaatilist ja algoritmilist tuge. Objekti kihistumise tulemusena tuvastati järgmised peamised alamsüsteemid. Töötati välja tarkvarapakett otseste ja pöördkineetiliste probleemide lahendamiseks isotermilise kõvendamise protsessi jaoks. Teabetugi Isotermiline vulkaniseerimine on isotermilise kõvenemise matemaatilise modelleerimise rakenduste komplekt. See on mõeldud otseste ja pöördkineetiliste probleemide lahendamiseks. Keemiliste transformatsioonide üldise skeemi selgitamise probleemi lahendamisel kasutati universaalset mehhanismi, sealhulgas sekundaarseid keemilisi reaktsioone. Pöördkineetilise ülesande lahendamiseks kasutati funktsionaalset minimeerimisalgoritmi tundmatute parameetrite piirangutega. Näitab programmi vooskeemi. Tutvustati näidet pöördkineetilise ülesande lahendamisest programmiga. Andmevara realiseeriti programmeerimiskeeles C++. Kõvendi algkontsentratsiooni määramiseks kasutati universaalset sõltuvust. See võimaldab kasutada mitmekomponentsete kõvendussüsteemide erinevate omadustega mudelit. teadlikke otsuseid. Märksõnad: isotermiline kõvenemine, matemaatiline modelleerimine, kõvenemise kineetika skeem, teabetarkvara Tsiteerimiseks Tikhomirov S.G., Karmanova O. V., Pjatakov Yu.V., Maslov A.A. Tarkvarakompleks isotermilise vulkaniseerimise protsessi matemaatilise modelleerimise ülesannete lahendamiseks Vestnik VGUIT. 06. 3. С 93 99. doi:0.094/30-0-06-3-93-99 Tsiteerimiseks Tihomirov S.G., Karmanova O.V., Pyatakov Yu.V., Maslov A.A Tarkvarapakett isotermilise voolu matemaatilise modelleerimise probleemide lahendamiseks kõvenemisprotsess. Vestnik VSUET. 06. nr 3 lk. 93 99 (uss.). doi:0,094/30-0-06-3-93-99 93

Vestnik VGUIT/Proceedings of VSUET, 3, 06 94 Sissejuhatus Tänaseks on kindlaks tehtud dieenkummide väävlivulkaniseerimise üldised seaduspärasused, mis põhinevad reaalsete elastomeeride vulkaniseerimisainete (DAV) olemasolul kompositsioonides. Mitmekomponentseid struktureerimissüsteeme kasutades protsessi efektiivse rakendamise põhimõtteid pole aga piisavalt uuritud. Nende toimemehhanismi kirjeldamist raskendab komponentide interaktsioonide mitmekesisus ja nende igaühe mõju vulkaniseerimise kineetikale. See toob kaasa erinevaid reaalse tehnoloogia ettekirjutusi ja tehnoloogilisi tüsistusi ning mõjutab kummitoodete tootmise kvaliteeti ning tehnilisi ja majanduslikke näitajaid. Vulkaniseerimise kineetika analüüs näitas, et senised lähenemisviisid selle kirjeldamisel põhinevad makromolekulide keemilistel reaktsioonidel vulkaniseerivate ainetega ning vulkanisaatorite ruumilise võrgustiku moodustamise parameetrid sõltuvad paljudest teguritest, mille mõju saab ainult hinnata spetsiaalse matemaatilise ja algoritmilise tarkvara abil. Uuringu efektiivsuse parandamiseks, regulatiivsetele nõuetele mittevastavate toodete tootmiseni viivate põhjuste väljaselgitamiseks, protsessi käigu ennustamiseks on vaja luua spetsiaalne tarkvara (SW). Käesoleva töö eesmärgiks on välja töötada tarkvarapakett isotermilise vulkaniseerimise protsessi otseste ja pöördkineetiliste probleemide lahendamiseks. Vulkaniseerimisprotsessi süsteemne analüüs Vulkaniseerimise, aga ka teiste keemiatööstuse protsesside [4] kirjeldamisel tuntud teoreetiliste lähenemiste ja nende praktilise rakendamise aspektide analüüs, võttes arvesse üksikute etappide iseärasusi, võimaldas analüüsida vulkaniseerimise, aga ka teiste keemiatööstuse protsesside kirjeldamise teoreetilist lähenemist [4] ja nende praktilise rakendamise aspekte. välja selgitada süsteemi üldised omadused ja protsesside põhimustrid ning määrata uurimissuunad, et saada uut teavet vulkaniseerimisviiside ja valmistoodete omaduste optimeerimise kohta. Süsteemianalüüs hõlmab erinevate teadusvaldkondade raames välja töötatud erinevate uurimismeetodite ja tehnikate (matemaatika, heuristiliste) integreerimist ühtseks omavahel seotud meetodite kogumiks. Protsessi mitmemõõtmeline analüüs võimaldas välja töötada uuringu üldstruktuuri (joonis). Uuritav objekt on nõrgalt struktureeritud, kuna sisaldab nii kvalitatiivseid elemente (elastomeerid, täiteained, protsessi tingimused) kui ka väheuuritud (mitmekomponentsed struktureerimissüsteemid, kontrollimatud häired), mis kipuvad domineerima. Üldstruktuuri koostis sisaldab elemente, mis vajavad teoreetiliselt põhjendamist (kineetiline mudel, soojus- ja massiülekande protsessid, režiimide optimeerimine, töötlemisprotsessid). Seega on lahenduste hindamiseks vaja välja selgitada kõik olemasolevad seosed ning interaktsioone arvesse võttes kindlaks teha nende mõju kogu süsteemi kui terviku käitumisele. Üldstruktuuri analüüs näitas, et vulkanisaatide mehaanilised omadused määravad makromolekulide keemilised reaktsioonid vulkaniseerivate ainetega ning vulkanisaatide ruumilise võrgustiku parameetrite hindamiseks on vaja välja töötada spetsiaalne matemaatiline ja algoritmiline tugi. Uuritava objekti kihistumise tulemusena tuvastati järgmised põhilised allsüsteemid:) keemiliste reaktsioonide kulgu kiirendavate termilise kõikumise nähtuste analüüs ja arvestus;) vulkaniseerimise kineetiline mudel; 3) vulkaniseerimisrežiimide optimeerimine, tagades vajalikud mehaanilised omadused. Isotermilise vulkaniseerimise protsessi matemaatiline modelleerimine Usaldusväärse teabe saamine elastomeeride ristsidumise protsesside kohta keeruliste struktureerimissüsteemide abil on tihedalt seotud vulkaniseerimisrežiimide projekteerimise, optimeerimise ja juhtimise probleemidega tööstuses. On teada, et üks traditsioonilisi viise vulkaniseerimise formaalse kineetika kirjeldamiseks on osade kaupa määratletud funktsioonide kasutamine protsessi üksikute etappide jaoks: induktsiooniperiood, struktureerimine ja tagasipööramine. Protsessi kui terviku kirjeldamine ja kineetiliste konstantide arvutamine toimub praegu ainult teatud tüüpi kummide ja vulkaniseerimissüsteemide puhul. Peamised järeldused protsessi kineetika kohta põhinevad mudelsüsteemidel, millel on elastomeeride madala molekulmassiga analoogid. Samas ei ole alati võimalik saadud kvantitatiivseid andmeid tootmisprotsessidele laiendada.

Vestnik VSUET/Proceedings of VSUET, 3, 06 Joonis. Elastomeeride vulkaniseerimisprotsessi uurimise skeem Joonis. Elastomeeride vulkaniseerimise õppeprotsessi skeem Tööstuslike kummide füüsikaliste ja mehaaniliste omaduste hindamine ettevõttes saadud andmete järgi on loomulikult progressiivne meetod vulkaniseerimisprotsessi modelleerimise probleemi lahendamisel, kuid nõuab ranget füüsikalise ja keemilise lähenemisviisi sisemine ühtsus arvutusalgoritmide ja -programmide uurimise ja arendamise igas etapis. Sellele küsimusele saab vastata ainult katsete hoolikalt läbiviimisel kavandatud kineetilisele mudelile vastava plaani järgi ja mudeli mitme alternatiivse versiooni arvutamisega. Selleks on vaja sõltumatut meetodit elastomeeri koostise struktureerimise eest vastutavate formaalsete reaktsioonimehhanismide arvu kindlaksmääramiseks. Traditsioonilised meetodid protsesside analüüsimiseks ajavaldkonnas ei võimalda sünergilise interaktsiooniga protsesse selgelt eraldada, mis omakorda ei võimalda neid kasutada tööstuslike kummide analüüsimisel. Keemiliste muunduste üldskeemi täpsustamise probleemi lahendamisel on otstarbekas lähtuda teatud mõttes maksimaalsest mehhanismist. Seetõttu sisaldab kineetiline skeem lisareaktsioone, mis kirjeldavad labiilsete polüsulfiidsidemete (Vu lab) moodustumist ja hävitamist, molekulisisest tsükliseerimist ja muid reaktsioone, mis viivad makromolekulide modifitseerumiseni, makroradikaali moodustumiseni ja selle reaktsiooni DAW suspensioonidega. Diferentsiaalvõrrandite süsteem (DE) protsessi etappide kaupa on järgmisel kujul: dca / dt k CA k4ca C *, dc / dt k CA kc k4ca C * k 8C *, dc * / dt k C k3 k5 k7 C * k C k C C, 6 VuLab 4 A * dcvust / dt k3 C *, dcvulab / dt k5c k6cvulab, dcc / dt k7 C *, dc * / dt k8c k 8C *, dc / dt k8 C. () 95

Vestnik VGUIT/Proceedings of VSUET, 3, 06 96 Algtingimused: 0 0 CA S8 AC Akt C ; C 0 0; C 0 0; * VuSt C 0 0; C 0 0; VuLab C C 0 C 0, * C 0 0; C0 4,95; kus ς, θ, η, koefitsiendid, väävli algkontsentratsioon, kiirendi algkontsentratsioon, θ aktivaatori (tsinkoksiid) algkontsentratsioon, [C (0)] η makroradikaalide algkontsentratsioon. Siin on A tegelik vulkaniseerija; Ristsiduvas prekursoris; B* selle aktiivne vorm; C intramolekulaarselt seotud väävel; VuSt, VuLab stabiilsed ja labiilsed vulkaniseerimisvõrgu sõlmed; kumm; * kummist makroradikaal termilise kõikumise lagunemise tulemusena; α, β, γ ja δ stöhhiomeetrilised koefitsiendid, k, k, k 8, k 9 (k 8) reaktsioonikiiruse konstandid, mis on seotud protsessi vastavate etappidega. Kineetika (DKK) otsene probleem on vulkaniseerimissõlmede kontsentratsiooni leidmine aja funktsioonina. PZK lahus redutseeritakse antud algtingimustel süsteemi DE () lahuseks. Vulkaniseerimisprotsessi kineetiline kõver määratakse pöördemomendi Mt suuruse järgi. Kineetika pöördprobleem (IKK) on reaktsioonikiiruse konstantide, stöhhiomeetriliste koefitsientide ja muutujate tuvastamise probleem süsteemis (). OZK lahendus viiakse läbi, minimeerides funktsionaalsed: k, t 8 8 M t M M M С min / max min Vu (), (3) M max, M min vastavalt koefitsiendi maksimaalsed ja minimaalsed väärtused. Mt, skaala Tarkvara kirjeldus Tarkvara "Isotermiline vulkaniseerimine" töötati välja rakendusprogrammide kogumina isotermilise vulkaniseerimise protsessi matemaatilise modelleerimisega seotud probleemide lahendamiseks. DE-süsteemi lahendamiseks pakub pakett numbrilisi meetodeid, sealhulgas: neljandat järku Runge-Kutta meetod; Adamsi meetod. Pöördkineetilise ülesande lahendus taandatakse reaktsioonikiiruse konstantide, stöhhiomeetriliste koefitsientide ja muutujate hindamisele DE () süsteemis. Tarkvarapaketi funktsionaalse () minimeerimiseks saab kasutaja äranägemisel kasutada järgmisi meetodeid: koordinaatide laskumine, Hook-Jeeves, Rosenbrock, Powell, Nelder-Mead, koordinaatide keskmistamine (kasutades juhuslikke otsinguelemente). Gradiendimeetodid (esimest järku): järsem laskumine, konjugeeritud suunad (Fletcher-Reeves), muutuv meetrika (Davidon-Fletcher-Powell), paralleelsed gradiendid (Zangwill). Joonisel on välja töötatud tarkvara plokkskeem. Reaktsioonikiiruse konstantide, võrrandite koefitsientide ja stöhhiomeetriliste koefitsientide tuvastamise protsess viiakse läbi mitmes etapis: reogrammide digiteerimine; pöördemomentide teisendamine kontsentratsioonideks; algkontsentratsioonide määramine; funktsionaalse miinimumi () pakkuvate konstantide nõutavate parameetrite väärtuste määramine. Reogramme saab digiteerida käsitsi või automaatselt, kasutades paketti integreeritud programmi GrDigit. Katseandmeid saab töödelda nii ühe mõõtmise kui ka komplekti (kuni 6 reogrammi) kohta. Pöördemomentide muundamine vulkaniseerimisvõrgu sõlmede kontsentratsioonis toimub järgmiselt: pöördemomentide väärtused teisendatakse tavalisteks ühikuteks: arb / M M M M M (4) vool min max min, seejärel teisendatakse tavapärased ühikud (mol) / kg), korrutades M arb mastaabiteguriga. Algkontsentratsioonid C ​​0 DAV määratakse järgmise valemi järgi: A 0 0 CA S8 AC Akt C (5)

Vestnik VSUET/Proceedings of VSUET, 3, 06 Joonis. Tarkvara plokkskeem Joonis. Struktuurne tarkvaraskeem Arendatud tarkvara aprobeerimine Lähteandmetena kasutati reomeetrilisi kõveraid, mis saadi järgmistel lähtetingimustel: Väävli kontsentratsiooni väärtus segus: = 0,0078 mol/kg Kiirendi kontsentratsioon: = 0,009 mol/kg. 3. Aktivaatori kontsentratsioon: θ = 0,00 mol/kg. Joonisel 3 on näidatud BCC lahendamise tulemusena saadud vulkaniseerimissõlmede kontsentratsiooni eksperimentaalsed ja arvutatud väärtused. Tabelis on näidatud reaktsioonikiiruse konstantide arvutatud väärtused, tabelis on toodud stöhhiomeetriliste koefitsientide ja mudeli parameetrite hinnangulised väärtused. Tabel Reaktsioonikiiruse konstantide väärtus k5,89 0-0 Joonis 3. Vulkaniseerimisruudustiku punktide kontsentratsioonide muutumine ajas Konstantide lähendus ja otsinguvahemik, mille järel valitakse optimeerimismeetod 97-4, 97

Bulletin of VSUET/Proceedings of VSUET, 3, 06 Kokkuvõte Vulkaniseerimise kirjelduse teoreetiliste käsitluste süstemaatilise analüüsi põhjal on täiustatud selle protsessi uurimise üldist plokkskeemi. Vulkaniseerimisprotsessi matemaatilist mudelit täiendatakse algtingimustega, mis on defineeritud kui vulkaniseeriva rühma komponentide algkontsentratsioonide funktsioonid. Pöördkineetilise probleemi lahendamiseks pakutakse välja täiendavad kriteeriumid mudeli kvaliteedile. Kummisegude vulkaniseerimise protsesside uurimisel mitmekomponentsete struktureerimissüsteemide abil teadusuuringute läbiviimiseks on välja töötatud tarkvaratoode. Kontrollpunktil on plokk-modulaarne struktuur, mis võimaldab seda laiendada ilma funktsionaalsust kaotamata. Selle moderniseerimise suunad on mitteisotermilise vulkaniseerimisrežiimi matemaatilise kirjelduse lisamine koos täiendava integreerimisega APCS-i vooluringi ekspertteabe- ja juhtimissüsteemina, mis annab soovitusi vulkaniseerimisprotsessi juhtimiseks ja otsuste tegemiseks. Tööd toetas rahaliselt riiklik ülesanne 04/ (number NIR 304) teemal "Toiduaine- ja keemiatööstuse multifunktsionaalsete kvaliteedikontrollisüsteemide süntees" KIRJANDUS Tikhomirov S.G., Bityukov V.K., Podkopaeva S.V., Khromykh E. BUT. ja muud juhtimisobjektide matemaatiline modelleerimine keemiatööstuses. Voronež: VSUIT, 0. 96 lk. Khaustov I.A. Polümeeride sünteesi juhtimine partiimeetodil, mis põhineb reaktsioonikomponentide osalisel tarnimisel // TSTU bülletään. 04. 4 (0) S. 787 79. 3 Khaustov I.A. Polümeeri lagunemisprotsessi juhtimine lahuses initsiaatori osakoormuse alusel Vestnik VGUIT. 04. 4. Lk 86 9. 4 V. K. Bitjukov, I. A. Khaustov ja A. A. Khvostov, Russ. jt Kontrollobjektina lahuses olevate polümeeride termiliselt oksüdatiivse lagunemise protsessi süsteemianalüüs Vestnik VGUIT. 04.3 lõige 6. Lk 6 66. 5 Karmanova O.V. Polüdieenide vulkaniseerimise füüsikalised ja keemilised alused ja aktiveerivad komponendid: dis. Dr tech. Teadused. Voronež, 0. 6 Molchanov V.I., Karmanova O.V., Tihhomirov S.G. Polüdieenide vulkaniseerimise kineetika modelleerimine Vestnik VGUIT. 03. Lk 4 45. 7 Hardis., Jessop J.L.P., Peters F.E., Kessler M.. Epoksüvaigu kõvenemise kineetika iseloomustus ja monitooring DSC-ga, aman-spektroskoopia ja DEA abil // Komposiit. 03. Osa A. V. 49. Lk 00 08. 8 Javadi M., Moghiman M., eza Erfanian M., Hosseini N. Numerical Investigation of Curing Process in eaction Injection Moulding of ubber for Quality Improvements // Key Engineering Materials. 0. V. 46 463. P. 06. EFEENCES Tihhomirov S.G., ityukov V.K. Podkopaeva S.V., Khromykh E.A. et al. Mathematicheskoe modelirovanie ob ektov upravleniya v khimicheskoi promyshlennosti Voronež, VSUET, 0, 96 lk. (Vene keeles). Khaustov I.A. Juhtimispolümeeri sünteesi partiiprotsess, mis põhineb reaktsioonikomponentide osavoolul. Vestnik TGTU 04, nr. 4(0), lk. 787 79. (vene keeles). 3 Khaustov I.A. Polümeeride lagunemise protsessi juhtimine lahuses, mis põhineb initsiaatori osakoormusel. Vestnik VGUIT 04, nr. 4, lk. 86 9 (vene keeles). 4 ityukov V.K., Khaustov I.A., Khvostov A.A. Kontrollobjektina lahuses olevate polümeeride termooksüdatiivse lagunemise süsteemanalüüs. Vestnik VGUIT 04, nr. 3 (6), lk. 6 66. (vene keeles). 5 Karmanova O.V. Fiziko-khimicheskie osnovy i aktiviruyushchie komponenty vulknizatsii polidienov Voronež, 0. (vene keeles). 6 Molchanov V.I., Karmanova O.V., Tihhomirov S.G. Vulkaniseerimise polüdieenide kineetika modelleerimine. Vestnik VGUIT 03, nr, lk. 4 45. (vene keeles). 7 Hardis., Jessop J.L.P., Peters F.E., Kessler M.. Epoksüvaigu kõvenemise kineetika iseloomustus ja monitooring DSC, amani spektroskoopia ja DEA abil. Komposiit, 03, osa A, kd. 49, lk. 00 08. 8 Javadi M., Moghiman M., eza Erfanian M., Hosseini N. Numerical Investigation of Curing Process in eaction Injection Molding of ubber for Quality Improvements. peamised insenerimaterjalid. 0, vol. 46463, lk. 06.98

VSUETi bülletään/Proceedings of VSUET, 3, 06 TEAVE AUTORIDE KOHTA Sergei T. Tikhomirov Professor, Info- ja juhtimissüsteemide osakond, Voroneži Riiklik Tehnoloogiaülikool, Revolution Ave., 9, Voronež, 394036, Venemaa, [e-postiga kaitstud] Olga V. Karmanova Voroneži Riikliku Tehnoloogiaülikooli orgaaniliste ühendite ja polümeeride töötlemise keemia ja keemilise tehnoloogia osakonna juhataja, professor, Leninski prospekt, 4, Voronež, 394000, Venemaa, [e-postiga kaitstud] Juri V. Pjatakov Voroneži Riikliku Tehnoloogiaülikooli info- ja juhtimissüsteemide osakonna dotsent, Revolution Ave., 9, Voronež, 394036, Venemaa, [e-postiga kaitstud] Aleksander A. Maslov Voroneži Riikliku Tehnoloogiaülikooli info- ja juhtimissüsteemide osakonna magistrant, 9 Revolution Avenue, Voronež, 394036, Venemaa, [e-postiga kaitstud] INFO AUTODE KOHTA Sergei G. Tihhomirov professor, Voroneži Riikliku Tehnoloogiaülikooli info- ja juhtimissüsteemide osakond, evolution Av., 9 Voronež, ussia, [e-postiga kaitstud] Olga V. Karmanova professor, osakonnajuhataja, keemia ja orgaaniliste ühendite ja polümeeride töötlemise keemiatehnoloogia osakonna juhataja, Voroneži Riiklik Tehnoloogiaülikool, Leninski av., 4 Voronež, ussia, [e-postiga kaitstud] Juri V. Pjatakov dotsent, Voroneži Riikliku Tehnoloogiaülikooli info- ja juhtimissüsteemide osakond, evolution Av., 9 Voronež, ussia, [e-postiga kaitstud] Aleksandr A. Maslov magistrant, info- ja juhtimissüsteemide osakond, Voroneži Riiklik Tehnoloogiaülikool, evolution Av., 9 Voronež, ussia, [e-postiga kaitstud] AUTORI KRITEERIUM Sergei T. Tihhomirov pakkus välja eksperimendi läbiviimise metoodika ja korraldas tootmiskatsed Aleksander A. Maslov vaatas läbi uuritava probleemi kohta kirjanduse, viis läbi katse, teostas arvutused Olga V. Karmanova konsultatsioon uuringu käigus Juri V. Pjatakov kirjutas käsikirja, parandas seda enne toimetusele esitamist ja vastutab plagiaadi eest HUVIDE KONFLIKTI Autorid ei kinnita, et huvide konflikti ei esine. JÄRGS Sergei G. Tihhomirov pakkus välja eksperimendi skeemi ja korraldas tootmiskatsed Aleksandr A. Maslov uuris probleemi uurimist käsitlevat kirjandust, viis läbi eksperimendi, tegi arvutusi Olga V. Karmanova konsultatsioon uuringu käigus Juri V. Pjatakov kirjutas käsikiri, parandage see enne toimetamiseks esitamist ja vastutab plagiaadi eest HUVIDE KONFLIKT Autorid kinnitavad, et huvide konflikti ei ole. VÕETUD 7.07.06 VÕETUD 7.7.06 VÕETUD 08.06.06 VÕETUD 8..06 99

Peamised kummide vulkaniseerimise meetodid. Kummitehnoloogia peamise keemilise protsessi - vulkaniseerimise - läbiviimiseks kasutatakse vulkaniseerivaid aineid. Vulkaniseerimisprotsessi keemia seisneb ruumilise võrgustiku moodustamises, mis hõlmab lineaarseid või hargnenud kummist makromolekule ja ristsidemeid. Tehnoloogiliselt seisneb vulkaniseerimine kummisegu töötlemises normaaltemperatuuril kuni 220 °C rõhu all ja harvemini ilma selleta.

Enamikul juhtudel viiakse tööstuslik vulkaniseerimine läbi vulkaniseerimissüsteemidega, mis sisaldavad vulkaniseerivat ainet, kiirendeid ja vulkaniseerimisaktivaatoreid ning aitavad kaasa ruumilise võrgu moodustumise protsesside tõhusamale kulgemisele.

Kummi ja vulkaniseeriva aine keemilise koostoime määrab kummi keemiline aktiivsus, s.o. selle ahelate küllastamatuse aste, funktsionaalrühmade olemasolu.

Küllastumata kummide keemiline aktiivsus on tingitud kaksiksideme olemasolust peaahelas ja vesinikuaatomite suurenenud liikuvusest kaksiksidemega külgnevates -metüleenrühmades. Seetõttu saab küllastumata kummid vulkaniseerida kõigi ühenditega, mis interakteeruvad kaksiksideme ja selle naaberrühmadega.

Peamine küllastumata kummide vulkaniseerija on väävel, mida kasutatakse tavaliselt vulkaniseeriva süsteemina koos kiirendite ja nende aktivaatoritega. Lisaks väävlile võib kasutada orgaanilisi ja anorgaanilisi peroksiide, alküülfenoolformaldehüüdvaikusid (AFFS), diasoühendeid ja polühaloidseid ühendeid.

Küllastunud kummide keemiline aktiivsus on oluliselt madalam kui küllastumata, seetõttu tuleb vulkaniseerimiseks kasutada väga reaktiivseid aineid, näiteks erinevaid peroksiide.

Küllastumata ja küllastunud kummide vulkaniseerimine võib toimuda mitte ainult keemiliste vulkaniseerivate ainete juuresolekul, vaid ka füüsikaliste mõjude mõjul, mis käivitavad keemilised muutused. Need on suure energiaga kiirgus (kiirgusvulkaniseerimine), ultraviolettkiirgus (fotovulkaniseerimine), pikaajaline kokkupuude kõrgete temperatuuridega (termiline vulkaniseerimine), lööklained ja mõned muud allikad.

Funktsionaalrühmi sisaldavaid kummisid saab nendes rühmades vulkaniseerida ristsiduvate ainetega, mis interakteeruvad funktsionaalrühmadega.

Vulkaniseerimisprotsessi peamised seaduspärasused. Sõltumata kummi tüübist ja kasutatavast vulkaniseerimissüsteemist tekivad vulkaniseerimisprotsessi käigus mõned iseloomulikud muutused materjali omadustes:

    Kummisegu plastilisus väheneb järsult, ilmnevad vulkanisaatide tugevus ja elastsus. Seega ei ületa NC-põhise toorkummisegu tugevus 1,5 MPa ja vulkaniseeritud materjali tugevus vähemalt 25 MPa.

    Kummi keemiline aktiivsus on oluliselt vähenenud: küllastumata kummides väheneb kaksiksidemete arv, küllastunud kummides ja funktsionaalrühmadega kummides aktiivsete tsentrite arv. See suurendab vulkanisaadi vastupidavust oksüdatiivsetele ja muudele agressiivsetele mõjudele.

    Suurendab vulkaniseeritud materjali vastupidavust madalatele ja kõrgetele temperatuuridele. Seega kõveneb NC temperatuuril 0ºС ja muutub +100ºС juures kleepuvaks, samas kui vulkanisaat säilitab tugevuse ja elastsuse temperatuurivahemikus -20 kuni +100ºС.

Selline materjali omaduste muutumise iseloom vulkaniseerimisel viitab ühemõtteliselt struktureerimisprotsesside toimumisele, mis lõppevad kolmemõõtmelise ruumilise ruudustiku moodustumisega. Selleks, et vulkanisaat säilitaks elastsuse, peavad ristsidemed olema piisavalt haruldased. Näiteks NC puhul säilib ahela termodünaamiline paindlikkus, kui peaahela 600 süsinikuaatomi kohta tekib üks ristside.

Vulkaniseerimisprotsessi iseloomustavad ka mõned üldised omaduste muutumise mustrid, mis sõltuvad vulkaniseerimisajast konstantsel temperatuuril.

Kuna segude viskoossusomadused muutuvad kõige olulisemalt, kasutatakse vulkaniseerimise kineetika uurimiseks nihke-rotatsiooniviskosimeteid, eriti Monsanto reomeetreid. Need seadmed võimaldavad erinevate nihkejõududega 12–360 minuti jooksul uurida vulkaniseerimisprotsessi temperatuuril 100–200ºС. Seadme salvesti kirjutab välja pöördemomendi sõltuvuse vulkaniseerimisajast konstantsel temperatuuril, s.o. vulkaniseerimise kineetiline kõver, millel on S-kuju ja mitu protsessi etappidele vastavat lõiku (joonis 3).

Vulkaniseerimise esimest etappi nimetatakse induktsiooniperioodiks, kõrbemise etapiks või eelvulkaniseerimise etapiks. Selles etapis peab kummisegu jääma vedelaks ja täitma hästi kogu vormi, mistõttu selle omadusi iseloomustab minimaalne nihkemoment M min (minimaalne viskoossus) ja aeg t s, mille jooksul nihkemoment suureneb 2 ühiku võrra võrreldes minimaalsega. .

Induktsiooniperioodi kestus sõltub vulkaniseerimissüsteemi aktiivsusest. Ühe või teise t s väärtusega vulkaniseerimissüsteemi valiku määrab toote mass. Vulkaniseerimisel kuumutatakse materjal esmalt vulkaniseerimistemperatuurini ning kummi madala soojusjuhtivuse tõttu on kuumutamisaeg võrdeline toote massiga. Sel põhjusel tuleks suure massiga toodete vulkaniseerimiseks valida vulkaniseerimissüsteemid, mis tagavad piisavalt pika induktsiooniperioodi, ja vastupidi väikese massiga toodete puhul.

Teist etappi nimetatakse peamiseks vulkaniseerimisperioodiks. Induktsiooniperioodi lõpus akumuleeruvad aktiivsed osakesed kummisegu massi, põhjustades kiiret struktureerumist ja vastavalt pöördemomendi suurenemist kuni teatud maksimumväärtuseni M max. Teise etapi läbimine ei ole aga mitte M max saavutamise aeg, vaid M 90-le vastav aeg t 90 . See hetk määratakse valemiga

M 90 \u003d 0,9 M + M min,

kus M – pöördemomendi erinevus (M=M max – M min).

Aeg t 90 on optimaalne vulkaniseerimine, mille väärtus sõltub vulkaniseeriva süsteemi aktiivsusest. Kõvera kalle põhiperioodil iseloomustab vulkaniseerumise kiirust.

Protsessi kolmandat etappi nimetatakse ülevulkaniseerimise etapiks, mis enamikul juhtudel vastab kineetilisel kõveral püsivate omadustega horisontaalsele lõigule. Seda tsooni nimetatakse vulkaniseerimise platool. Mida laiem on platoo, seda vastupidavam on segu ülevulkaniseerumisele.

Platoo laius ja kõvera edasine kulg sõltuvad peamiselt kummi keemilisest olemusest. Küllastumata lineaarsete kummide, nagu NK ja SKI-3 puhul ei ole platoo lai ja siis toimub riknemine, s.t. kõvera kalle (joon. 3, kõver a). Omaduste halvenemise protsessi ülevulkaniseerimise etapis nimetatakse tagasipöördumine. Taastumise põhjuseks on mitte ainult põhikettide, vaid ka moodustunud ristsidemete hävimine kõrge temperatuuri mõjul.

Küllastunud ja hargnenud struktuuriga küllastumata kummide puhul (märkimisväärne hulk kaksiksidemeid küljel 1,2-ühikut) muutuvad omadused ülevulkaniseerimise tsoonis ebaoluliselt, mõnel juhul isegi paranevad (joon. 3, kõverad b ja sisse), kuna külglülide kaksiksidemete termilise oksüdatsiooniga kaasneb täiendav struktureerimine.

Kummisegude käitumine ülevulkaniseerimisetapis on oluline massiivsete toodete, eriti autorehvide tootmisel, kuna reversiooni tõttu võib tekkida väliskihtide ülevulkaniseerimine ja sisemiste alavulkaniseerimine. Sel juhul on vaja vulkaniseerimissüsteeme, mis tagaksid rehvi ühtlaseks kuumutamiseks pika induktsiooniperioodi, suure kiiruse põhiperioodil ja laia vulkaniseerimise platoo revulkaniseerimise etapis.

3.2. Väävli vulkaniseerimissüsteemid küllastumata kummidele

Väävli kui vulkaniseeriva ainena omadused. Loodusliku kautšuki väävliga vulkaniseerimise protsessi avastas 1839. aastal C. Goodyear ja iseseisvalt 1843. aastal G. Gencock.

Vulkaniseerimiseks kasutatakse looduslikku jahvatatud väävlit. Elementaarsel väävlil on mitu kristallilist modifikatsiooni, millest ainult α-modifikatsioon on kummis osaliselt lahustuv. Just seda modifikatsiooni, mille sulamistemperatuur on 112,7 ºС, kasutatakse vulkaniseerimisel. -vormi molekulid on kaheksaliikmeline tsükkel S 8, mille keskmine aktiveerimisenergia tsükli purunemisel E act = 247 kJ/mol.

See on üsna suur energia ja väävlitsükli lõhenemine toimub ainult temperatuuril 143ºС ja kõrgemal. Temperatuuridel alla 150ºС toimub väävlitsükli heterolüütiline või ioonne lagunemine koos vastava väävlibiiooni moodustumisega ning temperatuuril 150ºС ja kõrgemal S-tsükli homolüütiline (radikaalne) lagunemine koos väävli diradikaalide moodustumisega:

t150ºС S 8 → S + - S 6 - S - → S 8 + -

t150ºС S 8 →Sֹ–S 6 –Sֹ→S 8 ֹֹ.

Biradicals S 8 ·· lagunevad kergesti väiksemateks kildudeks: S 8 ֹֹ→S х ֹֹ + S 8-х ֹֹ.

Saadud väävli bioioonid ja biradikaalid interakteeruvad seejärel kummi makromolekulidega kas kaksiksideme või α-metüleen süsinikuaatomi kohas.

Väävlitsükkel võib laguneda ka temperatuuril alla 143ºС, kui süsteemis on aktiivseid osakesi (katioonid, anioonid, vabad radikaalid). Aktiveerimine toimub vastavalt skeemile:

S 8 + A + → A - S - S 6 - S +

S 8 + B – → B – S – S 6 –

S8 + Rֹ → R - S - S 6 - Sֹ.

Sellised aktiivsed osakesed esinevad kummisegus, kui kasutatakse vulkaniseerimiskiirendite ja nende aktivaatoritega vulkaniseerimissüsteeme.

Pehme plastkummi muutmiseks kõvaks elastseks kummiks piisab väikesest kogusest väävlist - 0,10,15 massiprotsenti. Tegelikud väävliannused jäävad aga vahemikku 12,5 kuni 35 wt.h. 100 wt.h kohta. kumm.

Väävli lahustuvus kummis on piiratud, mistõttu väävli annus sõltub sellest, millisel kujul see kummiühendis jaotub. Reaalsetes annustes on väävel sulatilkade kujul, mille pinnalt väävlimolekulid difundeeruvad kummimassi.

Kummisegu valmistamine toimub kõrgendatud temperatuuril (100-140ºС), mis suurendab väävli lahustuvust kummis. Seetõttu hakkab segu jahutamisel, eriti selle suurte annuste korral, vaba väävel kummisegu pinnale difundeeruma õhukese kile või väävlikatte moodustumisega. Seda protsessi tehnoloogias nimetatakse pleekimiseks või higistamiseks. Õitsemine vähendab harva toorikute kleepuvust, seetõttu töödeldakse toorikuid enne kokkupanemist pinna värskendamiseks bensiiniga. See halvendab komplekteerijate töötingimusi ning suurendab tootmise tule- ja plahvatusohtu.

Eriti terav on pleekimise probleem teraskoortrehvide tootmisel. Sel juhul suurendatakse metalli ja kummi vahelise sideme tugevuse suurendamiseks S annust 5 massitunnini. Selliste koostiste pleekimise vältimiseks tuleks kasutada spetsiaalset modifikatsiooni - niinimetatud polümeerset väävlit. See on -vorm, mis tekib -vormi kuumutamisel temperatuurini 170ºС. Sellel temperatuuril toimub sulandi viskoossuse järsk hüpe ja tekib polümeerne väävel S n, kus n on üle 1000. Maailmapraktikas kasutatakse polümeerse väävli erinevaid modifikatsioone, mida tuntakse kaubamärgi "cristex" all. .

Väävli vulkaniseerimise teooriad. Väävli vulkaniseerimise protsessi selgitamiseks on esitatud keemilisi ja füüsikalisi teooriaid. 1902. aastal esitas Weber esimese keemilise vulkaniseerimise teooria, mille elemendid on säilinud tänapäevani. Ekstraheerides NK ja väävli interaktsiooni produkti, leidis Weber, et osa sisse viidud väävlist ei ekstraheerita. Seda osa nimetas ta seotuks ja eraldatud osa vabaks väävliks. Seotud ja vaba väävli koguse summa oli võrdne kummi sisse viidud väävli koguhulgaga: S kokku =S vaba +S side. Weber tutvustas ka vulkaniseerimiskoefitsiendi mõistet kui seotud väävli ja kummi koguse suhet kummisegu koostises (A): K vulk \u003d S side / A.

Weberil õnnestus eraldada polüsulfiid (C 5 H 8 S) n isopreeni ühikute kaksiksidemetele väävli molekulisisese lisamise produktina. Seetõttu ei suutnud Weberi teooria seletada vulkaniseerimise tagajärjel tekkinud tugevuse suurenemist.

1910. aastal esitas Oswald vulkaniseerimise füüsikalise teooria, mis selgitas vulkaniseerimise mõju kummi ja väävli vahelise füüsikalise adsorptsiooni interaktsiooniga. Selle teooria kohaselt tekivad kummisegus kummi-väävli kompleksid, mis interakteeruvad üksteisega ka adsorptsioonijõudude toimel, mis toob kaasa materjali tugevuse suurenemise. Adsorptsiooniga seotud väävel tuleks aga vulkanisaadist täielikult ekstraheerida, mida reaalsetes tingimustes ei täheldatud ning kõikides edasistes uuringutes hakkas domineerima vulkaniseerimise keemiline teooria.

Keemiateooria (sillateooria) peamised tõendid on järgmised väited:

Väävliga vulkaniseeritakse ainult küllastumata kummid;

Väävel interakteerub küllastumata kummimolekulidega, moodustades erinevat tüüpi kovalentseid ristsidemeid (sildu), st. seotud väävli moodustumisega, mille kogus on võrdeline kummi küllastamatusega;

Vulkaniseerimisprotsessiga kaasneb termiline efekt, mis on võrdeline lisatud väävli kogusega;

Vulkaniseerimisel on temperatuuritegur umbes 2, s.o. lähedal keemilise reaktsiooni temperatuurikoefitsiendile üldiselt.

Väävli vulkaniseerimise tagajärjel tekkiv tugevuse suurenemine toimub tänu süsteemi struktureerimisele, mille tulemusena moodustub kolmemõõtmeline ruumiline ruudustik. Olemasolevad väävli vulkaniseerimissüsteemid võimaldavad sünteesida praktiliselt igat tüüpi ristsidemeid, muuta vulkaniseerimiskiirust ja vulkanisaadi lõplikku struktuuri. Seetõttu on väävel endiselt kõige populaarsem küllastumata kummide ristsiduja.

Peamised kummide vulkaniseerimise meetodid. Kummitehnoloogia peamise keemilise protsessi - vulkaniseerimise - läbiviimiseks kasutatakse vulkaniseerivaid aineid. Vulkaniseerimisprotsessi keemia seisneb ruumilise võrgustiku moodustamises, mis hõlmab lineaarseid või hargnenud kummist makromolekule ja ristsidemeid. Tehnoloogiliselt seisneb vulkaniseerimine kummisegu töötlemises normaaltemperatuuril kuni 220 °C rõhu all ja harvemini ilma selleta.

Enamikul juhtudel viiakse tööstuslik vulkaniseerimine läbi vulkaniseerimissüsteemidega, mis sisaldavad vulkaniseerivat ainet, kiirendeid ja vulkaniseerimisaktivaatoreid ning aitavad kaasa ruumilise võrgu moodustumise protsesside tõhusamale kulgemisele.

Kummi ja vulkaniseeriva aine keemilise koostoime määrab kummi keemiline aktiivsus, s.o. selle ahelate küllastamatuse aste, funktsionaalrühmade olemasolu.

Küllastumata kummide keemiline aktiivsus on tingitud kaksiksideme olemasolust peaahelas ja vesinikuaatomite suurenenud liikuvusest kaksiksidemega külgnevates a-metüleenrühmades. Seetõttu saab küllastumata kummid vulkaniseerida kõigi ühenditega, mis interakteeruvad kaksiksideme ja selle naaberrühmadega.

Peamine küllastumata kummide vulkaniseerija on väävel, mida kasutatakse tavaliselt vulkaniseeriva süsteemina koos kiirendite ja nende aktivaatoritega. Lisaks väävlile võib kasutada orgaanilisi ja anorgaanilisi peroksiide, alküülfenoolformaldehüüdvaikusid (AFFS), diasoühendeid ja polühaloidseid ühendeid.

Küllastunud kummide keemiline aktiivsus on oluliselt madalam kui küllastumata, seetõttu tuleb vulkaniseerimiseks kasutada väga reaktiivseid aineid, näiteks erinevaid peroksiide.

Küllastumata ja küllastunud kummide vulkaniseerimine võib toimuda mitte ainult keemiliste vulkaniseerivate ainete juuresolekul, vaid ka füüsikaliste mõjude mõjul, mis käivitavad keemilised muutused. Need on suure energiaga kiirgus (kiirgusvulkaniseerimine), ultraviolettkiirgus (fotovulkaniseerimine), pikaajaline kokkupuude kõrgete temperatuuridega (termiline vulkaniseerimine), lööklained ja mõned muud allikad.

Funktsionaalrühmi sisaldavaid kummisid saab nendes rühmades vulkaniseerida ristsiduvate ainetega, mis interakteeruvad funktsionaalrühmadega.

Vulkaniseerimisprotsessi peamised seaduspärasused. Sõltumata kummi tüübist ja kasutatavast vulkaniseerimissüsteemist tekivad vulkaniseerimisprotsessi käigus mõned iseloomulikud muutused materjali omadustes:

· Vähendab dramaatiliselt kummisegu plastilisust, tekib vulkanisaatide tugevus ja elastsus. Seega ei ületa NC-põhise toorkummisegu tugevus 1,5 MPa ja vulkaniseeritud materjali tugevus vähemalt 25 MPa.

· Kummi keemiline aktiivsus väheneb oluliselt: küllastumata kummides väheneb kaksiksidemete arv, küllastunud kummides ja funktsionaalrühmadega kummides aktiivsete tsentrite arv. See suurendab vulkanisaadi vastupidavust oksüdatiivsetele ja muudele agressiivsetele mõjudele.

· Suureneb vulkaniseeritud materjali vastupidavus madalate ja kõrgete temperatuuride toimele. Niisiis kõveneb NC temperatuuril 0ºС ja muutub +100ºС juures kleepuvaks, samas kui vulkanisaat säilitab tugevuse ja elastsuse temperatuurivahemikus -20 kuni +100ºС.

Selline materjali omaduste muutumise iseloom vulkaniseerimisel viitab ühemõtteliselt struktureerimisprotsesside toimumisele, mis lõppevad kolmemõõtmelise ruumilise ruudustiku moodustumisega. Selleks, et vulkanisaat säilitaks elastsuse, peavad ristsidemed olema piisavalt haruldased. Näiteks NC puhul säilib ahela termodünaamiline paindlikkus, kui peaahela 600 süsinikuaatomi kohta tekib üks ristside.

Vulkaniseerimisprotsessi iseloomustavad ka mõned üldised omaduste muutumise mustrid, mis sõltuvad vulkaniseerimisajast konstantsel temperatuuril.

Kuna segude viskoossusomadused muutuvad kõige olulisemalt, kasutatakse vulkaniseerimise kineetika uurimiseks nihke-rotatsiooniviskosimeteid, eriti Monsanto reomeetreid. Need seadmed võimaldavad erinevate nihkejõududega 12–360 minuti jooksul uurida vulkaniseerimisprotsessi temperatuuril 100–200ºС. Seadme salvesti kirjutab välja pöördemomendi sõltuvuse vulkaniseerimisajast konstantsel temperatuuril, s.o. vulkaniseerimise kineetiline kõver, millel on S-kuju ja mitu protsessi etappidele vastavat lõiku (joonis 3).

Vulkaniseerimise esimest etappi nimetatakse induktsiooniperioodiks, kõrbemise etapiks või eelvulkaniseerimise etapiks. Selles etapis peab kummisegu jääma vedelaks ja täitma hästi kogu vormi, mistõttu selle omadusi iseloomustab minimaalne nihkemoment M min (minimaalne viskoossus) ja aeg t s, mille jooksul nihkemoment suureneb 2 ühiku võrra võrreldes minimaalsega. .

Induktsiooniperioodi kestus sõltub vulkaniseerimissüsteemi aktiivsusest. Ühe või teise t s väärtusega vulkaniseerimissüsteemi valiku määrab toote mass. Vulkaniseerimisel kuumutatakse materjal esmalt vulkaniseerimistemperatuurini ning kummi madala soojusjuhtivuse tõttu on kuumutamisaeg võrdeline toote massiga. Sel põhjusel tuleks suure massiga toodete vulkaniseerimiseks valida vulkaniseerimissüsteemid, mis tagavad piisavalt pika induktsiooniperioodi, ja vastupidi väikese massiga toodete puhul.

Teist etappi nimetatakse peamiseks vulkaniseerimisperioodiks. Induktsiooniperioodi lõpus akumuleeruvad aktiivsed osakesed kummisegu massi, põhjustades kiiret struktureerumist ja vastavalt pöördemomendi suurenemist kuni teatud maksimumväärtuseni M max. Teise etapi läbimine ei ole aga mitte M max saavutamise aeg, vaid M 90-le vastav aeg t 90 . See hetk määratakse valemiga

M 90 \u003d 0,9 DM + M min,

kus DM on pöördemomendi erinevus (DM=M max - M min).

Aeg t 90 on optimaalne vulkaniseerimine, mille väärtus sõltub vulkaniseeriva süsteemi aktiivsusest. Kõvera kalle põhiperioodil iseloomustab vulkaniseerumise kiirust.

Protsessi kolmandat etappi nimetatakse ülevulkaniseerimise etapiks, mis enamikul juhtudel vastab kineetilisel kõveral püsivate omadustega horisontaalsele lõigule. Seda tsooni nimetatakse vulkaniseerimise platool. Mida laiem on platoo, seda vastupidavam on segu ülevulkaniseerumisele.

Platoo laius ja kõvera edasine kulg sõltuvad peamiselt kummi keemilisest olemusest. Küllastumata lineaarsete kummide, nagu NK ja SKI-3 puhul ei ole platoo lai ja siis toimub riknemine, s.t. kõvera kalle (joon. 3, kõver a). Omaduste halvenemise protsessi ülevulkaniseerimise etapis nimetatakse tagasipöördumine. Taastumise põhjuseks on mitte ainult põhikettide, vaid ka moodustunud ristsidemete hävimine kõrge temperatuuri mõjul.

Küllastunud ja hargnenud struktuuriga küllastumata kummide puhul (märkimisväärne hulk kaksiksidemeid küljel 1,2-ühikut) muutuvad omadused ülevulkaniseerimise tsoonis ebaoluliselt, mõnel juhul isegi paranevad (joon. 3, kõverad b ja sisse), kuna külglülide kaksiksidemete termilise oksüdatsiooniga kaasneb täiendav struktureerimine.

Kummisegude käitumine ülevulkaniseerimisetapis on oluline massiivsete toodete, eriti autorehvide tootmisel, kuna reversiooni tõttu võib tekkida väliskihtide ülevulkaniseerimine ja sisemiste alavulkaniseerimine. Sel juhul on vaja vulkaniseerimissüsteeme, mis tagaksid rehvi ühtlaseks kuumutamiseks pika induktsiooniperioodi, suure kiiruse põhiperioodil ja laia vulkaniseerimise platoo revulkaniseerimise etapis.

Looduslik kautšuk ei sobi alati osade valmistamiseks. Selle põhjuseks on asjaolu, et selle loomulik elastsus on väga madal ja sõltub suuresti välistemperatuurist. 0 lähedasel temperatuuril muutub kumm kõvaks või kui seda veelgi alla lasta, muutub see hapraks. Temperatuuril umbes + 30 kraadi hakkab kumm pehmenema ja läheb edasisel kuumutamisel sulamisolekusse. Taasjahutamisel ei taasta see oma esialgseid omadusi.

Kummi vajalike töö- ja tehniliste omaduste tagamiseks lisatakse kummile erinevaid aineid ja materjale - tahma, kriiti, pehmendajaid jne.

Praktikas kasutatakse mitmeid vulkaniseerimismeetodeid, kuid neid ühendab üks asi - tooraine töötlemine vulkaniseerimisväävliga. Mõned õpikud ja määrused ütlevad, et väävliühendeid võib kasutada vulkaniseerivate ainetena, kuid tegelikult saab neid selliseks pidada vaid seetõttu, et need sisaldavad väävlit. Vastasel juhul võivad need mõjutada vulkaniseerumist täpselt nagu teised ained, mis ei sisalda väävliühendeid.

Mõni aeg tagasi tehti uuringuid kummi töötlemise kohta orgaaniliste ühendite ja teatud ainetega, näiteks:

  • fosfor;
  • seleen;
  • trinitrobenseen ja mitmed teised.

Kuid uuringud on näidanud, et neil ainetel pole vulkaniseerimisel praktilist väärtust.

Vulkaniseerimisprotsess

Kummi vulkaniseerimise protsessi saab jagada külmaks ja kuumaks. Esimese võib jagada kahte tüüpi. Esimene hõlmab poolkloriidväävli kasutamist. Selle aine abil vulkaniseerimise mehhanism näeb välja selline. Looduslikust kautšukist valmistatud detail asetatakse selle aine aurudesse (S2Cl2) või selle lahusesse, mis on valmistatud mõne lahusti baasil. Lahusti peab vastama kahele nõudele:

  1. See ei tohi reageerida väävelpoolkloriidiga.
  2. See peaks kummi lahustama.

Reeglina võib lahustina kasutada süsinikdisulfiidi, bensiini ja mitmeid teisi. Väävelhemikloriidi olemasolu vedelikus takistab kummi lahustumist. Selle protsessi põhiolemus on kummi küllastamine selle kemikaaliga.

S2Cl2 osalusel vulkaniseerimisprotsessi kestus määrab valmistoote tehnilised omadused, sealhulgas elastsuse ja tugevuse.

Vulkaniseerimisaeg 2% lahuses võib olla mitu sekundit või minutit. Kui protsess hilineb ajaliselt, võib tekkida nn ülevulkaniseerimine, see tähendab, et toorikud kaotavad oma plastilisuse ja muutuvad väga rabedaks. Kogemused näitavad, et toote paksusega üks millimeeter võib vulkaniseerimisoperatsiooni läbi viia mitu sekundit.

See vulkaniseerimistehnoloogia on optimaalne lahendus õhukese seinaga detailide – torude, kindade jms – töötlemiseks. Kuid sel juhul on vaja rangelt jälgida töötlemisrežiime, vastasel juhul võib osade ülemine kiht vulkaniseerida rohkem kui sisemised kihid.

Vulkaniseerimisoperatsiooni lõpus tuleb saadud osi pesta kas vee või leeliselise lahusega.

On olemas teine ​​külmvulkaniseerimise meetod. Õhukese seinaga kummist toorikud asetatakse SO2-ga küllastunud atmosfääri. Teatud aja möödudes viiakse toorikud kambrisse, kus pumbatakse H2S (vesiniksulfiid). Toorikute kokkupuuteaeg sellistes kambrites on 15 - 25 minutit. Sellest ajast piisab vulkaniseerimise lõpuleviimiseks. Seda tehnoloogiat kasutatakse edukalt liimitud vuukide töötlemiseks, mis annab neile suure tugevuse.

Spetsiaalseid kumme töödeldakse sünteetiliste vaikude abil, nende abil vulkaniseerimine ei erine ülalkirjeldatust.

Kuum vulkaniseerimine

Sellise vulkaniseerimise tehnoloogia on järgmine. Vormitud toorkummile lisatakse teatud kogus väävlit ja spetsiaalseid lisandeid. Väävli maht peaks reeglina jääma vahemikku 5–10%, lõplik arv määratakse tulevase osa eesmärgi ja kõvaduse põhjal. Lisaks väävlile lisatakse 20 - 50% väävlit sisaldavat nn sarvkummi (eboniiti). Järgmisel etapil moodustatakse saadud materjalist toorikud ja kuumutatakse, s.o. kõvenemine.

Kuumutamine toimub erinevate meetoditega. Toorikud asetatakse metallvormidesse või rullitakse kangaks. Saadud struktuurid asetatakse ahju, mis on kuumutatud temperatuurini 130–140 kraadi Celsiuse järgi. Vulkaniseerimise efektiivsuse tõstmiseks võib ahju survestada.

Vormitud eelvormid võib asetada ülekuumendatud veeauru sisaldavasse autoklaavi. Või asetatakse need kuumutatud pressi. Tegelikult on see meetod praktikas kõige levinum.

Vulkaniseeritud kummi omadused sõltuvad paljudest tingimustest. Seetõttu on vulkaniseerimine üks keerukamaid kummi tootmisel kasutatavaid toiminguid. Lisaks mängib olulist rolli ka tooraine kvaliteet ja selle eeltöötluse meetod. Ei tohi unustada lisatud väävli kogust, temperatuuri, kestust ja vulkaniseerimismeetodit. Lõppkokkuvõttes mõjutab valmistoote omadusi ka erineva päritoluga lisandite olemasolu. Tõepoolest, paljude lisandite olemasolu võimaldab nõuetekohast vulkaniseerimist.

Viimastel aastatel on kummitööstuses kasutatud kiirendajaid. Need kummisegule lisatud ained kiirendavad käimasolevaid protsesse, vähendavad energiakulu ehk teisisõnu optimeerivad need lisandid tooriku töötlemist.

Kuumvulkaniseerimisel õhus on vajalik pliioksiidi olemasolu, lisaks võib olla vajalik pliisoolade olemasolu kombinatsioonis orgaaniliste hapetega või happelisi hüdroksiide sisaldavate ühenditega.

Kiirenditena kasutatakse järgmisi aineid:

  • tiuramiidsulfiid;
  • ksantaadid;
  • merkaptobensotiasool.

Vulkaniseerumist veeauru mõjul saab oluliselt vähendada, kui kasutatakse selliseid kemikaale nagu leelised: Ca (OH) 2, MgO, NaOH, KOH või soolad Na2CO3, Na2CS3. Lisaks aitavad kaaliumisoolad protsesse kiirendada.

Samuti on olemas orgaanilised kiirendid, need on amiinid ja terve rühm ühendeid, mis ei kuulu ühtegi rühma. Näiteks on need selliste ainete derivaadid nagu amiinid, ammoniaak ja mitmed teised.

Tootmises kasutatakse kõige sagedamini difenüülguanidiini, heksametüleentetramiini ja paljusid teisi. Juhtumid, kui tsinkoksiidi kasutatakse kiirendite aktiivsuse suurendamiseks, ei ole haruldased.

Lisaks lisaainetele ja kiirenditele mängib olulist rolli ka keskkond. Näiteks atmosfääriõhu olemasolu loob ebasoodsad tingimused vulkaniseerimiseks standardrõhul. Lisaks õhule avaldavad negatiivset mõju süsihappeanhüdriid ja lämmastik. Samal ajal on ammoniaagil või vesiniksulfiidil positiivne mõju vulkaniseerimisprotsessile.

Vulkaniseerimisprotseduur annab kummile uusi omadusi ja muudab olemasolevaid. Eelkõige paraneb selle elastsus jne. Vulkaniseerimisprotsessi saab kontrollida pidevalt muutuvaid omadusi mõõtes. Reeglina kasutatakse selleks murdejõu ja purunemispinge määratlust. Kuid need kontrollimeetodid ei ole täpsed ja neid ei kasutata.

Kumm kui kummi vulkaniseerimise saadus

Tehniline kumm on komposiitmaterjal, mis sisaldab kuni 20 komponenti, mis annavad sellele materjalile erinevaid omadusi. Kummi saadakse kummi vulkaniseerimisel. Nagu eespool märgitud, moodustuvad vulkaniseerimise käigus makromolekulid, mis tagavad kummi tööomadused, tagades seega kummi kõrge tugevuse.

Peamine erinevus kummi ja paljude teiste materjalide vahel on see, et sellel on elastse deformatsiooni võime, mis võib esineda erinevatel temperatuuridel, alates toatemperatuurist kuni palju madalamani. Kumm ületab mitmete omaduste poolest märkimisväärselt kummi, näiteks eristub see elastsuse ja tugevuse, äärmuslike temperatuuride vastupidavuse, agressiivse keskkonna ja palju muu poolest.

Tsement vulkaniseerimiseks

Vulkaniseerimiseks mõeldud tsementi kasutatakse isevulkaniseerimisel, see võib alata 18 kraadist ja kuumvulkaniseerimisel kuni 150 kraadini. See tsement ei sisalda süsivesinikke. Samuti on olemas OTP-tüüpi tsement, mida kasutatakse karedatele rehvipindadele pealekandmiseks, samuti pikendatud kuivamisajaga OTR Type Top RAD ja PN plaastreid. Sellise tsemendi kasutamine võimaldab saavutada suure läbisõiduga spetsiaalsetel ehitusseadmetel kasutatavate protekteeritud rehvide pika kasutusea.

Isetehtud rehvide kuumvulkaniseerimise tehnoloogia

Rehvi või toru kuumvulkaniseerimiseks vajate pressi. Kummi ja detaili keevitusreaktsioon toimub teatud aja jooksul. See aeg sõltub remonditava ala suurusest. Kogemused on näidanud, et 1 mm sügavuse kahjustuse parandamine antud temperatuuril võtab aega 4 minutit. See tähendab, et 3 mm sügavuse defekti parandamiseks peate kulutama 12 minutit puhast aega. Ettevalmistusaega ei võeta arvesse. Samal ajal võib vulkaniseerimisseadme kasutuselevõtt olenevalt mudelist võtta umbes 1 tund.

Kuumkõvastumiseks vajalik temperatuur on 140–150 kraadi Celsiuse järgi. Selle temperatuuri saavutamiseks ei ole vaja kasutada tööstuslikke seadmeid. Rehvide iseparandamiseks on üsna vastuvõetav kasutada kodumasinaid, näiteks triikrauda.

Autorehvi või toru defektide parandamine vulkaniseerimisseadme abil on üsna töömahukas tegevus. Sellel on palju peensusi ja detaile ning seetõttu käsitleme remondi peamisi etappe.

  1. Kahjustatud alale juurdepääsu tagamiseks tuleb rehv veljelt eemaldada.
  2. Puhastage kummi kahjustatud ala lähedalt. Selle pind peaks muutuma karedaks.
  3. Puhuge töödeldud ala suruõhuga. Väljas ilmunud nöör tuleb eemaldada, selle saab traadilõikuritega ära hammustada. Kummi tuleb töödelda spetsiaalse rasvaärastusmassiga. Töötlemine peab toimuma mõlemalt poolt, väljast ja seest.
  4. Siseküljele tuleks kahjustuskohale asetada eelnevalt ettevalmistatud plaaster. Paigaldamine algab rehvi randi küljelt keskkoha suunas.
  5. Väljastpoolt, kahjustuse kohale, on vaja panna toorkummi tükid, lõigatud 10 - 15 mm tükkideks, need tuleb eelnevalt pliidil kuumutada.
  6. Paigaldatud kumm tuleb suruda ja tasandada üle rehvi pinna. Sel juhul on vaja tagada, et toorkummi kiht oleks 3-5 mm kõrgem kui kambri tööpind.
  7. Mõne minuti pärast, kasutades nurklihvijat (nurklihvmasinat), on vaja eemaldada peale kantud toorkummi kiht. Juhul, kui paljas pind on lahti ehk selles on õhku, tuleb kogu peale pandud kumm eemaldada ja kummi pealekandmist korrata. Kui paranduskihis ei ole õhku, see tähendab, et pind on tasane ega sisalda poore, võib parandatud osa saata alla kuumutatuna ülaltoodud temperatuurini.
  8. Rehvi täpseks positsioneerimiseks pressil on mõttekas märkida defektse ala keskpunkt kriidiga. Et kuumutatud plaadid kummi külge ei kleepuks, tuleb nende vahele panna paks paber.

Ise tehtud vulkanisaator

Iga kuumtöötlusseade peab sisaldama kahte komponenti:

  • kütteelement;
  • vajutage.

Vulkanisaatori isetootmiseks võib vaja minna:

  • raud;
  • elektripliit;
  • kolb mootorist.

Isetehtud vulkanisaator peab olema varustatud regulaatoriga, mis suudab selle töötemperatuuri (140-150 kraadi Celsiuse järgi) saavutamisel välja lülitada. Tõhusaks kinnitamiseks võite kasutada tavalist klambrit.

Kontrollimeetod on seotud kummitoodete tootmisega, nimelt vulkaniseerimisprotsessi juhtimise meetoditega. Meetod viiakse läbi, reguleerides vulkaniseerimisaega sõltuvalt ajast, mis kulub kummisegu maksimaalse nihkemooduli saamiseks proovide vulkaniseerimisel reomeetril, ja valmistoodete kummi tõmbemooduli hälbest määratud väärtusest. See võimaldab teil vastavalt kummisegu saamise ja vulkaniseerimise protsesside algkomponentide omadustele ja režiimiparameetritele välja töötada häirivad mõjud vulkaniseerimisprotsessile. Tehniline tulemus seisneb kummitoodete mehaaniliste omaduste stabiilsuse suurendamises. 5 haige.

Käesolev leiutis käsitleb kummitoodete tootmist, nimelt meetodeid vulkaniseerimisprotsessi juhtimiseks.

Kummitoodete tootmisprotsess hõlmab kummisegude saamise ja nende vulkaniseerimise etappe. Vulkaniseerimine on kummitehnoloogia üks olulisemaid protsesse. Vulkaniseerimine toimub kummisegu hoidmisega pressides, spetsiaalsetes kateldes või vulkanisaatorites temperatuuril 130-160°C määratud aja jooksul. Kummi makromolekulid ühendatakse sel juhul ristsuunaliste keemiliste sidemetega ruumiliseks vulkaniseerimisvõrgustikuks, mille tulemusena muutub plastikust kummisegu ülielastseks kummiks. Ruumiline võrgustik tekib kummimolekulide ja vulkaniseerivate komponentide (vulkanisaatorid, kiirendid, aktivaatorid) vaheliste kuumusega aktiveeritavate keemiliste reaktsioonide tulemusena.

Peamised vulkaniseerimisprotsessi ja valmistoodete kvaliteeti mõjutavad tegurid on vulkaniseerimiskeskkonna iseloom, vulkaniseerimistemperatuur, vulkaniseerimise kestus, rõhk vulkaniseeritud toote pinnale ja kuumutamistingimused.

Olemasoleva tehnoloogiaga töötatakse vulkaniseerimisrežiim tavaliselt eelnevalt välja arvutus- ja katsemeetoditega ning toodete valmistamisel pannakse paika programm vulkaniseerimisprotsessiks. Ettenähtud režiimi täpseks rakendamiseks on protsess varustatud juhtimis- ja automatiseerimisvahenditega, mis kõige täpsemini rakendavad vulkaniseerimisrežiimi jaoks ettenähtud jäika programmi. Selle meetodi puudused on valmistatud toodete omaduste ebastabiilsus, mis on tingitud protsessi täieliku reprodutseeritavuse tagamise võimatusest, automaatikasüsteemide täpsuse ja režiimide vahetamise võimaluse piiratusest, samuti muutused kummisegu omadused aja jooksul.

Tuntud meetod vulkaniseerimiseks temperatuuri reguleerimisega aurukateldes, plaatides või vormikatetes, muutes soojusülekandevedelike voolukiirust. Selle meetodi puudused on töörežiimide nihke tõttu tekkivate toodete omaduste suur kõikumine, samuti kummisegu reaktsioonivõime muutused.

Tuntud on meetod vulkaniseerimisprotsessi juhtimiseks, jälgides pidevalt selle kulgu määravaid protsessi parameetreid: soojuskandjate temperatuuri, vulkaniseeritud toote pindade temperatuuri. Selle meetodi puuduseks on saadud toodete omaduste ebastabiilsus, mis on tingitud kummisegu vormimisel antava reaktsioonivõime ebastabiilsusest ja toote erinevate omaduste saamisest vulkaniseerimisel samadel temperatuuritingimustel.

On teada meetod vulkaniseerimisrežiimi reguleerimiseks, sealhulgas vulkaniseeritud toote temperatuurivälja määramine kontrollitud välistemperatuuri tingimustes toodete vulkaniseerivatel pindadel arvutusmeetoditega, õhukeste laboriplaatide mitteisotermilise vulkaniseerimise kineetika määramine dünaamilise meetodiga. harmoonilise nihke moodul leitud mitteisotermilistes tingimustes, vulkaniseerimisprotsessi kestuse määramine, mille juures kummi kõige olulisemate omaduste optimaalne komplekt, temperatuurivälja määramine rehvielementi koostise poolest simuleerivatele mitmekihilistele standardnäidistele ning geomeetria, mitmekihiliste plaatide mitteisotermilise vulkaniseerimise kineetika saamine ja ekvivalentse vulkaniseerimisaja määramine vastavalt eelnevalt valitud optimaalsele omaduste tasemele, mitmekihiliste proovide vulkaniseerimine laboripressil konstantsel temperatuuril in ekvivalentse vulkaniseerimisaja jooksul ja analüüs saadud omadused. See meetod on palju täpsem kui tööstuses kasutatavad meetodid efektide ja ekvivalentsete vulkaniseerimisaegade arvutamiseks, kuid see on tülikam ega võta arvesse vulkaniseerimiseks tarnitava kummisegu reaktsioonivõime ebastabiilsuse muutumist.

Vulkaniseerimisprotsessi reguleerimiseks on tuntud meetod, mille puhul mõõdetakse temperatuuri toote vulkaniseerimisprotsessi piiravates osades, nendest andmetest arvutatakse vulkaniseerimisaste, kui määratud ja arvutatud vulkaniseerimisaste on võrdne, vulkaniseerimistsükkel peatub. Süsteemi eeliseks on vulkaniseerimisaja reguleerimine temperatuurikõikumiste muutmisel vulkaniseerimise protsessis. Selle meetodi puuduseks on saadud toodete omaduste suur hajumine, mis tuleneb kummisegu heterogeensusest vulkaniseerimisreaktiivsuse osas ja arvutamisel kasutatud vulkaniseerimise kineetika konstantide kõrvalekaldumisest töödeldava reaalsest kineetilisest konstantist. kummi segu.

Vulkaniseerimisprotsessi juhtimiseks on tuntud meetod, mis seisneb temperatuuri arvutamises R-C ruudustikul kontrollitava õla tsoonis, kasutades piirtingimusi, mis põhinevad vormide pinnatemperatuuri ja temperatuuridiafragma õõnsuse mõõtmisel, arvutades ekvivalentsed vulkaniseerimisajad. mis määravad vulkaniseerimise astme kontrollitavas piirkonnas, samaväärse aja vulkaniseerimise rakendamisel reaalses protsessis protsess peatub. Meetodi puudusteks on selle keerukus ja saadud toodete omaduste lai levik, mis on tingitud kummisegu vulkaniseerimisreaktiivsuse (aktiveerimisenergia, kineetiliste konstantide preeksponentsiaalne tegur) muutustest.

Kavandatavale on lähim meetod vulkaniseerimisprotsessi juhtimiseks, mille puhul sünkroonselt reaalse vulkaniseerimisprotsessiga, vastavalt piirtingimustele, lähtudes metallvormi pinnal tehtud temperatuurimõõtmistest, arvutatakse temperatuur vulkaniseeritud toodetes. võrkelektrimudelil seatakse arvutatud temperatuuri väärtused vulkomeetrile, millel paralleelselt põhilise Vulkaniseerimisprotsessi käigus uuritakse töödeldud kummisegu partii proovi mitteisotermilise vulkaniseerimise kineetikat, kui saavutatakse etteantud vulkaniseerimise tase, genereeritakse toote vulkaniseerimisüksuse [AS USSR nr 467835] vulkameetril juhtkäsud. Meetodi puudusteks on tehnoloogilise protsessi rakendamise suur keerukus ja piiratud ulatus.

Leiutise eesmärk on suurendada valmistatud toodete omaduste stabiilsust.

See eesmärk saavutatakse sellega, et töödeldud kummisegu proovide vulkaniseerimisel laboritingimustes reomeetril korrigeeritakse tootmisliinil olevate kummitoodete vulkaniseerimisaega sõltuvalt ajast, mis kulub kummisegu maksimaalse nihkemooduli saamiseks. valmistatud toodete kummi tõmbemooduli kõrvalekalle määratud väärtusest.

Pakutud lahendus on illustreeritud joonisel 1-5.

Joonisel 1 on kujutatud pakutud juhtimismeetodit rakendava juhtimissüsteemi funktsionaalne diagramm.

Joonisel 2 on kujutatud pakutud juhtimismeetodit rakendava juhtimissüsteemi plokkskeem.

Joonisel 3 on kujutatud OJSC "Balakovorezinotekhnika" toodetud Jubo siduri tõmbetugevuse aegrida.

Joonisel 4 on kujutatud kummisegu nihkekujundite iseloomulikud kineetilised kõverad.

Joonisel 5 on kujutatud kummisegu proovide vulkaniseerimise kestuse muutuste aegrida kuni vulkanisaadi saavutatava nihkemooduli 90 protsendini.

Kavandatavat kontrollimeetodit rakendava süsteemi funktsionaalsel diagrammil (vt joonis 1), kummisegu valmistamise etapp 1, vulkaniseerimise etapp 2, reomeeter 3 kummisegu proovide vulkaniseerimise kineetika uurimiseks. , mehaaniline dünaamilise analüüsi seade 4 (või tõmbemasin), et määrata valmistoodete või satelliitnäidiste kummi venitusmoodul, juhtseade 5.

Kontrollimeetodit rakendatakse järgmiselt. Kummisegu partiidest võetud proove analüüsitakse reomeetril ja vulkaniseerimisaja väärtused, mille juures kummi nihkemoment on maksimaalse väärtusega, saadetakse juhtseadmesse 5. Kummisegu reaktsioonivõime muutumisel kontrollitakse. seade korrigeerib toodete vulkaniseerimisaega. Seega töötatakse häired välja vastavalt algkomponentide omadustele, mis mõjutavad saadud kummisegu reaktsioonivõimet. Kummi tõmbemoodulit valmistoodetes mõõdetakse dünaamilise mehaanilise analüüsiga või tõmbekatsemasinal ja see juhitakse ka juhtseadmesse. Saadud korrektsiooni ebatäpsus, aga ka soojuskandjate temperatuurimuutuste, soojusvahetustingimuste ja muude vulkaniseerimisprotsessi häirivate mõjude olemasolu selgitatakse välja vulkaniseerimisaja reguleerimisega sõltuvalt kummi tõmbemooduli hälbest. valmistatud toodetes määratud väärtusest.

Seda juhtimismeetodit rakendava juhtsüsteemi plokkskeem, mis on esitatud joonisel 2, sisaldab otsejuhtimiskanali juhtseadet 6, tagasisidekanali juhtseadet 7, vulkaniseerimisprotsessi juhtimisobjekti 8, transpordi viivituslinki 9 võtta arvesse valmistoodete kummi omaduste määramise aja pikkust, tagasisidekanali komparaatorit 10, liitjat 11 vulkaniseerimisaja korrigeerimiste summeerimiseks edasisuunalise juhtkanali ja tagasisidekanali kaudu, liitjat 12 mõjude arvessevõtmiseks vulkaniseerimisprotsessi kontrollimatutest häiretest.

Kummisegu reaktsioonivõime muutmisel muutub hinnang τ max ja juhtseade korrigeerib vulkaniseerimisaega protsessis väärtuse Δτ 1 võrra läbi otsejuhtimiskanali 1.

Reaalses protsessis erinevad vulkaniseerimistingimused reomeetril olevatest tingimustest, seega erineb ka reaalses protsessis maksimaalse pöördemomendi väärtuse saamiseks vajalik vulkaniseerimisaeg seadmel saadavast ja see erinevus muutub aja jooksul ebastabiilsuse tõttu. vulkaniseerimistingimustest. Neid häireid f töödeldakse tagasisidekanali kaudu, sisestades tagasisideahela juhtseadme 7 poolt paranduse Δτ 2, olenevalt kummimooduli kõrvalekaldest valmistatud toodetes seatud väärtusest E ass.

Transpordi viivituslüli 9 võtab süsteemi dünaamika analüüsimisel arvesse valmistoote kummi omaduste analüüsimiseks kuluva aja mõju.

Joonisel 3 on näidatud Balakovorezinotekhnika OJSC toodetud Juba siduri tingimusliku katkestusjõu aegrida. Andmed näitavad selle indikaatori toodete suurt hajuvust. Aegrida saab esitada kolme komponendi summana: madalsagedus x 1 , keskmine sagedus x 2 , kõrgsagedus x 3 . Madalsagedusliku komponendi olemasolu viitab olemasoleva protsessijuhtimissüsteemi ebapiisavale efektiivsusele ja põhimõttelisele võimalusele ehitada üles tõhus tagasiside juhtimissüsteem, et vähendada valmistoote parameetrite levikut nende omaduste poolest.

Joonisel 4 on kujutatud kummisegu proovide vulkaniseerimise ajal nihkemomendi iseloomulikud eksperimentaalsed kineetilised kõverad, mis saadi reomeetril MDR2000 "Alfa Technologies". Andmed näitavad kummisegu heterogeensust vulkaniseerimisprotsessi reaktsioonivõime osas. Maksimaalse pöördemomendi saavutamise aja jaotus ulatub 6,5 minutist (kõverad 1,2) kuni 12 minutini (kõverad 3,4). Vulkaniseerimisprotsessi lõpuleviimise levik ulatub hetke maksimaalse väärtuse mitte saavutamisest (kõverad 3.4) kuni ülevulkaniseerimisprotsessi olemasoluni (kõverad 1.5).

Joonisel 5 on kujutatud aegrida vulkaniseerimisaegadest kuni 90-protsendilise maksimaalse nihkemomendi tasemeni, mis on saadud kummisegu proovide vulkaniseerimise uuringust Alfa Technologies MDR2000 reomeetril. Andmed näitavad madala sagedusega kõvenemisaja muutust, et saada vulkanisaadi maksimaalne nihkemoment.

Juba haakeseadise mehaaniliste omaduste suur erinevus (joonis 3) näitab kummitoodete omaduste stabiilsuse suurendamise probleemi lahendamise asjakohasust, et parandada nende töökindlust ja konkurentsivõimet. Kummisegu reaktiivsuse ebastabiilsus vulkaniseerimisprotsessi suhtes (joonis 4,5) viitab vajadusele muuta sellest kummisegust toodete vulkaniseerimisprotsessi aega. Madalsageduslike komponentide esinemine valmistoodete tingimusliku purunemisjõu aegreas (joonis 3) ja vulkaniseerimise ajas vulkanisaadi maksimaalse nihkemomendi saamiseks (joonis 5) viitab kvaliteedinäitajate parandamise põhimõttelisele võimalusele. vulkaniseerimisaega reguleerides.

Kaalutud kinnitab pakutud tehnilises lahenduses esinemist:

Tehniline tulemus, s.o. pakutud lahendus on suunatud kummitoodete mehaaniliste omaduste stabiilsuse suurendamisele, defektsete toodete arvu vähendamisele ja sellest tulenevalt algkomponentide ja energia eritarbimismäärade vähendamisele;

Olulised omadused, mis seisnevad vulkaniseerimisprotsessi kestuse reguleerimises, sõltuvalt kummisegu reaktsioonivõimest vulkaniseerimisprotsessi suhtes ja olenevalt valmistoodete kummi tõmbemooduli kõrvalekaldest määratud väärtusest;