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

1 aspirant, 2 tehnikateaduste doktor, professor, Moskva Tehnikaülikooli keemiatehnoloogia infosüsteemide osakonna juhataja

ELASTOMEERSÜSTEEMIDE SEGAMIS- JA STRUKTUREERIMISPROTSESSID KEEMILIS-TEHNOLOOGILISES SÜSTEEMIS JUHTOBJEKTIDENA

annotatsioon

Artiklis vaadeldakse süsteemianalüüsi seisukohalt võimalust kombineerida segamis- ja struktureerimisprotsesse üheks keemilis-tehnoloogiliseks süsteemiks elastomeeridest toodete saamiseks.

Märksõnad: segamine, struktureerimine, süsteem, süsteemianalüüs, juhtimine, juhtimine, keemilis-tehnoloogiline süsteem.

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

1 magistrant, 2 inseneriteaduse doktor, professor, keemiatehnoloogia infosüsteemide osakonna juhataja, Moskva Riiklik Ülikool

SEGAMIS- JA STRUKTUREERIMISPROTSESSID KEEMIKASÜSTEEMI JUHTOBJEKTIDENA

Abstraktne

Artiklis kirjeldatakse segumis- ja vulkaniseerimisprotsesside kombineerimise võimalust süsteemianalüüsi alusel elastomeeritoodete valmistamise ühtses keemiatehnilises süsteemis.

märksõnad: segamine, struktureerimine, süsteem, süsteemi analüüs, suund, juhtimine, keemia-tehniline süsteem.

Sissejuhatus

Keemiatööstuse areng on võimatu ilma uute tehnoloogiate loomiseta, toodangu suurendamiseta, uue tehnoloogia kasutuselevõtuta, tooraine ja kõigi energialiikide säästliku kasutamiseta ning vähejäätmetega tööstuste loomiseta.

Tööstuslikud protsessid toimuvad komplekssetes keemilis-tehnoloogilistes süsteemides (CTS), mis kujutavad endast toodete tootmiseks ühtseks tootmiskompleksiks ühendatud seadmete ja masinate kogumit.

Elastomeeridest toodete kaasaegset tootmist (elastomeerkomposiitmaterjali (ECM) või kummi saamine) iseloomustab suur hulk etappe ja tehnoloogilisi toiminguid, nimelt: kummi ja koostisosade ettevalmistamine, tahkete ja puistematerjalide kaalumine, kummi segamine. koostisainetega, toorkummisegu vormimine - pooltoode ja tegelikult kummisegu ruumilise struktureerimise (vulkaniseerimise) protsess - toorikud kindlate omadustega valmistoote saamiseks.

Kõik elastomeeridest toodete valmistamise protsessid on omavahel tihedalt seotud, seetõttu on õige kvaliteediga toodete saamiseks vajalik kõigi kehtestatud tehnoloogiliste parameetrite täpne järgimine. Konditsioneeritud toodete saamist hõlbustab erinevate meetodite kasutamine peamiste tehnoloogiliste koguste jälgimiseks tootmises tehase kesklaborites (CPL).

Elastomeeridest toodete saamise protsessi keerukus ja mitmeetapiline olemus ning vajadus kontrollida peamisi tehnoloogilisi näitajaid eeldavad elastomeeridest toodete saamise protsessi käsitlemist keeruka keemilis-tehnoloogilise süsteemina, mis hõlmab kõiki tehnoloogilisi etappe ja toiminguid, protsessi põhietappide analüüs, nende juhtimine ja kontroll.

1. Segamis- ja struktureerimisprotsesside üldised omadused

Valmistoodete (määratud omaduste komplektiga tooted) vastuvõtmisele eelneb elastomeeridest toodete tootmise süsteemi kaks peamist tehnoloogilist protsessi, nimelt: segamisprotsess ja tegelikult kummitoorsegu vulkaniseerimine. Nende protsesside tehnoloogiliste parameetrite järgimise jälgimine on kohustuslik protseduur, mis tagab kvaliteetsete toodete kättesaamise, tootmise intensiivistamise ja abiellumise vältimise.

Algstaadiumis on kumm - polümeeri alus ja mitmesugused koostisosad. Pärast kummi ja koostisosade kaalumist algab segamisprotsess. Segamisprotsess seisneb koostisosade jahvatamises, mis on vähendatud nende ühtlasema jaotumiseni kummis ja parema dispersioonini.

Segamisprotsess viiakse läbi rullidel või kummisegistis. Selle tulemusena saame pooltoote - toorkummi segu - vaheprodukti, mis seejärel vulkaniseeritakse (struktureeritakse). Kummi toorsegu etapis kontrollitakse segamise ühtlust, kontrollitakse segu koostist ja hinnatakse selle vulkaniseerimisvõimet.

Segamise ühtlust kontrollitakse kummisegu plastilisuse indikaatoriga. Kummisegu erinevatest osadest võetakse proove ja määratakse segu plastilisusindeks, erinevate proovide puhul peaks see olema ligikaudu sama. Segu P plastilisus peab veapiirides ühtima konkreetse kummisegu passis märgitud retseptiga.

Segu vulkaniseerimisvõimet kontrollitakse erineva konfiguratsiooniga vibroheomeetritel. Reomeeter on antud juhul elastomeersete süsteemide struktureerimise protsessi füüsilise modelleerimise objekt.

Vulkaniseerimise tulemusena saadakse valmistoode (kumm, elastomeerne komposiitmaterjal. Seega on kumm keeruline mitmekomponentne süsteem (joon. 1.)

Riis. 1 – elastomeerse materjali koostis

Struktureerimisprotsess on keemiline protsess toorplastist kummisegu muutmiseks elastseks kummiks keemiliste sidemete ruumilise võrgustiku moodustumise tõttu, samuti tehnoloogiline protsess toote, kummi, elastomeerse komposiitmaterjali saamiseks vajaliku kuju fikseerimise teel. et tagada toote nõutav funktsioon.

1. Keemilis-tehnoloogilise süsteemi mudeli ehitamine
   toodete tootmine elastomeeridest

Igasugune keemiline tootmine koosneb kolmest põhitoimingust: tooraine valmistamine, tegelik keemiline muundamine, sihttoodete eraldamine. See toimingute jada sisaldub ühes keerulises keemilis-tehnoloogilises süsteemis (CTS). Kaasaegne keemiaettevõte koosneb suurest hulgast omavahel seotud alamsüsteemidest, mille vahel on kolme põhiastmega hierarhilise struktuuri kujul alluvussuhted (joonis 2). Erandiks pole ka elastomeeride tootmine ja toodang on soovitud omadustega valmistoode.

Riis. 2 - Elastomeeridest toodete tootmise keemilis-tehnoloogilise süsteemi alamsüsteemid

Sellise süsteemi, nagu ka igasuguse tootmisprotsesside keemilis-tehnoloogilise süsteemi ülesehitamise aluseks on süstemaatiline lähenemine. Süstemaatiline seisukoht keemiatehnoloogia eraldi tüüpilisele protsessile võimaldab töötada välja teaduslikult põhjendatud strateegia protsessi igakülgseks analüüsiks ja selle põhjal koostada üksikasjalik programm selle matemaatilise kirjelduse sünteesiks kontrolliprogrammide edasiseks rakendamiseks. .

See skeem on näide keemilis-tehnoloogilisest süsteemist, millel on elementide jadaühendus. Aktsepteeritud klassifikatsiooni kohaselt on väikseim tase tüüpiline protsess.

Elastomeeride valmistamisel loetakse sellisteks protsessideks eraldi tootmisetappe: koostisosade kaalumise protsess, kummi lõikamine, rullidel või kummisegistis segamine, ruumiline struktureerimine vulkaniseerimisseadmes.

Järgmist taset esindab töötuba. Elastomeeride tootmiseks võib seda kujutada nii, et see koosneb tooraine tarnimise ja ettevalmistamise alamsüsteemidest, segamise ja pooltoote saamise plokist, samuti lõppplokist struktureerimiseks ja defektide tuvastamiseks.

Peamised tootmisülesanded lõpptoote nõutava kvaliteeditaseme tagamiseks, tehnoloogiliste protsesside intensiivistamine, segamis- ja struktureerimisprotsesside analüüs ja kontroll, abiellumise vältimine viiakse läbi just sellel tasemel.

1. Peamiste parameetrite valik segamise ja struktureerimise tehnoloogiliste protsesside juhtimiseks ja juhtimiseks

Struktureerimisprotsess on keemiline protsess toorplastist kummisegu muutmiseks elastseks kummiks keemiliste sidemete ruumilise võrgustiku moodustumise tõttu, samuti tehnoloogiline protsess toote, kummi, elastomeerse komposiitmaterjali saamiseks vajaliku kuju fikseerimise teel. et tagada toote nõutav funktsioon.

Elastomeeridest toodete valmistamise protsessides on kontrollitavad parameetrid: temperatuur Tc segamisel ja vulkaniseerimisel Tb, rõhk P pressimisel, segu rullidel töötlemise aeg τ, samuti vulkaniseerimisaeg (optimaalne) τopt.

Pooltoote temperatuuri rullidel mõõdetakse nõeltermopaari või isesalvestavate instrumentidega termopaari abil. Olemas ka temperatuuriandurid. Tavaliselt juhitakse seda rullikute jahutusvee voolu muutmisega klapi reguleerimise teel. Tootmises kasutatakse jahutusvee vooluhulga regulaatoreid.

Rõhku juhitakse rõhuanduriga õlipumba ja paigaldatud vastava regulaatoriga.

Segu valmistamise parameetrite kehtestamine toimub rulliga vastavalt kontrollkaartidele, mis sisaldavad protsessi parameetrite vajalikke väärtusi.

Pooltoote (toorsegu) kvaliteedikontrolli viivad läbi tootja tehase kesklabori (CPL) spetsialistid vastavalt segu passile. Samal ajal on segamise kvaliteedi jälgimise ja kummisegu vulkaniseerimisvõime hindamise peamiseks elemendiks vibroheomeetria andmed, aga ka reomeetrilise kõvera analüüs, mis kujutab protsessi graafiliselt ja mida peetakse protsessi graafiliseks kujutiseks. elastomeersete süsteemide struktureerimise protsessi juhtimise ja reguleerimise element.

Vulkaniseerimisomaduste hindamise protseduuri viib läbi tehnoloog vastavalt segu passile ning kummide ja kummide reomeetriliste testide andmebaasidele.

Konditsioneeritud toote saamise kontrolli - viimast etappi - viivad läbi valmistoodete tehnilise kvaliteedikontrolli osakonna spetsialistid vastavalt toote tehniliste omaduste katseandmetele.

Ühe konkreetse koostisega kummisegu kvaliteedi kontrollimisel on teatud omaduste näitajate väärtuste vahemik, mille alusel saadakse vajalike omadustega tooteid.

Leiud:

1. Süsteemse lähenemisviisi kasutamine elastomeeridest toodete tootmisprotsesside analüüsimisel võimaldab kõige täielikumalt jälgida struktureerimisprotsessi kvaliteedi eest vastutavaid parameetreid.
2. Peamised ülesanded tehnoloogiliste protsesside nõutavate näitajate tagamiseks püstitatakse ja lahendatakse töökoja tasemel.

Kirjandus

1. Süsteemide teooria ja süsteemianalüüs organisatsioonide juhtimises: TZZ käsiraamat: Proc. toetus / Toim. V.N. Volkova ja A.A. Emelyanov. - M.: Rahandus ja statistika, 2006. - 848 lk.: ill. ISBN 5-279-02933-5
2. Kholodnov V.A., Hartmann K., Chepikova V.N., Andreeva V.P. Süsteemianalüüs ja otsuste tegemine. Arvutitehnoloogiad keemilis-tehnoloogiliste süsteemide modelleerimiseks materjali- ja termilise taaskasutusega. [Tekst]: õpik./ V.A. Kholodnov, K. Hartmann. Peterburi: SPbGTI (TLÜ), 2006.-160 lk.
3. Agayants I.M., Kuznetsov A.S., Ovsjannikov N.Ya. Koordinaatide telgede muutmine reomeetriliste kõverate kvantitatiivsel tõlgendamisel - M .: Peenkeemiatehnoloogiad 2015. V.10 nr 2, lk 64-70.
4. Novakov I.A., Wolfson S.I., Novopoltseva O.M., Krakshin M.A. Elastomeeride kompositsioonide reoloogilised ja vulkaniseerimisomadused. - M.: ICC "Akademkniga", 2008. - 332 lk.
5. Kuznetsov A.S., Kornyushko V.F., Agayants I.M. \Reogramm kui protsessijuhtimisvahend elastomeersüsteemide struktureerimiseks \ M:. NXT-2015 lk 143.
6. Kashkinova Yu.V. Vulkaniseerimisprotsessi kineetiliste kõverate kvantitatiivne tõlgendamine tehnoloogi - kummitöölise töökoha korraldamise süsteemis: Lõputöö kokkuvõte. dis. … cand. tehnika. Teadused. - Moskva, 2005. - 24 lk.
7. Tšernõšov V.N. Süsteemiteooria ja süsteemianalüüs: õpik. toetus / V.N. Tšernõšov, A.V. Tšernõšov. - Tambov: Tambovi kirjastus. olek tehnika. un-ta., 2008. - 96 lk.

Viited

1. Teoriya sistem i sistemnyj analiz v upravlenii organizaciyami: TZZ Spravochnik: Ucheb. posobie / Pod red. V.N. Volkovoj ja A.A. Emeljanova. - M.: Finansy i statistika, 2006. - 848 s: il. ISBN 5-279-02933-5
2. Holodnov V.A., Hartmann K., CHepikova V.N., Andreeva V.P.. Sistemnyj analiz i prinyatie reshenij. Komp'yuternye technologii modelirovaniya himiko-tekhnologicheskih sistem s material'nymi i teplovymi reciklami. : uchebnoe posobie./ V.A. Holodnov, K. Hartmann. SPb.: SPbGTI (TÜ), 2006.-160 s.
3. Agayanc I.M., Kuznecov A.S., Ovsyannikov N.YA. Modifikaciya osej koordinat pri kolichestvennoj interpretacii reometricheskih krivyh – M.: Tonkie himicheskie technologii 2015 T.10 nr 2, s64-70.
4. Novakov I.A., Vol'fson S.I., Novopol'ceva O.M., Krakshin M.A. Reologicheskie i vulkanizacionnye svojstva ehlastomernyh kompozicij. - M.: IKC "Akademkniga", 2008. - 332 s.
5. Kuznecov A.S., Kornyushko V.F., Agayanc I.M. \Reogramma kak instrument upravleniya technologicheskim processom strukturirovaniya ehlastomernyh sistem \ M:. NHT-2015 s.143.
6. Kaškinova YU.V. Kolichestvennaya interpretaciya kineticheskih krivyh processa vulkanizacii v sisteme organizacii rabochego mesta tekhnologa – rezinshchika: avtoref. dis. …kann. tehnoloogia teadus. - Moskva, 2005. - 24 s.
7. Tšernõšov V.N. Teoriya sistem i sistemnyj analiz: ucheb. posobie / V.N. Tšernõšov, A.V. Tšernõšov. – Tambov: Izd-vo Tamb. mine. tehnoloogia un-ta., 2008. - 96 s.

Tehnoloogiliselt on vulkaniseerimisprotsess "toores" kummi muutmine kummiks. Keemilise reaktsioonina hõlmab see lineaarsete kummist makromolekulide integreerimist ühtsesse vulkaniseerimisvõrku, mis välismõjudega kokkupuutel kergesti stabiilsuse kaotavad. See luuakse kolmemõõtmelises ruumis ristsete keemiliste sidemete tõttu.

Selline "ristseotud" struktuur annab kummile täiendavad tugevusomadused. Selle kõvadus ja elastsus, külma- ja kuumakindlus paranevad orgaanilistes ainetes lahustuvuse ja paisumise vähenemisega.

Saadud võrgul on keeruline struktuur. See hõlmab mitte ainult sõlme, mis ühendavad makromolekulide paare, vaid ka neid, mis ühendavad korraga mitut molekuli, samuti ristuvad keemilised sidemed, mis on justkui "sillad" lineaarsete fragmentide vahel.

Nende moodustumine toimub spetsiaalsete ainete toimel, mille molekulid toimivad osaliselt ehitusmaterjalina, reageerides kõrgel temperatuuril keemiliselt üksteise ja kummist makromolekulidega.

Materjali omadused

Saadud vulkaniseeritud kummi ja sellest valmistatud toodete jõudlusomadused sõltuvad suuresti kasutatava reaktiivi tüübist. Need omadused hõlmavad vastupidavust agressiivsele keskkonnale, deformatsiooni kiirust kokkusurumise või temperatuuri tõusu ajal ja vastupidavust termilistele oksüdatiivsetele reaktsioonidele.

Tekkivad sidemed piiravad pöördumatult molekulide liikuvust mehaanilisel toimel, säilitades samal ajal materjali kõrge elastsuse koos võimega plastiliseks deformatsiooniks. Nende sidemete struktuur ja arv määratakse kummi vulkaniseerimise meetodi ja selleks kasutatavate keemiliste vahenditega.

Protsess ei ole monotoonne ja vulkaniseeritud segu üksikud näitajad nende muutumises saavutavad oma miinimumi ja maksimumi erinevatel aegadel. Saadud elastomeeri füüsikaliste ja mehaaniliste omaduste sobivaimat suhet nimetatakse optimaalseks.

Vulkaniseeritav koostis sisaldab lisaks kummile ja keemilistele ainetele mitmeid lisaaineid, mis aitavad kaasa soovitud tööomadustega kummi tootmisele. Eesmärgi järgi jaotatakse need kiirendajateks (aktivaatoriteks), täiteaineteks, pehmendajateks (plastifikaatoriteks) ja antioksüdantideks (antioksüdandid). Kiirendid (enamasti on see tsinkoksiid) hõlbustavad kummisegu kõigi koostisosade keemilist koostoimet, aitavad vähendada tooraine kulu, selle töötlemise aega ja parandavad vulkanisaatorite omadusi.

Täiteained nagu kriit, kaoliin, tahm suurendavad elastomeeri mehaanilist tugevust, kulumiskindlust, kulumiskindlust ja muid füüsikalisi omadusi. Täiendades lähteaine mahtu, vähendavad nad seeläbi kummi tarbimist ja alandavad saadud toote maksumust. Pehmendajaid lisatakse, et parandada kummisegude töötlemise töödeldavust, vähendada nende viskoossust ja suurendada täiteainete mahtu.

Samuti on plastifikaatorid võimelised suurendama elastomeeride dünaamilist vastupidavust ja kulumiskindlust. Kummi “vananemise” vältimiseks lisatakse segu koostisse protsessi stabiliseerivaid antioksüdante. Nende ainete erinevaid kombinatsioone kasutatakse spetsiaalsete toorkummi koostiste väljatöötamisel, et ennustada ja korrigeerida vulkaniseerimisprotsessi.

Vulkaniseerimise tüübid

Enimkasutatavad kummid (butadieenstüreen, butadieen ja looduslikud) vulkaniseeritakse kombinatsioonis väävliga, kuumutades segu temperatuurini 140-160°C. Seda protsessi nimetatakse väävli vulkaniseerimiseks. Väävliaatomid osalevad molekulidevaheliste ristsidemete moodustamises. Kummi segule kuni 5% väävli lisamisel tekib pehme vulkanisaat, mida kasutatakse autotorude, rehvide, kummitorude, kuulide jms valmistamiseks.

Kui lisada rohkem kui 30% väävlit, saadakse üsna kõva, väheelastne eboniit. Kiirenditena kasutatakse selles protsessis tiuraami, captaxi jne, mille täielikkuse tagab metallioksiididest, tavaliselt tsingist, koosnevate aktivaatorite lisamine.

Võimalik on ka kiirgusvulkaniseerimine. See viiakse läbi ioniseeriva kiirguse abil, kasutades radioaktiivse koobalti poolt eralduvaid elektronvooge. See väävlivaba protsess annab elastomeerid, millel on eriline keemiline ja termiline vastupidavus. Spetsiaalsete kummide tootmiseks lisatakse orgaanilisi peroksiide, sünteetilisi vaike ja muid ühendeid samadel protsessiparameetritel nagu väävli lisamisel.

Tööstuslikus mastaabis kuumutatakse vormi asetatud vulkaniseeritavat koostist kõrgendatud rõhul. Selleks asetatakse vormid hüdraulilise pressi kuumutatud plaatide vahele. Vormimata toodete valmistamisel valatakse segu autoklaavidesse, kateldesse või üksikutesse vulkanisaatoritesse. Kummi kuumutamine vulkaniseerimiseks selles seadmes toimub õhu, auru, kuumutatud vee või kõrgsagedusliku elektrivoolu abil.

Auto- ja põllumajandustehnika ettevõtted on aastaid olnud suurimad kummitoodete tarbijad. Nende toodete küllastusaste kummitoodetega on kõrge töökindluse ja mugavuse näitaja. Lisaks kasutatakse elastomeeridest osi sageli sanitaartehniliste paigalduste, jalatsite, kirjatarvete ja lastetoodete tootmisel.

leiud

Tsingitud riba kummimisprotsessi süsteemanalüüsi põhjal määratakse mudelid ja meetodid, mille rakendamine on vajalik kontrollmeetodi rakendamiseks: polümeerkatte kuivatusprotsessi simulatsioonimudel, tehnoloogilise optimeerimise meetod. polümerisatsiooniprotsessi parameetrid, mis põhinevad geneetilisel algoritmil ja neuro-fuzzy protsessi juhtimismudelil.

On kindlaks tehtud, et neuro-fuzzy-võrkudel põhineva tsingitud riba vulkaniseerimisprotsessi juhtimise meetodi väljatöötamine ja rakendamine on kiireloomuline ja paljutõotav teaduslik-tehniline ülesanne majandusliku kasu, kulude vähendamise seisukohast. ja tootmise optimeerimine.

On kindlaks tehtud, et tsingitud riba vulkaniseerimisprotsess metallkattekihi ahjudes on mitmekordselt ühendatud objekt, mille parameetrid jaotuvad piki koordinaati, mis töötab mittestatsionaarsetes tingimustes ja nõuab süstemaatilist lähenemist uurimiseks.

Määratakse kindlaks nõuded juhtsüsteemi matemaatilisele toele metallkatteüksuse mitmekordselt ühendatud termiliste objektide jaoks: töö tagamine objektiga otsese ühenduse režiimis ja reaalajas, nende suhtelise muutumatusega täidetavate funktsioonide mitmekesisus. töö ajal teabevahetus suure hulga selle allikate ja tarbijatega põhiülesannete lahendamise protsessis, töövõime tingimustes, mis piiravad kontrollitoimingute arvutamise aega.

NEURO-FUZZY JUHTSÜSTEEMI MATEMAATILINE TARKVARA MITME ÜHENDATUD TERMAALSE OBJEKTIDE PUHUL KIIR-METALLKAATMISÜKSUSE

Kummikatete üksuse mitmekordselt ühendatud termiliste objektide juhtimise süsteemianalüüs

Kontseptuaalne projekteerimine on projekteerimise algetapp, kus tehakse otsused, mis määravad süsteemi hilisema väljanägemise, ning uuritakse ja kooskõlastatakse loodud lahenduste parameetrid nende võimaliku korraldusega. Praegu hakatakse tasapisi mõistma, et kvalitatiivselt erineval uudsuse tasemel süsteemide ehitamiseks, mitte ainult nende moderniseerimiseks, on vaja olla relvastatud teoreetiliste ideedega süsteemide arenemissuuna kohta. See on vajalik selle protsessi juhtimise korraldamiseks, mis tõstab nii nende süsteemide kvaliteedinäitajaid kui ka nende projekteerimise, toimimise ja tööprotsesside efektiivsust.

Selles etapis on vaja sõnastada kontrollprobleem, millest saame uurimisprobleemid. Pärast tsingitud riba kui juhtobjekti polümerisatsiooni protsessi analüüsimist on vaja kindlaks määrata ainevaldkonna piirid, mis pakuvad huvi protsessi juhtimismudeli koostamisel, s.o. määrata ehitatavate mudelite nõutav abstraktsioonitase.

Kõige olulisem süsteemi uurimise meetod on mistahes keeruliste süsteemide kujutamine mudelite kujul, s.o. tunnetusmeetodi rakendamine, mille puhul originaali omaduste ja omaduste kirjeldamine ja uurimine asendatakse mõne muu objekti omaduste ja omaduste kirjeldamise ja uurimisega, millel on üldjuhul täiesti erinev materjal või ideaal. esindus. Oluline on, et mudel ei näitaks uuritavat objekti originaalile kõige lähedasemal kujul, vaid ainult selle omaduste ja struktuuride neid, mis pakuvad rohkem huvi uuringu eesmärgi saavutamiseks.

Juhtimise ülesandeks on seada tsingitud riba vulkaniseerimisprotsessi parameetrite väärtused, mis võimaldavad saavutada maksimaalse haardeteguri minimaalse energiaressursside tarbimisega.

Eelvärvitud valtstoodete kvaliteedile seatakse mitmeid nõudeid, mida on kirjeldatud punktis 1.3 loetletud GOST-is. Kuivamisprotsess kummist kattekihi ahjudes mõjutab ainult aluspinnaga nakkumise kvaliteeti. Seetõttu ei võeta selles töös arvesse selliseid defekte nagu katte ebatasasused, läike hälve ja augud.

Polümeerkatte kuivatamise protsessi läbiviimiseks on vaja teada järgmisi tehnoloogilisi parameetreid: 7 ahju tsooni temperatuurid (Tz1 ... Tz7), liini kiirus (V), metallsubstraadi tihedus ja soojusmahtuvus (, s), riba paksus ja algtemperatuur (h, Tin.) , pealekantud värvi polümerisatsiooni temperatuurivahemik ().

Neid parameetreid tootmises nimetatakse tavaliselt retseptiks.

Selliseid parameetreid nagu ahju tsoonidesse paigaldatud ventilaatorite võimsus, tarnitava puhta õhu maht, lakkide plahvatusohu parameetrid ei võeta arvesse, kuna need mõjutavad tsoonide kuumutamiskiirust enne kuivatamist ja plahvatusaine kontsentratsiooni. gaasid, mida selles töös ei avalikustata. Nende reguleerimine toimub vulkaniseerimisprotsessi juhtimisest eraldi.

Määratleme uurimisülesanded, mida juhtimise eesmärgi saavutamiseks on vaja täita. Pange tähele, et süsteemianalüüsi hetkeseis seab saadud mudelite uurimise põhjal tehtavatele otsustele erinõuded. Ainult võimalike lahenduste (antud juhul ahju tsoonide temperatuuride) leidmisest ei piisa – need peavad olema optimaalsed. Eelkõige võimaldab süsteemianalüüs välja pakkuda otsustusmeetodeid vastuvõetavate lahenduste sihipäraseks otsimiseks, jättes kõrvale need, mis on antud kvaliteedikriteeriumi järgi teistest ilmselgelt kehvemad. Selle rakendamise eesmärk konkreetse probleemi analüüsimisel on rakendada süstemaatilist lähenemist ja võimalusel rangeid matemaatilisi meetodeid, suurendada süsteemi kohta suure hulga teabe analüüsimise kontekstis tehtud otsuse kehtivust ja paljusid võimalikke lahendusi.

Kuna praeguses etapis teame ainult mudelite sisend- ja väljundparameetreid, kirjeldame neid "musta kasti" meetodil.

Esimesena tuleb lahendada katte kuivamise protsessi simulatsioonimudel, s.o. saada objekti matemaatiline kirjeldus, mille abil tehakse arvutis katseid, et projekteerida, analüüsida ja hinnata objekti toimimist. See on vajalik selleks, et teha kindlaks, mil määral tõuseb metallipinna temperatuur (Tp. out.) ahjust väljumisel antud riba kiiruse, paksuse, tiheduse, soojusmahtuvuse ja metalli algtemperatuuri väärtuste puhul, nagu samuti ahju tsoonide temperatuurid. Tulevikus võimaldab selle mudeli väljundis saadud väärtuse võrdlemine värvi polümerisatsioonitemperatuuriga teha järelduse katte nakkumise kvaliteedi kohta (joonis 10).

Joonis 10 – Katte kuivatamise protsessi kontseptuaalne simulatsioonimudel

Teiseks ülesandeks on välja töötada meetod tsingitud riba vulkaniseerimisprotsessi tehnoloogiliste parameetrite optimeerimiseks. Selle lahendamiseks on vaja vormistada kontrolli kvaliteedi kriteerium ja ehitada tehnoloogiliste parameetrite optimeerimise mudel. Tulenevalt asjaolust, et temperatuurirežiimi juhitakse ahju tsoonide (Tz1 ... Tz7) temperatuuride muutmisega, peaks see mudel optimeerima nende väärtused (Tz1opt ... Tz7opt) vastavalt kontrolli kvaliteedikriteeriumile (joonis 11). ). See mudel saab sisendina ka vulkaniseerimistemperatuure, kuna ilma nendeta on võimatu määrata metallist aluspinnaga värvi nakkumise kvaliteeti.

Joonis 11 – Kontseptuaalne mudel protsessiparameetrite optimeerimiseks

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 temperatuuril normaalsest 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 vastasmõju 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 kummi 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 kummide aktiivsus, seetõttu on vulkaniseerimiseks vaja 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 (kiirguse vulkaniseerimine), 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 olemus 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 pika induktsiooniperioodi rehvi ühtlaseks kuumutamiseks, 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 difundeeruma kummisegu pinnale 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, st. 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 suunaga sünteesida praktiliselt igat tüüpi ristsidemeid, muuta vulkaniseerimiskiirust ja vulkanisaadi lõplikku struktuuri. Seetõttu on väävel endiselt kõige populaarsem küllastumata kummide ristsiduja.

1. KIRJANDUSE ÜLEVAADE

1.1. Vulkaniseerimisastme ja vulkaniseerimistunnuste määramise meetodite ja instrumentide väljatöötamine

1.2. Vibratsioonireomeetria meetod

1.3. Reomeetriliste testide tulemuste kasutamise võimalused

1.4. Vibreerivate reomeetrite täiustatud mudelid

1.5. Kineetiliste kõverate tõlgendamise matemaatilised alused

2. UURIMISE MEETODID JA OBJEKTID

2.1. Tarkvara vulkaniseerimisprotsessi kineetiliste kõverate kvantitatiivseks tõlgendamiseks

2.1.1. Tabel Curve süsteem ja selle kasutamine kineetiliste kõverate kvantitatiivseks tõlgendamiseks

2.1.2. Table Curve 3D süsteem

2.1.3. MatLabi integreeritud süsteemi omadused

2.2. Õppeobjektid 63 f 3. EKSPERIMENTAALNE

3.1. Vulkaniseerimisprotsessi kineetiliste kõverate reprodutseeritavuse analüüs

3.2 Peamiste empiiriliste mudelite analüüs vulkaniseerimisprotsessi kineetiliste kõverate kvantitatiivseks tõlgendamiseks

3.2.1. Integraalkõverad

3.2.2. Diferentsiaalkõverad 100 ^ 3.2.3. Kaomooduli kõverad

3.3. Kineetilised mudelid

3.4. Retseptitehnoloogiliste tegurite mõju vulkaniseerimisprotsessi kineetiliste kõverate iseloomule

3.4.1. Vulkaniseerimisprotsessi kineetiliste kõverate sõltuvus temperatuurist

3.4.2. Retseptitegurite mõju vulkaniseerimisprotsessi kineetiliste kõverate iseloomule

Soovitatav lõputööde loetelu

• Dieenkummide vulkaniseerimise kineetika uurimine keeruliste struktureerimissüsteemide abil 2000, keemiateaduste kandidaat Molchanov, Vladimir Ivanovitš

• Jalatsite termoplastsete kummide loomise ja töötlemise tehnoloogia teaduslike aluste arendamine dünaamilise vulkaniseerimise teel 2007, tehnikateaduste doktor Karpukhin, Aleksandr Aleksandrovitš

• Autorehvide mitteisotermilise vulkaniseerimise simulatsioon kineetilise mudeli alusel 2009, tehnikateaduste kandidaat Markelov, Vladimir Gennadievitš

• Algoritmilis-informatsiooniline tugi mitmekomponentsete elastomeersete komposiitide struktureerimise automatiseeritud keemilis-tehnoloogiliste protsesside süsteemianalüüsiks 2017, tehnikateaduste kandidaat Kuznetsov, Andrei Sergejevitš

• Automatiseeritud süsteem kummitoodete tõmbetugevuse kaudseks stabiliseerimiseks 2009, tehnikateaduste kandidaat Klimov, Anton Pavlovitš

Sissejuhatus lõputöösse (osa referaadist) teemal "Vulkaniseerimisprotsessi kineetiliste kõverate kvantitatiivne tõlgendamine kummitehnoloogi töökoha korraldamise süsteemis"

Viimastel aastatel on ilmunud terve rida uusi tarkvaratooteid, mis võimaldavad tehnoloogil lahendada probleeme, mida varem oli võimatu seada.

Näiteks eksperimentide planeerimise meetodeid on kummitehnoloogide töös kasutatud pikka aega, kuid enamkasutatavad peaaegu statsionaarse piirkonna kirjeldamise meetodid põhinesid ainult teise ja harvemini kolmanda astme polünoomide konstrueerimisel. Nüüd saab selliseid probleeme lahendada palju tõhusamalt, saades mudelid, mille parameetreid saab tõlgendada füüsikalis-keemiliste kontseptsioonide alusel.

Samuti oli võimalus põhimõtteliselt teistsuguseks lähenemiseks toodete vulkaniseerimisrežiimide väljatöötamiseks ja tehnoloogiliste protsesside ning eelkõige segamisprotsessi juhtimiseks vajaliku teabe salvestamise ja kasutamisega seotud andmebaaside moodustamiseks.

Uute tarkvaratoodete kasutamine kummitehnoloogi töös kaotab praktiliselt vajaduse infot paberile salvestada ning seda võib pidada tema töökoha üheks oluliseks komponendiks.

Lõputöö eesmärk: oli põhimeetodite kujundamine vulkaniseerimisprotsessi kineetiliste kõverate ratsionaalseks tõlgendamiseks ja selle tarkvaramoodulite kompleksi loomine, mis võimaldavad spetsialistil töötada tõeliselt kaasaegsel tasemel.

Selle eesmärgi saavutamiseks lahendati järgmised ülesanded.

Vulkaniseerimisprotsessi kineetiliste kõverate töötlemisel saadud kvantitatiivsete tunnuste statistilise analüüsi läbiviimine.

Meetodi väljatöötamine katseandmete kõige informatiivsemaks esitamiseks kineetiliste kõverate töötlemisel ja vastava programmi kirjutamisel.

Mudelite võimalike versioonide kaalumine integraal- ja diferentsiaalkineetiliste kõverate kvantitatiivseks tõlgendamiseks, nende mudelite statistiline analüüs, soovituste väljatöötamine nende rakendamise tingimuste ja mudelite koostamise meetodite kohta vulkaniseerimisel toimuvate sekundaarsete protsesside juuresolekul.

Nende mudelite parameetrite ja vulkaniseerimisomaduste vahelise seose analüüs. Sellest lähtuvalt töötatakse välja meetodid kineetilise kõvera taasloomiseks vastavalt vulkaniseerimisomadustele, välistades seeläbi teabe paberile salvestamise.

Diferentsiaalkineetiliste kõverate (kiiruskõverate) saamise vajaduse põhjendamine, nende kõverate klassifitseerimise võimaluse ja statistiliste momentide kasutamise efektiivsuse analüüs kineetiliste uuringute tulemuste mõistmiseks.

Reogrammide ja kadumooduli kõverate võrdleva analüüsi läbiviimine, prognoosimise võimaluse hindamine kadumooduli kõverate põhjal.

Vulkaniseerimisprotsessi iseloomustava diferentsiaalvõrrandi saamise võimaluse analüüs integraalkõvera lähenduse põhjal empiiriliste mudelite abil. Sellise lähendusega kiiruskonstandi ja reaktsiooni järjekorra arvutamise võimaluse hindamine.

Retseptitehnoloogiliste tegurite mõju arvestamine vulkaniseerimisprotsessi kineetiliste kõverate olemusele ja> kontuurgraafikute kasutamise eeliste hindamine selle mõju analüüsiks.

Nende probleemide lahendamise meetodite väljatöötamine on kummitööstuse spetsialistide jaoks oluline.

Teaduslik uudsus.

1. Esmakordselt on näidatud reogrammide ja kineetiliste kiiruskõverate kirjeldamise mudelite parameetrite seos ning nende seos vulkaniseerimistunnustega. Sellest lähtuvalt on välja töötatud meetod kineetiliste kõverate koostamiseks vastavalt vulkaniseerimistunnustele.

2. Retseptitehnoloogiliste tegurite mõju analüüsi põhjal vulkaniseerimisprotsessi kineetiliste kõverate olemusele on välja töötatud meetod kontuurigraafikute koostamiseks, mis hõlbustavad otsuste tegemist uute vulkaniseerimisviiside kavandamisel ja olemasolevate vulkaniseerimisviiside hindamisel.

3. Näidatakse, et koos von soovitatav arvutada ka kiiruskõverate statistilised momendid, mis iseloomustavad kõvera kui terviku kuju, mitte ei fikseeri sellel kõveral üksikuid punkte.

4. Esmakordselt on näidatud integraalkõvera aproksimeerimisel põhineva vulkaniseerimisprotsessi iseloomustava diferentsiaalvõrrandi saamise võimalus empiiriliste mudelite abil.

Praktiline tähtsus.

1. Väljatöötatud meetodi alusel kineetilise kõvera adekvaatseks rekonstrueerimiseks vastavalt vulkaniseerimistunnustele on välistatud vajadus kineetilise iseloomuga informatsiooni (näiteks reogrammide) salvestamiseks paberile.

2. Kontuurgraafikute kasutamine koordinaatides "vulkaniseerimise kestus - retsepti-tehnoloogilise faktori tase" on vajalik õigete otsuste tegemiseks retsepti optimeerimisel ning uute planeerimisel ja olemasolevate vulkaniseerimisrežiimide hindamisel.

3. Näidatud on uue põlvkonna reomeetritel saadud diferentsiaalkineetiliste kiiruskõverate konstrueerimise ja analüüsimise otstarbekus, kuna nende kõverate kuju on (võrreldes reogrammidega) tundlikum retseptitehnoloogiliste tegurite muutustele.

1. KIRJANDUSE ÜLEVAADE

Sarnased teesid erialal "Polümeeride ja komposiitide tehnoloogia ja töötlemine", 05.17.06 HAC kood

• Soojusvahetusprotsesside tõhususe parandamine kummiga kaetud katete kuumtöötlemisel mikrolaineenergia abil 2004, tehnikateaduste kandidaat Šestakov, Demid Nikolajevitš

• Kummide segul põhinevad ülielastsed komposiitmaterjalid 2000, keemiateaduste kandidaat Khalikova, Saodathon

• Asometiinidel põhinevad polüfunktsionaalsed koostisained tehniliste kummide jaoks 2010, tehnikateaduste doktor Novopoltseva, Oksana Mihhailovna

• Keemiliselt reageerivate tahkefaasiliste objektide termiliste olekute optimeerimine 1997, füüsika- ja matemaatikateaduste doktor Žuravlev, Valentin Mihhailovitš

• Induktsioonkuumutuse mittestatsionaarsete termiliste protsesside modelleerimine ja arvutamine kummitoodete valmistamisel 2012, tehnikateaduste kandidaat Karpov, Sergei Vladimirovitš

Doktoritöö järeldus teemal "Polümeeride ja komposiitide tehnoloogia ja töötlemine", Kashkinova, Julia Viktorovna

1. Reogrammide töötlemisel saadud kvantitatiivsete tunnuste statistiline analüüs näitas, et need karakteristikud on määratud reprodutseeritavuse suure dispersiooniga. See kehtib eriti kineetiliste parameetrite kohta, mis on seotud vulkaniseerimisastmega (minimaalne pöördemoment ja selle juurdekasv) ning vähemal määral protsessi kestusega seotud parameetrite kohta (vulkaniseerimise algusaeg, aeg 90 ja 50). konversiooni %).

2. Esmakordselt on välja töötatud meetod kontuurkaartide koostamiseks, mis hõlbustab otsuste tegemist uute kavandamisel ja olemasolevate vulkaniseerimisrežiimide hindamisel. Meetod põhineb mudelite loomisel, mis iseloomustavad vulkaniseerumisastme või -kiiruse sõltuvust ajast; nende mudelite parameetrid on ühe või mitme protsessitehnoloogilise teguri suvalised funktsioonid. Selle meetodi rakendamiseks on välja töötatud programm.

3. Integraal- ja diferentsiaalkineetiliste kõverate adekvaatseks kvantitatiivseks tõlgendamiseks on välja pakutud mudelite rühm; nende mudelite parameetreid saab tõlgendada füüsikalis-keemiliste mõistete kaudu. Mõnel juhul saab kineetilisi kõveraid kirjeldada selliste mudelite summeerimise teel.

4. Näidatud on integraal- ja diferentsiaalmudeli parameetrite seos ning nende seosa. Selle põhjal töötati esmakordselt välja meetod kineetilise kõvera adekvaatseks rekonstrueerimiseks vastavalt vulkaniseerimistunnustele. See võimaldab kaotada teabe paberile salvestamise vajaduse.

5. Näidatud on vulkaniseerimisprotsessi kiiruse diferentsiaalkineetiliste kõverate koostamise ja analüüsimise otstarbekus. Nende kuju on retseptitehnoloogiliste tegurite muutuste suhtes tundlikum kui integraalkõverate puhul.

6. Märkimisväärsel katsemassiivil (88 kõverat) on näidatud, et vulkaniseerimisprotsessi diferentsiaalkineetilised kõverad, kui neid tõlgendatakse jaotusfunktsioonidena, võib omistada Pearsoni kõverate perekonna IV tüübile, kuid enamikul juhtudel on need piisavad. mida kirjeldab Table Curve programmikataloogi mudel 8062, mis on integraalmudeli 8092 diferentsiaalvorm.

7. Näidatakse, et koos von soovitav arvutada ka kiiruskõverate statistilised momendid, mis iseloomustavad kõvera kui terviku kuju, mitte ei fikseeri sellel kõveral üksikuid punkte.

8. On näidatud, et taastumise puudumisel saab kõvenemisomadusi arvutada kaomooduli kõverat analüüsides.

9. Esmakordselt on näidatud integraalkõvera aproksimeerimisel põhineva vulkaniseerimisprotsessi iseloomustava diferentsiaalvõrrandi saamise võimalus empiiriliste mudelite abil. Sel juhul saab kiiruskonstanti ja reaktsiooni järjekorda väljendada mudeli parameetrite ja seega ka kõvenemisomaduste kaudu.

10. Vaadeldakse retseptitehnoloogiliste tegurite mõju vulkaniseerimisprotsessi kineetiliste kõverate olemusele ning põhjendatakse kontuurgraafikute kasutamise eeliseid selle mõju analüüsimisel. On näidatud, et vulkaniseerimisprotsessi kineetiliste uuringute tulemused tuleks esitada mitmete vulkaniseerimiskarakteristikute ja kineetiliste parameetrite jaoks võrdsete joonte kogumina. Välja on töötatud graafikuteoorial põhinev vulkaniseerimisdiagrammide klassifikatsioon.

Doktoritöö uurimistöö kirjanduse loetelu tehnikateaduste kandidaat Kaškinova, Julia Viktorovna, 2005

1. Uralsky M.JL, Gorelik R.A., Bukanov A.M. Kummisegude tehnoloogiliste omaduste kontroll ja reguleerimine. - Ml: Keemia, 1983. - 128 lk.

2. Makhlis F.A., Fedyukin D.L., Terminoloogiline teatmeteos kummist. -M.: Keemia, 1989. -400.

3. Dogadkin B.A., Dontsov A.A., Šeršnev V.A. Elastomeeride keemia. - M.: Keemia, 1981.-376 lk.

4. Kornev A.E., Bukanov A.M., Ševerdjajev O.N. Elastomeersete materjalide tehnoloogia. M.: Exim, 2000. - 288 lk.

5. Lukomskaja A.I., Badenkov P.F., Kepersha L.M. Kummitoodete vulkaniseerimisrežiimide arvutused ja prognoosimine. - M.: Keemia, 1978. 280 lk.

6. Kummimehe kaaslane. / Toim. L.M. Gorbunov. L.: Goshimizdat, 1932. - 464 lk.

7. J. R. Scott Kummi ja kummi füüsikaline katsetamine.-M.: Keemia, 1968.-316 lk.

8. Elastomeeride vulkaniseerimine: TRANS. inglise keelest. / Toim. G. Alliger, F. I. Sietun. M.: Keemia, 1967. - 428 lk.

9. ASTM-i standard D "412 98a, "Vulkaniseeritud kummi ja termoplastiliste elastomeeride standardkatsemeetodid – pinge.", ASTM-i standardite aastaraamat, köide 09.01.

10. Väike L. Kuidas kasutada DSC-d elastomeeride kõvenemisastme mõõtmiseks. // Elastomeerid. 1988. - 121, nr 2. - Lk 22-25.

11. Brasier D. W. Termoanalüütiliste protseduuride rakendused elastomeeride ja elastomeerisüsteemide uurimisel // Kummikeemia ja tehnoloogia. - 1980. - 53, nr 3 - P.437-511.

12. Bershtein B.A., Egorov B.M. Diferentsiaalne skaneerimine ®1 kalorimeetria polümeeride füüsikalis-keemias. L.: Keemia, 1990. - 256 lk.

13. Wendlandt U. Termilised analüüsimeetodid.: Per. inglise keelest. - M.: Mir, 1978.-526 lk.

14. Agayants I. M., Viis sajandit kummi ja kummi. M.: Moodne, 2002. - 432 lk.

15. Novakov I.A., Novopoltseva O.M., Krakshin M.A. Elastomeeride ja nendel põhinevate koostiste plastoelastsete ja vulkaniseerimisomaduste hindamise ja reguleerimise* meetodid. - M.: Keemia, 2000. - 240s.

16. GOST 10722-76 Kummid ja kummisegud. Viskoossuse ja eelvulkaniseerimisvõime määramise meetod. // M.: Standardite kirjastus. - 1976., 11 lk.

17. ASTM D1646-99 standardsed katsemeetodid kummi viskoossuse, pinge leevendamise ja eelvulkaniseerimise karakteristikute jaoks (Mooney viskosimeeter). -ASTM International, 10. mai 1999.11 lk.

18. Orlovsky P.N., Lukomskaya A.I., Tsydzik M.A., Bogatova S.K. Tahmasegude tehnoloogiliste omaduste hindamine nihkeplastomeetril. // Kumm ja kumm. 1960. - nr 7. - S. 21-28.

19. Peter J. ja Heidemann W. Uus meetod kummisegude optimaalse kõvenemise määramiseks. // Kautschuk ja Gummi. 1958. - nr 11. - lk 159 - 161.

20. Löök C. M. Kummi tehnoloogia ja valmistamine. Kummitööstuse asutus: 1971.-527 lk.

21. Lautenschlaeger F.K., Myhre M. Elastomeeride omaduste klassifikatsioon "optimaalse omaduse kontseptsiooni" abil. // Rakenduspolümeeriteaduse ajakiri. -1979. 24, nr 3 – lk 605-634.

22. Claxton W. E., Conant F. S. ja Liska J. W., Elastomeeri omaduste progresseeruvate φ muutuste hindamine vulkaniseerimise ajal. // Kummikeemia ja"

23 Tehnoloogia. 1961. V. 34, lk 777.

24. Decker G. E., Wise R. W. ja Guerry D., Ail oscillating disk reometer dünaamiliste omaduste mõõtmiseks vulkaniseerimise ajal. // Kummikeemia ja -tehnoloogia. 1963. V.36, lk 451.

25. Greensmith H.W., Watson A.A. Loodusliku kautšuki kõvenemisomaduste uuringud. // Loodusliku kautšuki konverentsi materjalid. II osa – Kuala Lumpur. -1968 lk 120-134.

26. Sezna J.A. Töödeldavuse testide kasutamine kvaliteedi tagamiseks. // kummimaailm. 1989. - 199, nr 4. Lk 88-94.

27. GOST 12535-84. Kummiühendid. Vulkaniseerimiskarakteristikute määramise meetod vulkomeetril. // M.: Standardite kirjastus. -1984.13 lk.

28. ASTM standard 2084-93, kummiomaduste standardne katsemeetod – vulkaniseerimine võnkuva ketta kõvenemismõõturiga, X2 liide, võnkuva ketta kõvenemismõõturi ajalugu, jaotis X2.6 ja tabel X2.1.

29. JS JSO 3417-78.Reakummi kõvenemisomaduste mõõtmine ostsilleeriva kuromeetriga.- 1981.

30. ISO 6502 Kumm – Vulkaniseerimiskarakteristikute mõõtmine rootorita kõvendiga. Teine trükk, 1991.

31. McKelvey D. M. Polümeeride töötlemine: TRANS. inglise keelest. M.: Keemia, 1968.-496 lk.

32. Surve all vormimise teel töödeldud kummiühendite omaduste hindamise seadmed ja meetodid / Halle A.P., Kongarov G.S., Fedorov E.G. Pozdrashenkova G.I. -M.: TsZhITEneftekhim, 1981. -76 lk.

33. Alfrey T. Kõrgpolümeeride mehaanilised omadused: Per. inglise keelest. M.: 1982.-320 lk.

34. Monsto Reometer 100, Kirjeldus ja kasutusala. Tehniline bülletään nr IS-1, 18 lk.

35. Podalinsky A.V., Yurchuk T.E., Kovalev N.V. Kummi SKI-3 standardsuse hindamisest vulkameetrilise analüüsi meetodil. // Kumm ja kumm. 1983. nr 10. - lk 27-32.

36. Kato H, Fujuta H Mõned uued süsteemid polükloropreeni ristsidumiseks. // Kummikeemia ja -tehnoloogia 1971. -V. 48. - lk. 19-25.

37. Reztsova E.V., Vilents Yu: E. SKI-3 ja SKMS-ZOARCM-15 baasil valmistatud kummisegude töötlemise tehnoloogiliste tegurite mõju nende vulkaniseerimise kineetikale ja kummi dünaamilistele omadustele.// Kumm ja kumm. 1971. -№12. - lk.15-18.

38. Anand R., Blacly D.C., Lee K.S. Korrelatsioon Monsanto reomeetri pöördemomendi ja elastomeeride võrkude ristsidemete kontsentratsiooni vahel. Rahvusvaheline kummikonverents "Rubbercone", 1982 2.-4.juuni.

39. Wolfson B. JI, Gorelik B. M. Kuchersky A. M. Kummide tingimusliku tasakaalumooduli määramine bikoonilise rootoriga vulkameetritel. // Kumm ja kumm.- 1977.-N6.- lk. 57-58.

40. Volfson B. L., Gorelik B. M. Elastomeeride nihkemooduli määramine bikoonilise rootoriga vulkameetritel. // Kumm ja kumm.- 1977.- N1.- S. 51-54.

41. Charlesby A. Tuumakiirgus ja polümeerid: Per. inglise keelest. - M.: Izdatinlit, 1962. 210 s

42. Podalinsky A. V. Fedorov Yu. N. Kropacheva E. N. Butadieeni ja propüleeniga alternatiivse kopolümeeri vulkaniseerimiskiiruse temperatuurisõltuvuse uuring. // Kumm ja kumm, -1982.- N2.- S. 16-19.

43. Dogadkin B. A. Elastomeeride keemia. M.: Keemia, 1972. - 381 lk.

44. Jurowski V., Kubis E. Meetod kummi struktureerimise ja hävitamise protsesside parameetrite määramiseks vulkaniseerimisel. //Kumm ja kumm.-1980.-N8.-C.60-62.

45. Goettferti seadmed elastomeeride ja kummide iseloomustamiseks.

46. ​​Veebisait // www.goettfert.com/index.html

47. McCabe K. Elastomeeride tugevdamine: TRANS. inglise keelest. / Toim. J-Kraus. -M.: 1968.-S. 188-200.

48. Petškovskaja K. A. Tahm kummi tugevdajana. M.: Keemia, 1968. - 215lk.

49 Rohu C.L., Starita J.N. Dünaamiliste reoloogiliste mõõtmiste kasutamine reaalajas on-line ja off-line kvaliteedikontrolliks. // kummimaailm. -1986. -194, nr 6. Lk 28-33.

50. Zakharenko H.V., Kozorovitskaja E.I. Palkina Yu.Z., Suzdalnitskaya Zh.S. Kummisegude omaduste hindamise meetodid. TsNIITEneftekhim; seeria: RTI ja ATI tootmine. 3. väljaanne 1988, 52 lk.

51. Ševtšuk V.P., Krakshin M.A., Delakov E.P., Terekhova E.A. Retsepti arendaja automatiseeritud töökoht kummikaupade valmistamisel. // Kumm ja kumm. 1987. - nr 2.-S. 41-43.

52. Sarlet X., X. Vandorin P., Wingrif* S.M. Miniarvuti kummitehnoloogidele // Intern. konf. kummi ja kummi jaoks. M., f 1984.- P.39.- (Eeltrükk).

53. Smith M. A., Roebuh X. Kaasaegne kummisegude kvaliteedikontroll.// Intern. konf. kummil ja kummil.- M., 1984. - Lk 51, - (Eeltrükid).

54. Pawlowski H. A. ja Perry A. L., "Uus automaatne kuremeeter" esitletud RPI kummikonverentsil 84, Birmingham, U.K., mär. 1984;

55. Robert I. Barker, David P. King ja Henry A. Pawlowski (Monsanto Co.-le) U.S. 4 552 025 (12. november 1985);

56. Thomas D. Masters ja Henry A. Pawlowski (Monsanto Co.-le) U.S. 4 794 788 (3. jaanuar 1989);

57. F 55. Henri A. G. Burhin, David P. J. King ja Willy A. G. Sprentels (Monsantole

59. Viskoelastsete omaduste mõõtmine reomeetriga MDR 2000. Saatke vastu edusammud ja taotlused. Tehnilised märkused tööstusele. Monsanto instrumendid ja seadmed. VIIDE: LLN 89/4.

60. Veebisait// www.komef.ru/gibrheometre.shtml

61. CCSi XDR® reomeetrid ja viskosimeetrid. ]

62. Veebisait// www.ccsi-mc.com/html-instruments.htm

63. Jack C. Warner ja Tobin L., "Innovations in Cure Meter and Mooney Viscometer Technology", esitletud Ameerika Keemiaühingu 148. koosolekul Clevelandis, Ohios 17.-20. oktoobril 1995, Rubber World.1997. - V.215, nr 4.

64 Andries van Swaaij. Kummiprotsessi analüsaator 2000. // Looduslik kautšuk. -23, 3. kvartal 2001. - lk. 2-4.

65. Roger E., Sedov A.S., Neklyudov Yu.G., Seadmete ja tarkvara tootmisversioonid f. Alfa tehnoloogiad. - XI rahvusvaheline teaduslik-praktiline konverents “Kummitööstus. Tooraine, materjalid, tehnoloogia.» Moskva, 2005. 224lk.

66. Alpha Technologies seadmed.

67. Veebisait//www.alpha-technologies.com/instruments/rheometry.htm

68. Mitropolsky A.K. Statistiliste arvutuste tehnika. - M.: Nauka, 1971.-576 lk.

69. Agayants I.M., Orlov A.JI. Katse planeerimine ja andmete analüüs: laboritööde juhend. - M.: IPTSMITKhT, 1998, 143 lk.

70. Siskov V.I. Korrelatsioonianalüüs majandusuuringutes. M.: Statistika, 1975. - 168 lk.

71. Brownlee C.A. Statistilised uuringud tootmises: Per. inglise keelest. / Toim. A.N. Kolmogorov. M.: Izdatinlit, 1949. - 228 lk.

72. Lukomsky YI: Korrelatsiooniteooria ja selle rakendamine tootmise analüüsimisel. M.: Gosstatizdat, 1958. - 388 lk.

73. Cramer G. Statistika matemaatilised meetodid: Per. inglise keelest. M.: Mir, 1975 .-648 lk.

74. Anufriev I.E. Õpetus MatLab 5.3/b.x. Peterburi: BHV-Peterburg, 2002.-736 lk.

75. Kaškinova TO.V., Agayants I.M. Eksperimentaalsete andmete esitamise vormid vulkaniseerimisprotsessi kineetika uurimisel. // 16. sümpoosion "Rehvide ja kummist nöörkomposiitide probleemid": föderaalne ühtne ettevõte "NIIShP" Moskva, 2005. - lk. 187-194.

76. Mosanto MDR 2000E kõvenemise kineetika testimisel ja tööriist kõvastunud kummist toodete kvaliteedi parandamiseks H.B. Burhin, Louvain-la-Neuve (Belgia)/ Kautschuk und Gummi, Kunstst. -1992, -45, #10, -lk. 866-870

77. Viskoelastsete omaduste mõõtmine MDR 2000 reomeetriga, Louvain-la-neuve, 1989, 20 lk:

78. Varaksin M.E., Kuchersky A.M., Kuznechikova V.V., Radaeva G.I. Uued seadmed ja meetodid kummisegude omaduste hindamiseks: seeria: RTI ja ATI tootmine. Väljaanne nr 3 M., TsNIITEneftekhim, 1989 - 126 lk.

79. Agayants I.M., Kaškinova Yu.V. Vulkaniseerimisprotsessi reomeetriliste kõverate reprodutseeritavuse analüüs. // 9. teaduslik-praktiline konverents “Kummitööstus. Tooraine": FSUE "NIIShP" Moskva, 2002. - lk.7-10.

80. Agayants I.M., Kaškinova Yu.V. Vulkaniseerimisprotsessi kineetiliste kõverate empiirilised mudelid. // Rahvusvaheline kummi ja kummi teemaline konverents: Proceedings. Aruanne Moskva, 2004. - lk 28-29:

81. Agayants I.M., Kaškinova Yu.V. Kineetiliste kõverate kvantitatiivne tõlgendamine. // MITHT-i teaduslikud märkmed. 11. number 2004. Lk. 3-8.

82. Kashkinova Yu.V., Agayants-I.M. Retseptitehnoloogiliste tegurite mõju vulkaniseerimise omadustele ja vulkaniseerimisprotsessi kineetilistele parameetritele. // MITHT-i teaduslikud märkmed. 13. number 2005. - lk. 34-38.

Pange tähele, et ülaltoodud teadustekstid postitatakse ülevaatamiseks ja saadakse väitekirjade originaaltekstide (OCR) tunnustamise kaudu. Sellega seoses võivad need sisaldada tuvastusalgoritmide ebatäiuslikkusega seotud vigu. Meie poolt edastatavate lõputööde ja kokkuvõtete PDF-failides selliseid vigu pole.