Неформовые методы. Непрерывные способы получения длинномерных пористых изделий.

Вулканизация в среде жидкого теплоносителя

Быстрое развитие всех отраслей промышленности и транспорта в период научно-технической революции вызывает непрерывный и увеличивающийся рост, потребности в резиновых технических изделиях, в том числе и пористых. Повышаются требования к качеству этих изделий. Удовлетворение возрастающего спроса может быть достигнуто только путем создания новых высокопроизводительных максимально механизированных и автоматизированных технологических процессов.

В настоящее время существует много различных методов непрерывной вулканизации длинномерных резиновых технических изделий: вулканизация в среде пара, горячего воздуха, жидкостей, в расплавах солей, в псевдоожиженном слое, токами сверхвысокой частоты, ионизирующим излучением и др. Все эти способы вулканизации имеют промышленное применение, но удельный вес их в промышленности резинотехнических изделий различен. При выборе того или иного процесса необходимо учитывать характер изделий, их состав, назначение и годовой объем производства. Иногда может быть выгодно сочетание в одной линии различных способов нагрева и вулканизации.

В качестве жидкого теплоносителя для непрерывной вулканизации шприцованных резиновых изделий используются высококипящие органические соединения, такие, как глицерин, расплавы солей. Установка для вулканизации профилей в среде глицерина состоит из подогревательных вальцев, червячного пресса, вулканизационной ванны, ванны для охлаждения и смыва глицерина с поверхности изделия и транспортирующего устройства с отборочными валками. Изделия вулканизуют при 140-150° С. Шприцованные профили отдельными ручьями (до 16 ручьев — в зависимости от размеров профиля) от головки червячного пресса транспортером непрерывно подают в ванну с глицерином или ксилитаном, где их вулканизуют в течение 3—5 мин в зависимости от размеров изделия. После вулканизации профили подают в ванну с проточной водой для смыва с поверхности профилей остатков теплоносителя и охлаждения. Этот метод вулканизации даже при наличии некоторых достоинств, таких, как высокая производительность, компактность и простота обслуживания, теряет свое значение. Это связано с недостатками глицерина как теплоносителя, который разлагается уже при температуре 155°С с выделением акролеина и является довольно дорогим продуктом.

Более перспективна в качестве теплоносителя эвтектическая смесь нитрит-нитратных солей (нитрат калия — 53%, нитрат натрия — 7%, нитрит натрия — 40%), известная в технической литературе как сплав СС-4 или NTS, компоненты которого - дешевые и доступные соли. Этот сплав обладает хорошей теплостойкостью (до 450°С), имеет высокий коэффициент теплоотдачи [порядка 700 Вт/(м2 в°С)], растворим в воде. Вулканизация осуществляется при атмосферном давлении и температуре 170-250 0 С. В этих условиях ванна длиной 10-15 м может при надлежащем подборе рецептуры и технологии обеспечивать вулканизацию шприцованного пористого резинового изделия со скоростью 0,25-0,41 м/с. Кроме того, этот сплав позволяет точно регулировать температуру. Заготовка профилируется в головке вакуумного пресса. Вакуумирование пористой резиновой смеси в процессе шприцевания позволяет улучшить пористую структуру вулканизата, и его применение является желательным, хотя характер и число пор в резине определяется в основном содержанием порообразователей.

Вулканизатор представляет собой ванну сварной конструкции, обычно из нержавеющей стали, установленную на подвижных опорах, закрытую снаружи кожухом с тепловой изоляцией (рис. 12). Ванна, заполненная СС-4, обогревается электрообогревателями, в результате чего смесь расплавляется и нагревается до 170-250° С. В верхней части кожуха смонтировано два транспортера для погружения и перемещения изделия в теплоносителе. Поскольку сплав СС-4 имеет высокую плотность (1926 кг/м3), то возникающая подъемная сила прижимает изделие к поверхности транспортера; это препятствует получению пористых изделий сложной конфигурации из-за большого деформирующего усилия, приводящего к смятию изделий.

Рис. 12. Линия для непрерывной вулканизации в расплаве нитрит-нитратных солей: 1 - червячный пресс; 2 - вулканизатор; 3 — промывная ванна; 4 — устройство для отбора профиля; 5 — транспортер для отбора и укладки профиля.

Иногда для сохранения формы полого профиля с помощью специального приспособления внутрь его полости подают сжатый воздух или инертный газ. В процессе шприцевания для поддува профилей воздух или газ подают в полость профиля через отверстие в дорне, при этом червячный пресс снабжается приспособлением, обеспечивающим постоянное давление газа в полости профиля. Однако при поддуве профиля, особенно с тонкими стенками, не исключается возможность деформации профиля при его погружении в более плотную массу теплоносителя. На изменение формы профиля влияет также изменение давления в ванне за счет уноса солей и уменьшения содержания их в ванне. При вулканизации пористых изделий сложного сечения унос солей составляет от 1 до 1,5 кг на 1000 пог. м изделия (профиля).

Для уменьшения уноса солей изделия по выходе из ванны рекомендуется подавать на специально установленный барабан диаметром 300-400мм и обдувать горячим воздухом. Вынос солей при этом сокращается до 10 раз. При вулканизации пористых резиновых смесей следует иметь в виду, что из-за высокой пластичности (0,4—0,7) и невысокой каркасности профили увеличиваются по длине неравномерно. Для снижения вытяжки профилей необходимо строго следить за равномерным питанием червячного пресса и регулировать скорость отбора профиля из вулканизационной ванны.

К преимуществам этого метода вулканизации следует отнести: хорошую теплопередачу от расплава солей к изделию; возможность проводить процесс при температуре от 150 до 300 °С; поддержание равномерной температуры в ванне с расплавом (±2°С); отсутствие опасности окисления резины; ликвидация операции опудривания профиля; приемлемый тепловой К.П.Д.

Недостатками данного метода вулканизации являются:

• зависимость максимальной производительности установки от размера и конфигурации профиля; как правило, если масса профиля не превышает 0,87 кг/м, производительность будет высокой (0,25-0,26 м/с.;

• большие трудности при изготовлении пористых изделий трубчатой конструкции и изделий сложной конфигурации;

• относительно высокая температура плавления теплоносителя (142,5° С);

• значительное потребление теплоносителя на 1 т изделия (60 кг);

• необходимость промывки профиля после вулканизации от находящегося на его поверхности остатка теплоносителя и, как следствие, загрязнение сточных вод;

• высокая пожароопасность процесса;

• значительные энергетические затраты, достигающие 8-10 кВт на 1 м длины ванны.

Первые отечественные линии вулканизации в расплавах нитрит-нитратных солей, созданные ВНИИРТМаш, были освоены промышленностью в 1974 г. В табл. 7 приведены технические характеристики линий, выпускаемых в Советском Союзе и за рубежом.

Внедрение линий JIHBC-63, JIHBC-90 и ЛНВС-125 повысило выработку на одного рабочего на заводах резиновых технических изделий от 30 до 90 кг/ч.

В. И. Клочков

В. П. Рыжков

©Издательство "Химия" , 1984

Оригинал