Вулканизация в горячем воздухе

Простейшим устройством для непрерывной вулканизации можно считать прямолинейную трубу с потоком горячего воздуха, в котором резиновый профиль движется навстречу потоку горячих газов. Из-за низкой тепло­емкости воздуха приходится применять трубу (вулканизующий канал) длиной до 100 м. В этой конструкции вулканизатора применяется воз­духонагреватель с газовым отоплением, температура воздуха в трубе — до 210° С, и при длине трубы 60 м производительность достигает 10 м/мин [77]. Известна такая конструкция вулканизатора [84], где труба имеет двойную рубашку, в которую подводится насыщенный пар давлением 12 МПа. Температура вулканизации около 180° С. Выходные скорости варьируют от 2,5 до 0,5 м/мин.

Способом непрерывной вулканизации в горячем воздухе изготавли­ваются пористые профили сечением от 8 до 45 мм.

При соблюдении параметров технологического процесса отходы со­ставляют около 5%. Несмотря на целый ряд трудностей применения этого метода вулканизации (большие производственные площади, потери те­плоты, необходимость уплотняющих устройств), он имеет и неоспоримые преимущества - малые капиталовложения и эксплуатационные расходы.

Все более широкое применение в промышленности резиновых техни­ческих изделий за рубежом находит метод, при котором основная доля теплоты не подводится извне, а поступает за счет создания тангенциаль­ного напряжения в резиновой смеси внутри специальной экструзионной головки, непосредственно перед профилирующей фильерой. Сама головка смонтирована на конце цилиндра червячного пресса и является как бы его продолжением.

Резиновая смесь в виде ленты подается в загрузочную воронку экструдера, захватывается нарезкой червяка, перемещается вдоль цилиндра и под большим давлением поступает в кольцевую щель, образованную вра­щающимся дорном головки и внутренними стенками стационарного ци­линдра. При этом движущуюся в осевом направлении резиновую смесь принуждают перемещаться в противоположном ее подаче направлении.

В результате значительных сдвиговых деформаций между отдельными слоями резиновой смеси затрачиваемая на создание осевого перемещения энергия преобразуется в теплоту, распределенную по всей массе резиновой смеси.

Интенсивность преобразования энергии вследствие внутреннего трения слоев зависит от относительного движения обеих поверхностей сдвига и реологических свойств экструдата, т. е. от бесступенчато регулируемой частоты вращения дорна и вязкости обрабатываемой резиновой смеси.

Практически это означает нагрев смеси в рабочей щели приблизительно от 150 до 190° С незадолго до поступления ее в литьевую фильеру.

Схема экструзионной головки конструкции фирмы "Берсторфф" представлена на рис. 22. На рис. 23 приведены зависимость температуры, вязкости и распределение давления по всей длине рабочей щели (зазора).

Из рис. 23 видно, что при повышении темпера­туры смеси вязкость уменьшается, а благодаря этому обеспечивается хорошая шприцуемость даже при изготовлении сложных тончайших про­филей, в том числе и пористых.

Благодаря бесступенчатому регулированию частоты вращения дорна резиновая смесь может нагреваться до максимально допусти­мой температуры независимо от со­става резиновой смеси. Начинающаяся здесь вулканизация шприцуемой сме­си из-за весьма кратковременного нахождения ее в рабочей щели (от 4 до 8 с; при производительности порядка 200 кг/ч - около 7,5 с) крайне слаба. Ввиду отсутствия потока теплоты от стенок экструзионной головки к шприцуемой смеси температура стенок может поддерживаться в пределах ниже температуры сшивания, т. е. от 70 до 75 °С. Стенки цилиндра экстру­зионной головки и дорна нагреваются жидкостью. Этим обеспечивается большая гибкость при запуске, остановке и выключении установки, ибо при снижении частоты вращения дорна температура шприцуемой смеси может за несколько секунд измениться от максимальной до минимальной и наоборот. Благодаря нагреванию исключается возможность привулканизации материала к стенкам экструзионной головки. Варьированием частоты вращения дорна можно весьма точно (до ±1°С) регулировать температуру материала.

Теперь сопоставим способ вулканизации с экструзионной головкой, работающей по принципу тангенциального напряжения, и последующим участком дополнительного нагрева (довулканизации) с другими спосо­бами - формовым, с применением токов СВЧ, солевой ванны и т. д. (рис. 24). При работе по методу тангенциального напряжения вулканизация начинается уже в самой головке, и перед выходом из фильеры материал достигает точки наименьшей пластичности, а при выходе из фильеры он уже находится на восходящей линии кривой вулканизации, и благодаря этому обеспечивается меньшее набухание профиля (заготовки), повышен­ная стабильность форм, достигается лучшее качество поверхности и со­кращается продолжительность вулканизации на довулканизационном участке.

Рис. 24. Зависимость пластичности рези­новой смеси от времени вулканизации: 1 — вулканизация со специальной экстру- зионной головкой; 2 - другие методы; • — размягчение при нагреве; + — начало вулканизации.

Кроме того, изделие прогревается более равномерно вследствие вы­деления теплоты непосредственно в массиве материала.

Линия вулканизации состоит из червячного пресса холодного питания с вакуумированием, оснащенного экструзионной головкой, работающей по принципу тангенциального напряжения, установки для вулканизации горячим воздухом, устройства для охлаждения профиля, автомата для резки на мерные длины и автоматического укладчика.

Обслуживание установки и контроль за ее работой осуществляются с пульта управления.

В. И. Клочков

В. П. Рыжков

©Издательство "Химия" , 1984