Статьи»Производство пористых изделий из эластомеров»Вулканизация в горячем воздухе
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