Что такое вальцевание резины
Вальцы резиносмесительные
В изготовлении резинотехнических изделий вальцы имеют самое важное значение. За счет таких методов как: смешение, листование, подогрев и многих других, зависит качество конечного продукта.
Конструкция вальцов.
Смесительный стан состоит из двух валков, расположенных параллельно. Два валка могут независимо друг от друга перемещаться навстречу друг другу. Здесь скорость регулируется в определенном соотношении. В зависимости от смеси либо передний валок, обращенный к оператору машины, либо задний валок вращается быстрее. Ширину зажима валков можно регулировать, чтобы определить толщину слоя резины. Это может быть адаптировано к соответствующему количеству резины во время текущей операции. Поскольку в процессе смешивания выделяется тепло, валки можно охлаждать с помощью водяного охлаждения для достижения таким образом оптимальной температуры обработки. Так же поверхность вальцов может быть разной (гладкой и рифленой), в зависимости от назначения смеси.
Описание процесса работы.
О том как происходит процесс замешивания смеси, можете посмотреть видео
Готовая смесь охлаждается в окружающей среде при обычной климатической температуре или в специально оборудованных камерах и обрабатывается разделяющими веществами:
— нанесение талька;
— помещение в камеру с суспензией коалина.
После чего уже готовый материал укладывается в листы для хранения.
Компания Резинопласт занимается производством резиновых смесей. Если вы заинтересованы в качественных материалах, обращайтесь к нам!
Приготовление резиновых смесей на вальцах
При переработке резиновых смесей используется большое количество машин, у которых основными рабочими узлами являются валки. Такие машины принято называть валковыми.
Валковые машины для переработки резиновых смесей можно разделить на три группы: 1) резинообрабатывающие вальцы (ГОСТ 14333—79); 2) резинообрабатывающие каландры (ГОСТ 11993—80); 3) прикатывающие и дублирующие машины и устройства.
В производстве резиновых изделий вальцы применяются для смешения, листования, подогрева и пластикации резиновых смесей, для дробления, размола, очистки старой резины и резиновых отходов в регенераторном производстве.
Вальцамиобычно называют машину с двумя вращающимися навстречу друг другу валками, оси вращения которых расположены в горизонтальной плоскости. Валки вальцев имеют, как правило, различную окружную скорость вращения.
Вальцы – это машина, в которой два горизонтальных, полых массивных валка, вращающихся навстречу друг другу с одинаковой или различными окружными скоростями. Для поддержания необходимого режима вальцы имеют устройства, регулирующие величину зазора, контролирующие и регулирующие температуру валков и давление в зазоре.
Отношение окружности скорости заднего валка к окружности скорости их переднего валка принято называть фрикцией вальцев.
Резинообрабатывающие вальцы можно разделить на следующие группы (ГОСТ 14333—79): 1) лабораторные (Лб); 2) подогревательные (Пд); 3) смесительные (См); 4) дробильные (Др); 5) промывные (Пр); 6) размалывающие (Рз); 7) рафинирующие (Рф); 8) смесительно-подогревательные вальцы (См-Пд).
Лабораторные вальцы предназначены для лабораторных исследований.
Подогревательные вальцы используются для подогрева резиновых смесей перед их загрузкой на каландры, червячные и другие машины. Эти вальцы имеют различную скорость вращения валков (фрикция 1,22—1,27). Подогревательные вальцы для подогрева жестких резиновых смесей могут быть снабжены задним валком с рифленой поверхностью.
Смесительные вальцы служат для введения в резиновую смесь отдельных компонентов, а также для гомогенизации (домешивания) и охлаждения резиновых смесей после выгрузки из резиносмесителя. Смесительные вальцы имеют фрикцию до 1,08.
Размалывающие вальцы применяются для более тонкого дробления (размалывания) старой резины, прорезиненных тканей, прочих резиновых отходов и эбонита. Поверхность валков размалывающих вальцев может быть как гладкой, так и рифленой; фрикция составляет 2,55—4,0.
Рафинирующие вальцы служат для очистки регенерата и синтетического каучука от твердых хрящевидных включений. Удаление твердых частиц из обрабатываемого материала происходит благодаря наличию бомбировки (бочкообразной формы) валков. При работе вальцев за счет клинообразной формы зазора твердые частицы выдавливаются от середины к краям рабочей части (бочки) валков и собираются на краях (кромках) листа. Затем кромка листа обрезается и твердые включения удаляются.
Конструкция вальцев. Различные типы вальцев имеют в основодинаковый принцип действия и ряд сходных узлов (сборочных единиц) и деталей. В общем вальцы (рис. 3) представляют собой машины, основными рабочими органами которой являются два полые валка 1 и 2, расположенные в горизонтальной плоскости и вращающиеся навстречу друг другу. Некоторые вальцы, используемые при регенерации резины, имеют три валка.
Валок 1 называется передним, так как он расположен с передней стороны рабочего места вальцев. Валок 2 называют задним. Рабочая поверхность валков может быть гладкой или рифленой в зависимости от назначения вальцев. Каждая из двух станин 8 и 12 вальцев стянута сверху траверсой (поперечинами) 5 и 17 и помещается на массивной чугунной фундаментной плите 11. Фундаментная плита с нижней стороны имеет ребра жесткости. У вальцев с групповым приводом на фундаментной плите под каждой из станин устанавливаются трансмиссионные подшипники 9, 14. В четырех углах фундаментной плиты расположены выступающие тумбы для установки и крепления станин вальцев. Крепление станин вальцев к фундаментной плите производится при помощи болтов и специальных клиньев.
Высота поверхности рабочего пола обычно находится на уровне верхней части тумб фундаментной плиты. Для регулировки параллельности установки двух станин и увеличения жесткости конструкции вальцев имеется два стяжных болта 10. Станины и поперечины (траверсы) вальцев отливаются из чугуна и должны иметь 5—6-кратный запас прочности против наибольших усилий, развиваемых при работе. В каждой станине вальцев устанавливается по два валковых подшипника (один от переднего, а другой от заднего валков).
Подшипники заднего валка 2 неподвижно прикрепляются к соответствующей станине при помощи болтов. Подшипники переднего валка 1 установлены так, что их можно передвигать по станине для регулировки величины зазора между валками. Корпусы валковых подшипников скольжения для улучшения условий работы имеют специальные полости для охлаждения.
Регулировка величины зазора между валками производится при помощи специальных механизмов 7, снабженных предохранительными устройствами. На каждой из станин имеются указатели величины зазора для устранения перекоса валков.
Валки изготавливаются полыми из специального высококачественного чугуна с закаленной поверхностью рабочей части и расточкой внутренней поверхности, на которую подается охлаждающая вода (при помощи специальной системы охлаждения).
Для предотвращения возможности попадания перерабатываемого материала в валковые подшипники на вальцах устанавливаются защитные раздвижные щитки-стрелки 3, одна половина которых крепится к переднему, а другая к заднему подшипникам валков. Специальная конструкция стрелок обеспечивает достаточную надежность в работе. Для смазки поверхностей трущихся пар вальцы снабжены специальной системой с рядом смазывающих устройств.
На поперечинах станин вальцев смонтированы устройства 19 и 20 для аварийного останова.
Станины и траверсы, воспринимающие распорные усилия при работе вальцев, отлиты из стали. Перемещение передних подшипников осуществляется при помощи двух механизмов регулировки зазора.
При изготовлении резиновой смеси сначала загружают каучук, который за счет сил трения втягивается в зазор и, выходя из зазора, образует на переднем валке сплошной слой или шкурку. После образования шкурки над зазором должен оставаться некоторый запас материала, вдоль которого равномерно распределяют твердые и жидкие ингредиенты.
По окончании гомогенизации смесь пропускается через зазор заданной величины и снимется либо в виде листов, либо в виде лент определенной ширины. Для получения смесей в виде лент на вальцах устанавливаются специальные ножи c несколькими лезвиями и регулированием расстояния между ними.
Готовая смесь охлаждается окружающим воздухом или в специальных установках и обрабатывается антиадгезивом: сухой способ – опудривание тальком или стеаратом цинка, мокрый способ – пропускание через ванну с суспензией коалина или силиконовых жидкостей.
Методы расчета рабочего процесса вальцевания эластомеров.В настоящее время известны три метода математического описания процессов вальцевания и каландрования полимерных материалов.
Первый из них базируется на выводе эмпирических зависимостей путем обработки экспериментальных данных с помощью теории подобия, второй — на использовании теории прокатки металлов, основой третьего является совместное решение системы дифференциальных уравнений (неразрывности потока, сохранения импульса, сохранения энергии, реологического уравнения состояния и др.) при определенных начальных и граничных условиях.
Первый метод дает возможность на основании опытных данных получить некоторый материал к расчету валковых машин, но не описывает физическую сущность процесса. Для новых материалов и размеров машин требуется большое количество экспериментов.
Второй метод — это прямое использование теории прокатки металлов для описания процессов вальцевания и каландрования полимерных материалов. Это направление не может надежно объяснить сущность процессов переработки полимеров, так как оно не учитывает высокоэластических и других их свойств, считая что перерабатываемый материал обладает вполне определенным пределом текучести.
Третий метод, основанный на решении дифференциальных уравнений движения вязкой жидкости в области деформации, дает достаточно стройную и ясную картину процесса. Этот метод описания процессов вальцевания и каландрования обычно называют гидродинамическим. Здесь не учитывается динамика процесса (ускорения малы, поэтому ими пренебрегают), поэтому правильнее его называть гидромеханическим.
В настоящее время наибольшее распространение получил гидромеханический метод описания процесса переработки полимерных материалов на валковых машинах.
В общем случае решение задачи гидродинамики течения вязкой жидкости сводится к решению системы, состоящей из таких дифференциальных уравнений с частными производными, как уравнение неразрывноси потока, сохранения импульса, сохранения энергии, состояния, реологического и дополнительных уравнений.
Сырая резина
Сырой резиной называют смесь, предназначенную для получения упругих материалов. Их получают в процессе обработки приготовленного состава, называемой вулканизацией.
Изготовление сырой резины
В качестве основы при изготовлении этого сырья берут каучук, это может быть и природный, и искусственный каучук. В качестве пластификаторов могут быть применены такие вещества, как:
песок (диоксид кремния);
Основные свойства этого сырья обеспечивают именно ее компоненты. Сера, входящая в молекулярную структуру, отвечает за ее твердость. Сажа и масла придают готовой детали эластичность. Другие компоненты улучшают износостойкость, прочность. Практически вся сырая резина производится на основании ГОСТ и ТУ, например, ТУ 38-105-1082-86. Но на практике можно приобрести все необходимое для изготовления сырой резины своими руками.
Изготовление сырой резины
Готовое изделие поставляется заказчику либо в виде листов, либо смотанной в рулон ленты.
После перемешивания компонентов, полученную смесь направляют на вальцы или каландр, на этом оборудовании и происходит формирование рулонов или листов. После прохождения через этот станок каучуковая смесь приобретает форму листа, необходимой ширины и высоты.
Существует это сырье и в жидкой форме. По внешнему виду это вещество напоминает мед, с той разницей, что оно имеет черный цвет.
После получения листа, сформированного из заранее подготовленной смеси его, оклеивают полимерной пленкой. Все дело в липкости этого сырья.
Сырая резина оклеенная полимерной пленкой
Инструкциями по изготовлению сырой резины предусмотрены режимы, позволяющие производить качественное сырье с малыми расходами.
Это сырье может быть использовано для заделки пробоин в камерах, лодках и других РТИ. Для этого используют методику холодной вулканизации. В результате отверстие будет заделано, но не надолго. Для выполнения полноценного ремонта обеспечить выполнение горячей вулканизации сырой резины. В этом случае, происходит образование длинноразмерых молекул, связанных между собой серой. Ремонт с применением технологии горячей вулканизации резины повсеместно применяют на станциях технического обслуживания автомобилей. Производство практически всех видов резиново-технических изделий происходит при –температуре вулканизации сырой резины в 150 градусов Цельсия.
Компоненты сырой резины
Для получения сырой резины требуется использование натурального или искусственного каучука. При его нагреве до 50 градусов каучук становится мягким и податливым и именно в таком состоянии его перемешивают с другими компонентами. Эти компоненты и обеспечивают резине заданные технические свойства.
В состав сырой резины входят следующие группы материалов
Каждое вещество из этих групп оказывает на готовое изделие определенное влияние. Например, оксид цинка относят к ускорителям (катализаторам). Это вещество обеспечивает быстрое взаимодействие всех ингредиентов, соответственно процесс получения готового изделия ускоряется.
Оксид цинка для сырой резины
После того как смесь из сырой резины получена, начинается процесс ее старения. То есть она теряет некоторые свои свойства, например, эластичность. Такой процесс называют скорчингом. Для замедления этого процесса в состав сырой резины вводят специальные вещества антиокислители.
Такие компоненты, как мел, сажа и некоторые другие существенно повышают прочностные характеристики готовых изделий. Использование сторонних компонентов не только повышает эксплуатационные характеристики, но и приводит к снижению стоимости готового изделия. Все дело в том, что наличие дополнительных ингредиентов приводит к снижению объема натурального каучука. Пластификаторы, добавляемые к синтетическому каучуку, повышают износостойкость резины.
Виды сырой резины
Существует несколько видов сырой резины, их можно классифицировать по виду поставки.
Вальцованная резина – эта смесь поставляется в мешках по 30 кг и не может храниться более 3 месяцев.
Каландрированная рулонная смесь поставляется с толщиной в несколько миллиметров. Вес рулона колеблется от 15 до 30 кг.
Каландрированная рулонная смесь
Это сырье можно разделить на следующие классы:
Для последующей обработки, применяют резину для вулканизации, ее обрабатывают в специальных формах.
Преимущества и недостатки сырой резины
Использование натурального или синтетического каучука придает сырой резине ряд свойств в частности, ее можно использовать при ремонте автомобильных покрышек.
Ремонт автопокрышки сырой резиной
В зависимости от состава этот материал имеет высокие прочностные характеристики. Но следует, отметит и то, что с течением времени, каучуковая смесь теряет свои свойства. В частности, она становится хрупкой, и время вулканизации будет соответственно увеличено.
Наличие среди компонентов соединений кремния приводит к тому, что готовые изделия будут обладать достаточной твердостью и устойчивостью к износу.
Сырая резина — применение
Основное применение этого материала – это ремонтные работы. Кроме этого ее применяют для создания различных прокладок, применяемых в трубопроводной арматуре.
Для ремонта камер и покрышек чаще все применяют листовую резину. При этом необходимо соблюдать определенные технологические правила. В частности, края поврежденного места необходимо зачистить или с помощью напильника или грубой абразивной шкурки. После этого необходимо выровнять края поврежденного места. Место, на которое будет нанесена заплатка, должно быть обработано обезжиривающим составом.
После этого можно положить на поврежденное место кусок этого материала, его размер должен превышать размер поврежденного места. Уложенную заплатку надо зафиксировать с помощью струбцины и выполнить вулканизацию. Для этого можно использовать или серийно выпускаемый вулканизатор или самостоятельно изготовленный.
Жидкая резина
Как уже отмечалось выше, кроме листового и рулонного вариантов, каучуковая смесь может иметь жидкую форму. Как правило, в ее основе лежат два компонента – отвердитель и наполнитель.
Этот продукт нашел свое применение в строительстве, его используют при обустройстве гидроизоляции. Этот материал отличает отличная адгезия к большинству строительных материалов, кирпичу, бетону и пр. Укладка изоляции с помощью напыления позволяет создавать цельное (бесшовное) покрытие. Кроме того, такой подход позволяет тщательно обрабатывать углы, воронки и другие труднообрабатываемые места.
Открытый урок технологии. Тема: «Обучение вальцеванию резиновой смеси»
Разделы: Технология
Цели урока:
Тип урока: Урок совершенствования знаний, умений и навыков.
Вид урока: Беседа, практическая работа.
Методы:
Обучения: Диалогический, показательный, алгоритмический.
Преподавания: Инструктивный, стимулирующий.
Учения: Репродуктивный, частично – поисковый, практический.
Межпредметные связи – физика.
Материально-техническое и дидактическое оснащение: лабораторные вальцы, инструкции по охране труда и технике безопасности.
Ход урока
II. Вводный инструктаж.
1. Активизация опорных знаний и мотивационных состояний.
1.1. Сообщить тему и цели урока.
1.2. Проверка пройденного. Восстановить в памяти обучающихся ранее изученного материала на уроке теоретического и производственного обучения по вопросам (устно, блиц-опрос):
| Вопрос | Примерный ответ |
| — Что является рабочим органом вальцов? | Рабочим органом вальцов являются валки, два полых валка установленных на подшипниках качения. Корпуса подшипников опираются на стойки, закрепленные на станине вальцев. |
| — В чем заключается сущность процесса пластикации? | Повышение пластических свойств каучуков для облегчения процессов приготовления резиновых смесей и клеев и улучшения их качества. |
| — Какова величина зазора между валками? | Величина зазора между валками связана с величиной навески резиновой смеси. Чем меньше навеска резиновой смеси, тем меньше может быть величина зазора и меньше продолжительность смешения. По мере ведения ингредиентов объем резиновой смеси увеличивается, поэтому зазор между волками приходится также увеличивать. |
| — Какова фрикция валков | 1:1,2 |
1.3. Работа с тестовым заданием (приложение 1), проверка теста проводится устно.
2. Формирование новых знаний, умений и навыков профессиональной деятельности.
а) Объяснение нового материала.
| Операции | Алгоритм действий |
| До начала работы. | Надеть спецодежду установленного образца, визуально осмотреть вальцы, проверить заземление и легким прикосновением тыльной стороной ладони к металлическим частям вальцев, отсутствие перекоса валков визуально, отсутствие посторонних предметов в зазоре валков, на поддоне и траверсах; отсутствие масла и воды на полу во избежание падения; работу вальцев в холостую и остановку; верхние и нижние аварийные устройства с записью в “Журнале проверки устройств аварийного останова оборудования в подразделения ОАО “Нижнекамскшина”; подвод переднего валка механическим путем, подачу холодной воды в слив. |
| Во время работы. | Загрузку резиновой смеси и каучука производить со стороны большой шестерни; не допускать переноса валка, развод и сближение валков при залипании резиновой смеси к валкам, остановить вальцы и снять залипшую резину, вальцевание резиновой смеси начинать с минимального зазора. |
| По окончанию работы. | Остановить вальцы кнопкой “стоп”, прекратить доступ охлаждающей воды в полость валков, убрать рабочее место, почистить оборудование, доложить сменщику, бригадиру о замечаниях по работе оборудования. |
б) Показ трудовых приемов мастером.
в) Показ трудовых приемов обучающимися.
г) Предупреждение типичных ошибок.
д) Коллективное составление алгоритма.
е) Сообщение критерий оценок при выполнении работы.
ж) Повторение инструкции по ОТ. и ТБ.
з) Закрепление изученного материала на уроке(по вопросам в форме игры).
и) Повторение организации рабочего места.
III. Совершенствование практических знаний, умений и навыков (текущий инструктаж).
Выполнение самостоятельной работы под наблюдением мастера производственного обучения.
1. Совершение целевых обходов:
Переработка резиновых смесей.
В некоторых случаях (при изготовлении малых объёмов смеси, использовании фторкаучуков и др.) смешение осуществляют непосредственно на вальцах. При смешении, например, на вальцах См-1500 550/550 натуральный каучук пластицируется в течении 2 мин, после чего в зазор загружают часть наполнителей, мягчители, ускорители, красители и активаторы. Смешение проводят в течении 5 мин с периодической подрезкой листа. Затем в смесь добавляют остальную часть наполнителей и массу перерабатывают в течении 3 мин, после чего вводят серу. Весь цикл смешения составляет 12 мин. При листовании в готовую смесь добавляют серу. Массу вальцуют в течении 4-5 мин.
Технологические режимы смешения и листования облицовочной смеси для спортивной резиновой обуви приведены ниже:
| Смешение | Листование | |
| Фрикция | 1,27 | 1,27 |
| Число подрезок | 6 | 4 |
| Температура поверхности валков, о С | ||
| переднего | 70 | 70 |
| заднего | 50 | 55 |
| Продолжительность охлаждения смеси после вальцевания, мин | 20-30 | 20-30 |
| Толщина листа, мм | 14 | 14 |
Охлаждённая смесь выдерживается в течении 6-72 часов. Непосредственно перед каландрованием она разогревается на подогревательных вальцах с рифлённой или гладкой поверхностью.
При использовании рифлёных вальцов Пд-800 550/550 (фрикция 1,27) резиновая смесь прогревается за две-три подрезки. Однако в большинстве случаев применяют вальцы Пд-1500 550/550 (фрикция 1,27) с гладкими валками. На этих вальцах можно более точно контролировать температуру переработки (температура переднего валка 70, заднего 55 о С). Кроме того, на гладких валках осуществляют непрерывную подрезку ленты материала. Продолжительность подогрева смеси 3-4 мин, толщина листа 10-15 мм. В процессе вальцевания допускается добавлять для вторичной переработки обрезки сырой смеси (до 50% к общей массе).