ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ОСНОВНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЙ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ РЕЗИНОВЫХ НИТЕЙ ИЗ ЛАТЕКСА

2.1. ОСНОВНЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОПЕРАЦИИ

Основные технологические операции при производстве резиновых нитей из латекса

На основании технологического процесса изготовления латексных нитей, описанного в п. 1.2, можно составить его структурную схему, которая показана на рис. 2.1.

Основными технологическими операциями можно принять дозирование, коагуляцию, промывку-вытяжку, сушку-вытяжку, сушку-вулканизацию и образование лент из нитей.

В системе дозирования входными параметрами являются гидростатический напор Н и количество подаваемой насосом в дозатор смеси Qt. Входным параметром будет расход латексной смеси Q2 в коллекторе фильер.

При коагуляции выходными параметрами могут быть: диаметр латексной струи или ее радиус R, скорость движения струи v и коэффициент диффузии коагулянта D. Выходным параметром является значение концентрации каучука с в струе латексного геля.

В ваннах промывки и вытяжки входными параметрами будут диаметр валков DB, число оборотов валков п, время промывки тпр. Выходными параметрами являются радиус нити гн и напряжение в ней <т.

Структурная схема изготовления резиновых нитей

Рис. 2.1. Структурная схема изготовления резиновых нитей

При сушке-вулканизации входными параметрами могут быть: время сушки-вулканизации тс, температура сушки-вулканизации tc, число зон нагрева N. Выходными параметрами считаем диаметр или радиус готовой нити гн и величину напряжения нити при разрыве ор, рассчитываемого на начальный диаметр нити.

Управляющими параметрами являются: скорость истечения струи v или расход латексной смеси Q, время промывки тпр, число оборотов валков п, температура сушки-вулканизации tc, время сушки-вулканизации тс.

Математические зависимости между входными и выходными параметрами технологического процесса изготовления латексных нитей будут представлять его математическую модель, на основе которой можно ставить и решать задачи оптимизации по различным критериям.

Интенсификация процесса получения резиновых нитей из латекса

Как следует из анализа современного состояния технологии и оборудования изготовления нитей из латекса, рассмотренного в главе 2, основным проблемным вопросом является почти полное отсутствие теории переработки латекса в готовое изделие. Это касается транспортирования и дозирования латекса, его коагуляции, синерезиса, сушки, образования лент, что является предметом настоящего теоретического и экспериментального исследования.

При изготовлении нитей из латекса обязательной технологической операцией является термообработка (сушка и вулканизация). Наиболее важной и ответственной является сушка, на которую расходуется до 80% всего технологического времени. Одним из путей снижения энергозатрат и сокращения времени на сушку является применение высокотемпературных теплоносителей.

В работах [22, 23] указывается, что сушка и термообработка в жидких средах позволяет снизить энерго- и материалоемкость теплотехнических установок из-за ряда преимуществ жидкого теплоносителя по сравнению с газообразным сушильным агентом. Эти преимущества заключаются в том, что жидкие теплоносители обеспечивают в 100 - 1000 раз более высокую интенсивность теплообмена; коэффициенты внутреннего переноса влаги возрастают на 2-3 порядка; в жидких теплоносителях обеспечивается более однородное температурное поле, что повышает температурный напор; при термообработке отсутствует свободный кислород, что уменьшает опасность пожара даже при использовании теплоносителя с высокой температурой.

Для проверки эффекта сушки латексных гелей в высокотемпературном теплоносителе были взяты жидкости: глицерин, этиленгликоль и силиконовая жидкость. Глицерин и этиленгликоль хорошо смешиваются с водой, силиконовая жидкость не смешивается с водой.

Пробные эксперименты проводились по сушке латексного геля на стеклянных формах. Гель получали методом ионного отложения. Так сушка в глицерине при температуре 136 °C в течение 3 мин визуального брака в виде пор и пузырей не наблюдалось. При обработке в силиконовой жидкости с выдержкой более 10 с на поверхности пленки возникали и рвались пузыри. Кроме того, повышение температуры нагрева силиконовой жидкости, а также этиленгликоля, приводит к образованию летучих компонентов с неприятным запахом и раздражающим действием на слизистую оболочку глаз и носоглотки, т.е. оказывает вредное воздействие на организм человека. Поэтому использование в производственных условиях этиленгликоля и силиконовой жидкости неприемлемо.

Можно предположить, что термообработка в силиконовой жидкости очень быстро образует на поверхности геля тонкий и плотный слой, который закупоривает влагу в остальном объеме пленки и при мощном тепло-подводе часть закупоренной между глобулами влаги вскипает, образуя пузыри.

При термообработке в глицерине и этиленгликоле механизм влагоудал ения следующий: в начальный момент контакта геля с глицерином влага в поверхностном слое смешивается с глицерином. Капиллярные межглобулярные каналы полностью не закупориваются, и влага из геля уходит беспрепятственно, пузыри на поверхности не образуются.

Учитывая преимущества сушки в глицерине по сравнению с сушкой в силиконовой жидкости и этиленгликоле, в дальнейшем все эксперименты проводились с использованием глицерина.

Исходя из вышеизложенного, проведение экспериментальных исследований было направлено на выяснение влияния температуры глицерина и времени термообработки на процесс сушки латексных нитей и их физико-механических свойств.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >