Результаты экспериментальных исследований

Термообработка проводилась путем полного погружения нити в глицерин. Температура глицерина менялась в диапазоне от 100 до 140 °C. Время выдержки составляло для каждой серии экспериментов при выбранной температуре от 1 до 30 с.

Экспериментальные исследования показали, что концентрация каучука в геле при высокотемпературном синерезисе за очень короткое время достигает своих равновесных значений, соответствующих температуре обработки. На рисунке 2.4 в качестве примера представлены кривые изменения средней концентрации с каучука в геле при высокотемпературном синерезисе. Однако, при повышении температуры глицерина ухудшается качество нити из-за порообразования. На рисунке 2.5 показано начало порообразования в нитях различного диаметра при различной температуре и выдержке в глицерине, а также в воздушной среде.

Как видно из графика, с увеличением диаметра нити для возникновения пузырей требуется больше времени выдержки в глицерине. Наиболее быстрое возникновение пузырей наблюдалось при воздушной термообработке.

Механизм образования дефектов нити в виде пузырей можно объяснить следующим образом. При обработке в воздушной среде очень быстро образуется поверхностная, монолитная резиновая пленка из-за испарения влаги с поверхности нити. Эта пленка закупоривает влагу внутри нити и при дальнейшем нагреве она вскипает и разрушает наружный монолитный слой с образованием брака в виде пузырей и каверн.

При термообработке в глицерине механизм влагоудаления носит несколько иной характер. Как известно, латексный гель представляет собой капиллярно-пористое тело, где глобулы каучука составляют гексагональную упаковку с капиллярными каналами. При воздействии на гель повышенной температуры влага из него удаляется по этим каналам, при этом поверхностная пленка образуется более медленно, потому что выжимаемая из геля влага смешивается с глицерином, препятствуя образованию монолитной поверхностной пленки. Однако с ростом температуры глицерина и времени выдержки в нем нити, вероятность возникновения дефектов возрастает. Таким образом, экспериментальные данные (рис. 2.5) определяют ограничения на технологические переменные при проведении процесса синерезиса в глицерине. Для удаления остаточной влаги из геля использовалась воздушно-тепловая сушка при различной температуре и

Рис. 2.4. Изменение концентрации каучука в геле при высокотемпературном синтерезисе, d - 0,6 мм: l-t= 100 °C;2-t = 110 °C; 3-t = 120 °C; 4-Г = 140 °C

Рис. 2.5. Начало порообразования в латексной нити при обработке в глицерине при диаметре нитей:

• 1 - d = 0,3 мм; 2 - d = 0,6 мм;
• 3 - d = 0,9 мм и в воздушной среде:
• 4 -d= 0,9 мм времени выдержки не более 5 с для этой температуры (рис. 2.5). Латексные нити должны соответствовать определенным физико-механическим показателям, которые указаны в технических условиях. Такими показателями являются: предел прочности при разрыве о_р > 24 МПа, относительное удлинение при разрыве X > 560%.

На основе анализов качественных показателей оказалось, что при обработке в глицерине улучшается внешний вид образцов. Они имеют более бархатистую поверхность, мягкость и эластичность, чем образцы после воздушной сушки. При этом физико-механические показатели нити соответствуют требованиям технических условий, что видно из рис. 2.6 и 2.7. Таким образом, экспериментальные данные (рис. 2.5) определяют ограничения на технологические переменные при проведении процесса синерезиса в глицерине. Максимальная прочность нити достигается при вы-

Рис. 2.6. Зависимость прочности нити диаметром 0,6 мм при использовании различной продолжительности синерезиса в глицерине при температуре: 7-140 °C; 2 - НО °C

Рис. 2.7. Зависимость относительного удлинения нити диаметром 0,6 мм при использовании синерезиса различной продолжительности в глицерине при температуре: l-t = ПО °C; 2-/= 140 °C держке в глицерине в течение 5...7 с. Уменьшение прочности при малом времени выдержки можно объяснить недовулканизованностью нити, а при увеличении времени выдержки более 7 с, образуются внутренние дефекты из-за порообразования. Как уже указывалось, при высокотемпературном синерезисе геля в глицерине не удается полностью удалить из него влагу. Для этого необходимо проводить его досушивание в воздушной среде.

Как показали экспериментальные исследования, совмещение процесса синерезиса в глицерине и воздушной сушки сокращают время проведения процесса в 1,3-1,4 раза по сравнению с конвективной сушкой. Качество обработанных в глицерине образцов более высокое, чем образцов после воздушной сушки. Термообработка в глицерине более целесообразна также с экономической точки зрения, так как при этом уменьшается расход тепла, и оборудование для осуществления этого процесса более компактно и менее металлоемко.

Эксперименты проводились с образцами нити, которые обрабатывались в глицерине при различной температуре 110 °C, затем промывались в воде в течение 2 с и досушивались в термошкафу при различной температуре до постоянного веса. В результате экспериментов установлено, что при повышении температуры сушки выше 120 °C, происходит ухудшение качества нитей. Таким образом, экспериментально определено ограничение на температуру в сушильной камере, при этом общее время удаления влаги из нитей с использованием глицерина с досушиванием в термошкафу сокращается по сравнению с традиционной технологией более чем в 1,3-1,4 раза.

Выводы по главе

• 2
• 1. Совмещение термообработки в глицерине с конвективной сушкой сокращает время проведения процесса в 1,3-1,4 раза по сравнению с конвективной.
• 2. Качество обработанных в глицерине образцов более высокое. Они имеют бархатистую поверхность, мягкость и эластичность, лучший внешний вид, чем образцы после воздушной сушки.
• 3. Термообработка в глицерине более целесообразна с экономической точки зрения, так как при этом уменьшается расход тепла и оборудование для осуществления этого процесса более компактно и, следовательно, менее металлоемко.
• 4. Термообработку погруженных нитей целесообразно проводить при температуре с выдержкой не более 5 с, при этом наблюдаются наилучшие показатели прочности резиновых нитей.
• 5. После синерезиса необходимо проводить промывку нитей продолжительностью до 2 с.