3.5 Обоснование способа производства
Резиновые смеси, предназначенные для изготовления гидроизоляционных кровельных материалов, представляют собой однородную многокомпонентную систему на основе каучука. В состав такой смеси входит ряд компонентов, которые обладают различными свойствами (твердые, сыпучие, жидкие) и должны дозироваться (взвешиваться с достаточной точностью) и загружаться в резиносмеситель в различном весовом количестве и в определенной последовательности. Для осуществления многотоннажного производства резиновых смесей за последние годы создано несколько типов поточных линий. Наиболее распространенными из них являются:
• Поточные линии с индивидуальным оснащением весами и дозаторами резиносмесителя периодического действия;
• Поточные линии с централизованной развеской и подачей компонентов резиновых смесей к резиносмесителям периодического действия в контейнерах или на люльках (подвесках) цепного конвейера;
• Поточные линии с резиносмесителями непрерывного действия и устройствами для дозирования компонентов резиновых смесей.
Первый тип поточных линий наиболее применим в производстве, где используется сравнительно небольшое количество различных рецептов резиновых смесей, но общий расход материалов достаточно велик. Второй тип поточных линий целесообразнее применять на заводах, где используется множество различных рецептур при сравнительно небольших партиях. Третий тип поточных линий пока еще находится в стадии полупроизводственного освоения. Поэтому для выбора типа поточной линии производства остановимся на первом.
Существует несколько технологических схем агрегатного оформления процесса изготовления резиновых смесей по так называемому сухому способу с использованием резиносмесителей периодического действия:
• Двухстадийное изготовление смесей в 40- и 30-оборотных резиносмесителях с длительностью цикла 2,5 мин;
• Двухстадийное изготовление резиновых смесей в одном 30-оборотном резиносмесителе с длительностью первого цикла 4 мин и второго – 2,5 мин;
• Одностадийное изготовление каркасных, брекерных и других смесей в 30-оборотном смесителей с длительность циклов от 6 до 9 мин.
В условиях массового многотоннажного производства одностадийный непрерывный процесс смешения, по-видимому, является технически и экономически более эффективным, чем система с двумя резиносмесителями периодического действия.
Автоматическая линия в общем виде имеет ряд сблокированных и согласованно работающих агрегатов, машин и устройств, выполняющих последовательно следующие технологические операции:
• Подготовка каучуков к дозированию и смешению;
• Транспортирование сыпучих материалов и мягчителей от промежуточного склада к расходным бункерам, весам, дозаторам;
• Дозирование и взвешивание порций компонентов и загрузка в резиносмеситель;
• Изготовление маточных смесей;
• Доработка смесей;
• Окончательная обработка смесей;
• Передача готовых смесей на агрегат-потребитель.
3.6 Описание технологического процесса
Технологический процесс изготовления материала, если коротко, включает подготовку компонентов и каучука к переработке, их разрезку, изготовление резиновой смеси и ее листование с подачей для гомогенизации на валки, затем к каландру, каландрирование, вылеживание, вулканизацию, намотку и разбраковку материала, упаковку. Следует отметить, что в данный материал входит большое количество компонентов, и это составляет один из его недостатков.
Для подготовки сырьевой массы синтетический каучук со склада электрокарами доставляется к каучукорезке, где он режется до кусков нужного размера (до 5 кг) при помощи вертикального ножа с гидравлическим приводом. Для работы этой машины необходим компрессор, способный развивать давление воздуха в пределах 5-6 атмосфер, что обеспечивает рабочее давление ножа до 5тонн. Вертикальный ход ножа составляет 60-70 см.
Измельченный каучук поступает в резиносмеситель, куда также из бункеров-дозаторов поступают наполнители (сажа), вулканизующие и другие добавки, мягчитель. Для вулканизации применяют серу в виде порошка и ускоритель реакции – каптакс. Окись цинка является активатором вулканизации. При переработке в массу входят также стеарин для облегчения переработки.
В технологии предусмотрен определенный порядок загрузки компонентов с последовательным перемешиванием в течение определенного времени и при определенной температуре. Общая продолжительность перемешивания в резиносмесителе составляет около 6-9 минут, после чего смесь поступает на вальцы.
На рисунке 3.1 представлена структурная схема изготовления материала.
Продолжение рисунка 3.1
Рисунок 3.1 - Структурная схема изготовления рулонного ковра
3.6.1 Прием и хранение ингредиентов
3.6.1.1 Склад тарного хранения сажи и порошкообразных ингредиентов
Негранулированные сажи поступают на заводы в бумажных мешках или мягких контейнерах. Для приема и хранения таких саж на заводе имеются склады тарного хранения сажи. На этих складах сажа хранится в упаковке завода-изготовителя в штабелях. Применяются загрузочные шкафы типа ИГО 2488, оборудованные приспособлениями для вскрытия мешка и отсоса пыли. В этом случае загрузочные шкафы имеют бункер, из которого сажа подается в производство при помощи винтовых конвейеров.
Порошкообразные компоненты поступают на склад сырья обычно в бумажных мешках или другой упаковке завода-изготовителя. Они растариваются и транспортируются в производство пневмотранспортом. Все порошкообразные ингредиенты в соответствии с ГОСТ должны поступать на заводы в состоянии, не требующем дополнительной обработки. В резиносмеситель ингредиенты должны подаваться с соответствующими свойствами. Они должны иметь определенные влажность, крупность помола и другие характеристики.
Компоненты должны хорошо транспортироваться к смесителю и равномерно дозироваться.
3.6.1.2 Прием и хранение жидких и легкоплавких компонентов
Жидкие и легкоплавкие компоненты (пластификаторы) поступают на склады в железнодорожных цистернах. Для хранения жидких пластификаторов имеются специальные резервуары.
Жидкие пластификаторы перекачиваются из железнодорожных цистерн с помощью насосов. Заводские резервуары и трубопроводы для приема, хранения и передачи жидких ингредиентов оборудуются специальными устройствами для подогрева.
Все заводские резервуары для жидких пластификаторов оборудуются приборами для контроля и автоматического регулирования уровня и температуры.
3.6.1.3 Прием, хранение и подготовка каучуков
Каучуки поступают на заводы в кипах. Для приема и хранения на заводе имеются склады хранения каучуков. Используются синтетические каучуки, поступающие с завода синтетического каучука, растариваются, разрезаются на куски, удобные для развешивания.
Резка каучуков производится ножами типа вертикальных однолезвиевых с гидравлическим приводом, подвижным столом и неподвижно укрепленным лезвием ножа (каучукорезка).
Широкое распространение получили четырехдисковые ножи конструкции ВНИИРТМАШ, при использовании которых кипа каучука за один проход разрезается на пять кусков. К режущим дисковым ножам кипа каучука подается при помощи рифленых валиков, которые имеют отдельный привод от электродвигателя.
Дисковые ножи требуют особого внимания при эксплуатации. Рабочее пространство и сами ножи должны иметь ограждения, предохраняющие руки рабочих от попадания в опасную зону. С передней стороны машины (рабочее место) на уровне груди работающего должны быть установлены аварийные выключатели, действие которого необходимо проверять регулярно перед началом работы.
У ножей для резки каучука должно быть предусмотрено устройство против выскакивания кипы каучука из-под ножа в момент резания.
На участках установки ножей для резки каучука и, особенно, у рабочего места перед ножами особое требование предъявляется к покрытию пола (оно не должно быть гладким и скользким).
3.6.2 Приготовление резиновой смеси
1-бункеры для технического углерода; 2- бункеры для регенерированной пыли; 3, 6, 11, 14, 15, 18 - 20, 23 – автоматические весы; 4, 16 – сборные ёмкости; 5- бункер для мягчителя; 7, 12 – сборные ёмкости; 8 – трубопроводы с циркулирующими мягчителями; 9 - ёмкость для смолы; 10- электроуправляемые исполнительные механизмы пневматического действия; 13 – бункеры серы и ускорителей; 17 – бункеры сыпучих компонентов; 21 – устройства для комплектовки навесок негранулированных эластомеров; 22 – устройства для подачи негранулированных эластомеров; 24 - загрузочный ленточный транспортёр; 25 – полуавтоматические весы с подвижной платформой; 26 – пылесборник; 27 – переносной контейнер; 28 – шлюзный затвор; 29 – шнековый питатель; 30 – резиносмеситель; 31 – инжектор; 32 – щит управления избирательным взвешиванием; 33 – главный щит управления.
Рисунок 3.2 - Схема поточной линии одностадийного изготовления смеси
После резки каучука развеска производится на весах 25, откуда материал подается на ленточный транспортер 24. На этот же транспортер подаются также сыпучие компоненты, взвешенные весами 18,19, 20. Весы загружаются из бункера 17. Установка трех весов вызвана необходимостью отвешивания порций, сильно отличающихся по массе (от десятка граммов до десятка килограммов).
Сажа из бункеров 1 взвешивается на весах 3 и подается в сборную промежуточную емкость 4. Мягчители, циркулирующие по трубопроводам 8 и находящиеся в емкости 9, взвешиваются весами 11 и поступают в сборную емкость 12, откуда инжектором вводятся в резиносмеситель 30. Ускорители вулканизации вводятся в резиносмеситель на последней минуте процесса смешения.
Сера для мягких смесей подается в резиносмеситель за 20-30 секунд до окончания цикла смешения, либо может подаваться на вальцы при доработке смеси, выгруженной из резиносмесителя. Эти компоненты поступают из бункеров 13 через весы 14 и 15 в промежуточную емкость 16 и на загрузку в резиносмеситель.
Для сбора пыли в поточной линии предусмотрена пылесборная система, из которой пыль поступает в пылесборник 26, контейнер 27 и направляется для использования в производство вторично.
3.6.3 Вальцевание резиновой смеси
В производстве рулонного ковра применяются вальцы для листования, подогрева и пластикации резиновой смеси перед их загрузкой на каландры. На вальцах, за счет различной скорости валков происходит дополнительное смешение, гомогенизация материала.
После обработки в резиносмесителе в течение указанного времени смесь транспортером подается для вальцевания и листования на вальцы, представляющие собой систему вальцев (3-4 пары). При обработке на вальцах достигается однородность структуры. Листовальные вальцы имеют ширину 158 см с коэффициентом фрикции валков 1 : 1,08. При температуре 70…750С и с зазором валков 10 мм лента сворачивается в «куклы» массой 7…10 кг, которые подаются по ленточному транспортеру к трехвалковому каландру.
3.6.4 Каландрирование листов резиновой смеси
Материал при определенной температуре валков (температура верхнего валка 500С, среднего валка 450С, нижнего валка 400С) каландрируется, полотно посыпается тальком и выходит с каландра толщиной 1,5 мм и шириной 1500 мм. Одновременно с каландрированием резиновой смеси происходит подача стеклоткани-основы в зазор между верхним и средним валком. По окончании каландрирования резиновая смесь совмещается с тканью (процесс дублирования).
3.6.5 Охлаждение и калибровка по линейным размерам рулонного ковра
На усадочных барабанах полотно охлаждается и поступает на стол намотки, где полотно подвергается поперечной и продольной резке.
3.6.6 Операция вылеживания
Последние операции достаточно ответственные, так как после намотки полотна на сердечник материал в виде рулона должен вылежаться не менее 8-10 ч в штабелях, затем, после размотки, полотно поступает в вулканизатор барабанного типа.
3.6.7 Вулканизация
Здесь под воздействием ИК- излучения происходит вулканизация полотна-полуфабриката. В процессе вулканизации материал приобретает эластичность и большую прочность. При вулканизации происходит образование пространственной трехмерной структуры за счет образования химических связей, либо за счет физических сил взаимодействия полярных групп.
3.6.8 Термическое выдерживание, разбраковка и упаковка рулонов
Пройдя через камеру термического выдерживания материал сматывается в рулоны и через стол упаковки и разбраковки подается на склад готовой продукции. Куски несоответствующей длины отправляются на вырубку ковриков. Отходы поступают в измельчитель, откуда в небольших количествах добавляются в котел для пластикации, а затем на совместное смешение.
