Вулканизация

     ВУЛКАНИЗАЦИЯ    В    ВУЛКАНИЗАЦИОННЫХ    ПРЕССАХ

     Существуют  вулканизационные прессы разной конструкции: с гидравлическим приводом, с рычажно-механическим приводом и с рычажно-пневматическим приводом.

     Прессы  с гидравлическим приводом имеют  универсальное применение, их можно использовать для вулканизации разнообразных изделий высотой до 120—140 мм. Гидравлический вулканизационный пресс с нижним расположением гидравлического цилиндра состоит из следующих основных частей: двух вертикальных рам (или 2, 3 и 4 вертикальных колонн), рабочего цилиндра, плунжера, подвижной поперечины (стола), верхней неподвижной поперечины (головки), паровых плит, парораспределительных труб и труб для отвода конденсата. Применяют колонные и рамные вулканизационные гидравлические прессы. На рис. 84 приведен внешний вид и схема устройства четырехэтажного рамного вулканизационного пресса с размером плит 600x600 мм и с прессовым усилием 100 т. В зависимости от количества просветов между плитами вулканизационные прессы бывают одноэтажными и многоэтажными (2-, 4-, 6-этажными). Применяются прессы с плитами размером 300x300 мм, 400 Х400 мм, 600x600 мм, 800x800 мм, 600x1200 мм, 1200 Х1200 мм.

     Вулканизацию  резиновых изделий небольших  размеров производят в металлических формах; иногда формы закрепляют на прессе ил и делают выдвижными. Изделия большой длины —транспортерные ленты, приводные ремни —вулканизуют непосредственно между плитами на многоплунжерных прессах с длиной плит от 1200 до 10 000 мм.

     Плиты гидравлического вулканизационного  пресса обычно обогреваются паром, иногда горячей водой или с помощью электрического тока. Постоянная температура вулканизации при электронагреве поддерживается с помощью автоматического электронного регулятора типа ЭПД или электронной машиной Марс-200.

     Для гидравлического привода вулканизационного пресса и создания необходимого давления при вулканизации в качестве рабочей жидкости применяют воду низкого и высокого давления. Вода низкого давления (20—50 кгс/см²) применяется для поднятия плунжера и плит пресса, вода высокого давления (100 — 300 кгс/см²) применяется для поддержания необходимого прессового усилия во время вулканизации.

     Заготовки изделий закладывают в горячие  формы, поэтому перезарядку форм и пресса следует производить достаточно быстро,, чтобы не произошло подвулканизации резиновой смеси в горячих формах без давления. Формы устанавливают на плиты пресса.. На каждую плиту пресса (в каждый этаж) может быть установлено несколько форм одинаковой высоты. Если изделия и формы имеют небольшую высоту, то допускается иногда укладка нескольких форм одинаковых размеров друг на друга (не больше 2—3 форм).

     Заготовки изделий должны быть несколько больше готового изделия по своим массе и объему. Это необходимо для того, чтобы можно было всегда обеспечить полное формование всей поверхности изделий даже при некоторой разнице в размерах гнезд форм. Для облегчения закладывания заготовки резинового изделия в вулканизационную форму заготовку делают несколько меньше размеров гнезд формы (по длине и ширине). Некоторый избыток резиновой смеси создается по высоте изделия; величина избытка определяется в зависимости от размеров и формы вулканизуемого изделия.

     Избыточное  количество резиновой смеси в  процессе вулканизации выпрессовывается из формы в разъемы между ее частями и образует вулканизованную выпрессовку, которую обрезают после вулканизации. Количество отходов в виде вулканизованной выпрессовки бывает от долей процента при изготовлении крупных изделий и до 50—60% и более при изготовлении мелких изделий.

     После загрузки форм вулканизационный пресс закрывают с помощью воды низкого давления, подаваемой в рабочий гидравлический цилиндр пресса, после этого производят подачу в рабочий цилиндр воды высокого давления. Прессовое усилие, создаваемое с помощью воды высокого давления, должно обеспечивать плотное закрывание вулканизационных форм и предотвращать их открывание под действием давления резиновой смеси, возникающего внутри закрытых форм.

     Во  время вулканизации формы постепенно нагреваются, резиновая смесь при нагревании в формах постепенно расширяется. Коэффициент объемного расширения резиновой смеси в несколько раз больше коэффициента объемного расширения стали, поэтому внутри закрытой формы возникает большое давление. Размягченная пластичная резиновая смесь в этих условиях легко заполняет всю внутреннюю полость формы.

     При последующем нагревании происходит постепенная вулканизация, резиновая смесь теряет пластичность и превращается в прочную, эластичную резину.

     По  истечении установленного времени  производят выпуск жидкости высокого давления, открывание пресса и перезарядку вулканизационных форм. Горячие вулканизованные изделия для быстрого прекращения вулканизации охлаждают водой.

     Нагревание  форм при вулканизации производят только с двух сторон —сверху и снизу; поэтому нельзя производить вулканизацию на прессе изделий большой высоты во избежание неравномерной вулканизации. Температура различных частей плит вулканизационного пресса неодинакова: температура средней части поверхности плиты на 3—5 °С выше, чем температура поверхности плиты у ее краев, вследствие более интенсивного охлаждения краев плиты. Температура поверхности паровых плит из-за теплоотдачи несколько ниже температуры теплоносителя. Температура вулканизации на прессах бывает обычно в пределах от 140 до 160 °С. Продолжительность вулканизации на прессах зависит от температуры вулканизации (температуры теплоносителя), размера изделий и от рецептуры резины. Она обычно составляет от 6—10 мин до 60—90 мин.

     Вулканизационные  прессы устанавливают рядами (секциями). Каждую секцию прессов обслуживает один или два перезарядчика. Применяют прессы с односторонним и двусторонним обслуживанием. Многоэтажные прессы имеют обычно двустороннее обслуживание, т. е. перезарядку их производят одновременно два рабочих с обеих сторон: с одной стороны один рабочий производит перезарядку верхних этажей, второй рабочий, с другой стороны, производит перезарядку нижних этажей пресса.

     Управление  гидравлической частью пресса производят шпиндельным дистрибутором. В последнее время широкое распространение получили дистрибуторы полуавтоматического управления с пневматической головкой. Прессы с полуавтоматическим дистрибутором имеют кнопочный пускатель и по окончании вулканизации автоматически открываются с помощью КЭП.

     Для облегчения труда прессы в настоящее время снабжаются подъемно-поворотными роликовыми столиками и выдвижными формами. На заводах Чехословакии широко применяют прессы с выдвижными формами кассетного типа. На рис. 2 приводится схема устройства таких форм. Нижняя половина формы имеет набор сменных гнезд и прикрепляется к плите пресса с помощью направляющих угольников. Выдвижение нижней половины формы из пресса ограниченное, но оно значительно облегчает перезарядку. Верхняя половина выдвигается только для чистки. Для облегчения выдвижения форм их устанавливают на стальных шариках диаметром 3— 4 мм. Для правильного смыкания верхней и нижней частей формы при закрывании пресса на частях формы имеются направляющие штыри и гнезда конической формы. 

     Рис.   1.    Рамный  четырехэтажный   вулканизационный   пресс:

     а — общий вид; б — схема устройства с обозначением размеров;1 — рама; 2 — верхняя неподвижная поперечина (головка пресса); 3 — парораспределительные трубки; 4 — рабочий цилиндр; 5 — паровой коллектор; 6 — плунжер; 7 — отверстие для впуска и выпуска воды из рабочего цилиндра; 8 — манжета; 9, 11 — болты; 10 — нижняя плита; 12 — стол; 13 — промежуточные плиты; 14 — верхняя плита с паровым обогревом. 

     имеет набор сменных гнезд и прикрепляется к плите пресса с помощью направляющих угольников. Выдвижение нижней половины формы из пресса ограниченное, но оно значительно облегчает перезарядку. Верхняя половина выдвигается только для чистки. Для облегчения выдвижения форм их устанавливают на стальных шариках диаметром 3— 4 мм. Для правильного смыкания верхней и нижней частей формы при закрывании пресса на частях формы имеются направляющие штыри и гнезда конической формы. 

     Рис.    2.     Выдвижная    форма  вулканизационного   пресса:

     1 — плита;    2 — стальные шарики;

     3 — прессформа;       4 — ручка   для

     выдвижения  формы.

     На  заводе «Каучук» на базе гидравлического  рамного пресса созданы прессы-полуавтоматы для вулканизации изделий в кассетных формах с устройством для выдвижения и раскрытия форм. Четырехэтажные прессы-полуавтоматы с двусторонним обслуживанием, двухэтажные — с односторонним обслуживанием.

     В настоящее время в промышленности стали применять карусельные гидравлические прессы-полуавтоматы марки МПА, изготовленные по проекту Всесоюзного научно-исследовательского института искусственной кожи (ВНИИК). На рис. 3 приводится общий вид пресса-полуавтомата МПА. Пресс имеет вращающийся стол-карусель, на котором по окружности установлены отдельные пресс-точки (одноэтажные прессы с плитой 350x510мм) в количестве 18 шт., накрытые колпаком вытяжной вентиляции. Подачу жидкости высокого давления, пара и отвод конденсата производят через коллектор, нижняя часть которого вращается вместе со столом. Плиты имеют паровой обогрев, максимальное рабочее избыточное давление пара 12 ат. Паровой обогрев может быть заменен электрическим. Продолжительность цикла вулканизации от 4 до 16 мин можно изменять в соответствии с заданным режимом путем изменения числа оборотов стола-карусели с помощью вариатора скоростей. В настоящее время разработаны также конструкции 10-, 24- и 32-точечных прессов-полуавтоматов.

     Пресс-полуавтомат  удобен для организации поточных линий в производстве резиновых технических изделий. Пресс позволяет производить вулканизацию тонких резиновых изделий в двух- и трехэтажных формах. Основным преимуществом пресса-полуавтомата является то, что он исключает применение физического труда, связанного с перемещением форм, улучшает санитарно-гигиенические условия труда, повышает производительность труда, улучшает качество резиновых изделий и сокращает производственные площади. Все основные операции, связанные с вулканизацией на прессе, в том числе закрывание и открывание форм

     Рис. 3. Общий вид пресса-полуавтомата МПА.

     и выдвигание их при перезарядке, осуществляются автоматически. Рабочий прессовщик только закладывает заготовки и снимает вулканизованные детали. Заданная температура вулканизации поддерживается автоматически. 

     ВУЛКАНИЗАЦИЯ   В   ПРЕСС-АВТОКЛАВАХ

     Пресс-автоклавы  применяют для формовой вулканизации резиновых изделий большой толщины (высоты), равномерная вулканизация которых на вулканизационных прессах не может быть обеспечена вследствие двухстороннего обогрева форм (сверху и снизу). При вулканизации в пресс-автоклавах формы нагреваются практически со всех сторон. Применяют пресс-автоклавы для вулканизации авто- и авиапокрышек, массивных шин и резиновых технических изделий.

     В своей конструкции пресс-автоклавы  сочетают как элементы конструкции вулканизационного котла, так и элементы конструкции гидравлического вулканизационного пресса. Пресс-автоклавы бывают разных типов: 1) со съемной крышкой и неподвижным корпусом, 2) с неподвижной крышкой и подвижным корпусом, 3) со съемным, поднимающимся вверх корпусом (колоколом). Более удобными являются автоклавы со съемными крышками, которые и получили в настоящее время широкое распространение. Устройство пресс-автоклавов со съемной крышкой для вулканизации автомобильных покрышек и массивных шин приводится на рис. 4. В станине пресс-автоклава 3 установлен гидравлический рабочий цилиндр с плунжером. Нижняя траверса скреплена с помощью шести колонн с верхней траверсой 11, к которой прикреплен неподвижно корпус 12 пресс-автоклава. Плунжер верхней своей частью через днище проходит внутрь корпуса. К верхней части плунжера прикреплен болтами подвижной стол 5, на который одна на другую, стопой, укладываются формы с покрышками или с массивными шинами. К верхней поперечине автоклав-пресса с помощью байонетного затвора крепится крышка пресс-автоклава 10. Байонетный затвор имеет подвижное байонетное кольцо 8, которое имеет прямоугольные зубья, в промежутки которых входят такие же зубья крышки пресс-автоклава. При закрывании пресс-автоклава подвижное кольцо поворачивается, при этом зубья байонетного кольца заходят за зубья крышки, благодаря чему крышка прочно закрепляется на пресс-автоклаве.

     Завод «Большевик» выпускает пресс-автоклавы  с общей габаритной высотой до 13,3 м типа АП-330-1600, АПУ-330-1600, АП-650-2000, АПУ-650-2000, где первое число означает наибольшее распорное усилие в тоннах, второе—внутренний диаметр корпуса котла в мм. Для вулканизации резино-технических изделии выпускаются также автоклав-прессы со съемной крышкой и значительно меньших размеров типа АП-115-690⁹.

     Типы  автоклавов, обозначенные буквой У (укороченные) отличаются меньшей высотой корпуса и рабочего пространства. Автоклав-прессы для вулканизации резино-технических изделий типа АП-115-690 также имеют небольшую высоту рабочего пространства (670 мм).