Проект подготовительного цеха завода РТИ

Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего  профессионального образования

“Сибирский  государственный  технологический  университет”

            Факультет химических технологии

Кафедра химической технологии пластмасс и  эластомеров 
 
 
 
 
 

Проект  подготовительного цеха завода РТИ

Пояснительная записка

 

(ХТПЭ. 000.000.063.ПЗ) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                              Руководитель:

   _____________      Лесик Е.  И. 

                                                                                    (подпись) 

                                                     _______________________________

                                                                                          (оценка, дата)

                                             Разработал

                                             Студент группы 65-6

_____________Ракович  А. П.

                                                                         (подпись) 

                                                                                                       _________________________

                                                                            (дата)                                 
 
 
 
 
 
 

Красноярск, 2010 

    Задание 

    Проект  подготовительного цеха завода РТИ  мощностью 10 млн. п. м. рукавов оплеточной конструкции и 8 тыс. тонн формовых изделий в год. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Реферат 

    В курсовом проекте приведены результаты проектирования подготовительного  цеха завода РТИ мощностью 10 млн. погонных метров рукавов оплеточной конструкции и 8 тыс. тонн формовых изделий в год.  Руководствуясь методическими указаниями описано назначение и характеристика выпускаемой продукции, выполнена технологическая часть (обоснование рецептур резиновых смесей, указаны пределы дозировок ингредиентов), выполнена расчетная часть исходя из заданной производительности завода, в которой приведен расчет материальных балансов смесей используемых в производстве.

    Курсовой  проект содержит расчетно-пояснительную  записку, которая состоит из 39 страниц текста, 22 таблиц, 7 рисунков, 4 литературных источника и графическую часть из 2 листов формата А1. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Содержание

      

    Введение……………………………………………………………………...5

    1 Назначение и характеристика выпускаемой продукции………………..6

    2 Технологическая часть…………………………………………………….9

    2.1 Обоснование рецептур резиновых смесей:……………………………9

    2.1.1 Внутренний слой рукава оплеточной конструкции класса Б(I)……9

    2.1.2 Наружный слой рукава оплеточной конструкции класса Б(I)……10

    2.1.3 Дорожка для покрытия пола автомобиля…………………………12

    2.1.4 Бандаж………………………………………………………………...14

    2.1.5 Прокладка……………………………………………………………15

    2.1.6 Уплотнитель…………………………………………………………16

    2.1.7 Подушка верхняя……………………………………………………17

    2.2 Обоснование выбора и описание  технологического процесса изготовления  резиновых смесей……………………………………………….19

    2.2.1 Подготовка и развеска каучука……………………………………19

    2.2.2 Подготовка и доставка технического углерода……………………19

    2.2.3 Подготовка и развеска светлых сыпучих ингредиентов………….20

    2.2.4 Прием, хранение и дозировка  жидких сыпучих ингредиентов…21

    2.2.5 Описание процесса смешения………………………………………22

    2.2.6 Контроль процесса приготовления  резиновых смесей……………23

    2.2.7 Контроль качества резиновых  смесей………………………………23

    3 Расчетная часть…………………………………………………………..25

    3.1 Материальные балансы………………………………………………25

    3.2 Расчет оборудования…………………………………………………31

    Заключение…………………………………………………………………36

    Список  использованных источников……………………………………37 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                                                            к     п

    Введение

      

    Промышленность  резиновых технических изделий  была создана в нашей стране практически лишь в годы Советской власти. В дореволюционной России выпуск резиновых технических изделий не превышал 19,5 % от общего производства резиновых изделий, причем две трети его составляла резиновая обувь.

    В настоящее время ассортимент  резиновых технических изделий  чрезвычайно велик и постоянно расширяется. Основной особенностью дальнейшего развития производства резиновых технических изделий является увеличение объема производства практически без увеличения численности работающих при одновременном снижении затрат сырья  и  материалов. Все  это  можно осуществлять только при значительном техническом усовершенствовании производства, росте производительности труда.

    Применяются РТИ практически во всех отраслях народного хозяйства и в быту. Ежегодно по мере механизации и автоматизации производственных  процессов  в  промышленности, сельском хозяйстве и на транспорте увеличивается потребность в резиновых технических изделиях.

    Повышение интенсивности эксплуатации РТИ вызывает необходимость в увеличении долговечности изделий, снижении их массы и стоимости.

    Промышленность РТИ резко отличается от шинной и резинообувной наличием ряда самостоятельных производств, огромным ассортиментом продукции и сложным характером межотраслевых связей. Она относится к отраслям с высокой материалоемкостью: стоимость сырья и материалов составляет 60 – 96% себестоимости готовых изделий.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    1 Назначение и характеристика выпускаемой продукции  

    Производство  рукавов занимает одно из ведущих  мест в резиновой промышленности. Они служат для передачи газов, жидкостей и сыпучих материалов в самых различных условиях: от глубокого вакуума до давления более 70 МПа в интервале температур от — 60 до + 200°С и выше. Ассортимент их велик и разнообразен. Рукава выпускаются диаметром от 3 до 950 мм и более, длиной от нескольких миллиметров до 150 м.

    Как правило, рукав состоит из трех основных частей: а) внутренний слой (или камера); б) силовой каркас и в) наружный слой (или обкладка). Эти три части выполняют определенную роль в рабочем процессе и обеспечивают срок службы изделия.

    Основная  часть рукава — внутренний резиновый  слой, который должен отвечать определенным требованиям и быть стойким к химическому или физическому воздействию передаваемых материалов, которые могут быть кислыми, щелочными или нейтральными, твердыми, жидкими или газообразными. Интервал их рабочих температур может колебаться от —65 до +250°С и выше.

    Конструкция силового каркаса зависит от условий эксплуатации и типа рукава. Каркас может быть в виде пряжи или тканного материала, накладываемого путем вязания, оплетения, спиральной навивки, круглого переплетения или бинтовки диагонально или прямо нарезанной тканью. При нанесении нескольких слоев ткани между ними обычно включают один слой изолирующей резины для предупреждения трения при эксплуатации.

    Наружный  слой защищает рукав от внешних воздействий и должен характеризоваться стойкостью к действию масел, газо-, озоно- и температуростойкостью, а также стойкостью к механическим повреждениям.

    Особое  значение в конструкции рукава имеет  угол наложения ткани в сочетании с относительными внутренними давлениями. Учитывая угол расположения ткани или корда на камере рукава, конструктор стремится получить нейтральный угол, который составляет 54°44'. Такой угол обеспечивает неподвижность рукава при внутренних давлениях по длине и по диаметру, тем самым устраняется удлинение каркаса.

    В зависимости от условий работы рукава делятся на: напорные —работающие под избыточным внутренним давлением, всасывающие — работающие под разрежением; напорно-всасывающие — работающие и под давлением, и под разрежением.

    В зависимости от конструкции силового каркаса рукава делятся на: прокладочные, оплеточные, круглотканые, спиральные, обмоточные, навивочные. 
 

 
 

 

1 —  резиновая камера;   2, 4 — оплетки; 3 — промежуточный резиновый слой; 5 — резиновая обкладка.

Рис. 1.1 – Рукав оплеточной конструкции 

    Данный  завод выпускает бензомаслостойкие  рукава напорного типа, предназначенные для работы под давлением до 1,6 МПа. Рукава выпускаются внутренним диаметром 18, 25 и 30 мм.

    Формовыми изделиями принято называть изделия, изготавливаемые путем прессования и вулканизации в формах.

    Производство  РТИ включает большой ассортимент (более 40 тысяч наименований) формовых изделий: ответственные детали многих машин, механизмов и приспособлений, разнообразные по виду и назначению. Основным потребителем формовых изделий является машиностроение, и в первую очередь автомобильная и авиационная промышленность.

    Конструктивно формовые изделия подразделяются на: неармированные (резиновые) и армированные (резинотканевые и резинометаллические).

    Формовые РТИ могут быть тонкостенными, толстостенными, полыми и пористыми. В зависимости от назначения эти изделия разделяются на следующие группы:

  1. Резиновые и резинометаллические амортизаторы для смягчения ударов, поглощения шума и вибрации при движении узлов машины и т. д.
  2. Уплотнительные манжеты и кольца различных сечений для создания герметичности в различного рода подвижных и неподвижных соединениях, звуко- и электроизоляции и т. п.
  3. Диафрагмы резиновые и резинотканевые для регулирования дозировки жидкости и газа.
  4. Детали защитные.
  5. Резиновые пробки. 
  6. Изделия медицинского назначения.
  7. Изделия бытового назначения (мячи, игрушки и др.).

    В зависимости от условий эксплуатации формовые изделия должны обладать стойкостью к высоким или низким температурам, к действию агрессивных средств и полностью соответствовать заданным размерам.

    Физико-механические свойства изделий (прочность при  растяжении, относительное удлинение при  разрыве, остаточное удлинение, стойкость к многократному сжатию и растяжению и др.) должны соответствовать предъявляемым к ним требованиям. 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рис. 1.2 – Дорожка для покрытия пола автомобиля 

    Дорожки для покрытия пола автомобиля должны быть стойкими  к истиранию, к действию моющих средств и водных растворов. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рис. 1.3 – Бандаж 

    Бандаж  является амортизатором, смягчающим удары  и вибрации при движении узлов  машины и работает в режиме деформации сжатия. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рис. 1.4 – Прокладка 

    Прокладка используются в качестве детали, прижимаемой  к уплотняемым поверхностям, она  обеспечивает герметичность соединения и должна быть стойком к физическому  и химическому воздействию. 
 
 
 
 
 
 

    Рис. 1.5 – Уплотнитель 

    Уплотнитель является эластичной прокладочной деталью, обеспечивающей герметичность соединения деталей. Уплотнитель должен быть стойким  к атмосферному воздействию, должен обладать влагостойкостью и пластичностью. 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Рис. 1.6 – Подушка верхняя 

    Подушка верхняя должна быть стойкой к  физическому воздействию и агрессивным  средам, которые могут быть кислыми  и щелочными, а также должна быть стойкой к действию жидких углеводородов.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    2 Технологическая часть  
 

    2.1 Обоснование рецептур резиновых смесей: 
 

    2.1.1 Внутренний слой рукава оплеточной конструкции класса Б (I) 

    Внутренний  слой рукава должен быть стоек к  физическому воздействию передаваемых материалов. Так как данный вид рукавов должен быть бензостойким, в данной смеси использовался каучук БНКС-18АМН. Он обеспечивает высокую стойкость к тепловому старению, обладает высокой стойкостью к набуханию в алифатических углеводородах, жирах и растительных маслах. СКИ-3 позволяет улучшить технологические свойства, морозостойкость, эластичность и клейкость.

      Вулканизующим агентом для ненасыщенных  каучуков является сера. В качестве  активатора вулканизации используется  оксид цинка, при вулканизации  образуются цинковые соли и  сульфид цинка. В качестве вторичного  активатора вулканизации используется  стеарин, он способствует лучшему  диспергированию порошкообразных  ингредиентов. В качестве ускорителя  вулканизации используется сульфенамид  Ц, он обеспечивает широкое плато вулканизации и стойкость к подвулканизации. Сульфенамид Ц позволяет увеличить время пребывания резиновой смеси в вязкотекучем состоянии, в результате чего резиновая смесь будет лучше запрессовываться в нити силового слоя, что позволит увеличить прочность связи между силовым каркасом и резиной.

    В качестве стабилизатора вводится нафтам 2.

    С целью улучшения перерабатываемости данной смеси применяется дибутилфталат, который облегчает распределение технического углерода в эластомерной матрице, а также эластичность и морозостойкость вулканизата.

    В качестве антискорчинга в смеси присутствует фталевый ангидрид.

    В качестве антиозонанта в резиновую смесь добавляют воск ЗВ-2.

    В качестве наполнителя присутствует технический углерод П – 803 для снижения набухания в углеводородах, увеличения твердости, снижения стоимости, а также для улучшения технологических свойств. Так же в смеси присутствует канифоль в качестве мягчителя, способствующая увеличению клейкости и  уменьшению подвулканизации. 

Таблица 2.1 – Рецептура резиновой смеси Кяр 101 – 10 для внутреннего слоя рукавов оплеточной конструкции класса Б (I)

Наименование  ингредиентов масс. части масс. % Плотность кг/м3 Объемные  части Объемные % навеска, кг
1 2
БНКС-18АМН 90,0 33,7 940 95,7 45,1 72,4 -
Продолжение таблицы 2.1
  СКИ-3 10,0 3,75 1078 9,3 4,4 7,85 -
Технический углерод П-803 120,0 45 1810 66,3 31,3 94,22 -
Дибутилфталат 30,0 11,3 1050 28,6 13,5 23,56 -
Белила  цинковые 3,0 1,1 5350 0,56 0,3 - 2,5
Сера  молотая 2,5 0,94 2200 1,14 0,54 - 2,16
Сульфенамид Ц 1,5 0,56 1360 1,1 0,52 - 1,3
Стеарин 3,0 1,1 870 3,4 1,6 - 2,5
Воск  ЗВ-2 1,0 0,38 855 1,17 0,6 - 0,9
Нафтам-2 2,5 0,94 1160 2,15 1,01 - 2,16
Канифоль  сосновая 2,0 0,75 1039 1,92 0,9 - 1,7
Фталевый  ангидрид 1,0 0,37 1600 0,6 0,3 - 0,9
Маточная  смесь             216
Итого: 266,5 100 - 212 100 210 230
 

Теоретическая плотность по первой стадии: 1250 кг/м3

Теоретическая плотность по второй стадии: 1370 кг/м3 

Таблица 2.2 – Нормы ускоренного контроля

Пластичность, ГОСТ 415-53 Плотность, кг/м3 Твердость по Шору, ед.
     
 

Таблица 2.3 – Физико-механические показатели

Режим вулканизации Условная  прочность, МПа Относительное удлинение, %
Температура, °С Время, мин
       
 
 

     2.1.2 Наружный слой рукава оплеточной конструкции класса Б (I) 5507 

    Наружный  слой рукава должен быть стойким к  химическому или атмосферному воздействию, поэтому в данной смеси использовался каучук БНКС-18АМН, он обеспечивает высокую стойкость к воздействию неполярных углеводородов и термостойкость. Для улучшения технологических свойств (прочности, клейкости) в смесь добавлен каучук СКИ-3. В смеси присутствует каучук СКН-18 ПВХ-30, обеспечивающий большие силы межмолекулярного взаимодействия, повышение твердости и огнестойкости.

    Вулканизующим агентом в данной смеси является сера. В качестве активатора вулканизации используется оксид цинка. В качестве вторичного активатора вулканизации используется стеарин, он способствует лучшему диспергированию порошкообразных ингредиентов. В качестве ускорителя вулканизации используется сульфенамид Ц, он обеспечивает широкое плато вулканизации и стойкость к подвулканизации резиновой смеси. Сульфенамид Ц позволяет увеличить время пребывания резиновой смеси в вязкотекучем состоянии, позволяя резиновой смеси запрессовываться в нити силового слоя, в результате чего увеличивается прочность связи между силовым каркасом и резиной.

    С целью улучшения перерабатываемости данной смеси применяется дибутилфталат, который облегчает распределение технического углерода в эластомерной матрице, а также увеличивает эластичность и морозостойкость вулканизата.

    Из-за опасности подвулканизации при  изготовлении и переработке в  дальнейшем резиновой смеси, содержащей СКИ-3, добавляют                                         N-нитрозодифениламин, который замедляет подвулканизацию резиновой смеси.

    Так как рукав данного класса способен эксплуатироваться при высоких  температурах, а это может вызвать  увеличение интенсивности окислительных  процессов, то в качестве термостабилизатора применяется Ацетонанил Р.

    В качестве стабилизатора используется диафен ФП. Он хорошо защищает резины от теплового и атмосферного старения, повышает выносливость при многократных деформациях.

    Смолы КИС вводятся в смесь для улучшения пластоэластических свойств и обрабатываемости резиновых смесей на производственном оборудовании, также повышается клейкость, улучшаются технологические свойства.

    В качестве антиозонанта в резиновую смесь добавляют воск ЗВ-2.

    Для повышения  технологических свойств  и твердости резины применяется малоактивный технический углерод П-803, используемый в качестве наполнителя, а также для улучшения технологических свойств, а технический углерод П – 514  улучшает износостойкость вулканизата. 

Таблица 2.4 – Рецептура резиновой смеси 5507 для наружного слоя рукава оплеточной конструкции

Наименование  ингредиентов масс. части масс. % Плотность кг/м3 Объемные  части Объемные % навеска, кг
1 2
БНКС-18АМН 50,0 22,5 940 53,2 28,7 49,75 -
СКН-18 ПВХ-30 40,0 18,02 1078 37,1 20,0 39,8 -
  СКИ-3 10,0 4,5 930 10,7 5,8 9,95 -
Технический углерод П-514 30,0 13,51 1810 16,6 8,9 29,85 -
Технический углерод П-803 40,0 18,02 1810 22,1 4,9 39,83 -
Дибутилфталат 30,0 13,51 1050 28,6 15,5 29,83 -
Сера  молотая 2,5 1,13 2200 1,1 0,6 - 2,48
Сульфенамид Ц 1,5 0,67 1360 1,1 0,05 - 1,49
Продолжение таблицы 2.4
Оксид цинка 3,0 1,35 5350 0,56 0,3 - 2,98
Ацетонанил  Р 2,0 0,9 1080 1,9 1,03 - 1,99
Воск  ЗВ-2 3,0 1,35 855 3,5 1,9 - 2,98
Смола КИС 6,0 2,7 1200 5,0 2,7 - 5,97
Стеарин 1,0 0,45 870 1,15 0,6 - 0,99
N-нитрозодифениламин 1,0 0,45 1250 0,8 0,4 - 0,99
Диафен  ФП 2,0 0,9 1250 1,6 0,9 - 1,99
Маточная  смесь             200
Итого: 222,0 100 - 185,01 100 199 221
 

Теоретическая плотность по первой стадии: 1180 кг/м3

Теоретическая плотность по второй стадии: 1300 кг/м3 
 

Таблица 2.5 – Нормы ускоренного контроля

Пластичность, ГОСТ 415-53 Плотность, кг/м3 Твердость по Шору, ед.
     
 

Таблица 2.6 – Физико-механические показатели

Режим вулканизации Условная  прочность, МПа Относительное удлинение, %
Температура, °С Время, мин
       
 
 

    2.1.3 Дорожка для покрытия пола автомобиля 6331-8 

    Дорожки для покрытия пола автомобиля должны быть стойкими  к истиранию, к действию моющих средств и водных растворов, поэтому композиция основана на каучуке СКМС-30АРКМ-15, который придает резине влагостойкость, кислото- и щелочестойкость, износостойкость, динамическую выносливость, он обладает хорошими технологическими свойствами, так же в состав смеси введен каучук СКД для повышения износостойкости и морозостойкости. В данную резиновую смесь входит регенерат РШТ – продукт переработки изношенных шин. Он повышает способность резиновых заготовок сохранять приданную форму и улучшает технологические свойства, уменьшает усадку, снижает себестоимость продукции.

     Вулканизующим агентом в данной смеси является сера. В качестве активатора вулканизации используется оксид цинка. В качестве вторичного активатора вулканизации используется стеарин, он способствует лучшему диспергированию порошкообразных ингредиентов. В качестве ускорителей вулканизации используется сульфенамид Ц, он обеспечивает широкое плато вулканизации, позволяя увеличить время пребывания резиновой смеси в вязкотекучем состоянии, и тиурам Д.

    Для повышения вязкости смеси, каркасности, влагостойкости и кислото-щелочестойкости  в смесь введен каолин. Так же в смесь введен парафин, он является физическим антиозонатом.

    При введении твёрдого мягчителя АСМГ не изменяются физико-механические показатели готового изделия, при этом улучшаются технологические свойства, увеличивается влагостойкость и каркасность.

Проект подготовительного цеха завода РТИ