Ćwiczenie nr 1

Tytuł ćwiczenia

„Sporządzanie mieszanki gumowej”

Wydział Chemiczny

Kierunek Ochrona Środowiska

Grupa II

Data wykonania ćwiczenia 13.03.2012 r.

I Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia było zaznajomienie studentów ze sposobem wykonywania procesu otrzymywania wyrobów gumowych oraz przybliżenie zagadnień związanych z doborem składników mieszanki gumowej tak aby można było otrzymać wyrób gumowy o dogodnych właściwościach użytkowych na drodze wulkanizacji mieszanki w prasach hydraulicznych. W trakcie zajęć wykonano pod opieką prowadzącego mieszankę gumową za pomocą walcarki, oznaczono dla niej optymalny czas wulkanizacji, zwulkanizowano sporządzoną mieszankę gumową w prasie hydraulicznej i dla zwulkanizowanego wyrobu oznaczono odbojność.

II Charakterystyka obiektu badań czyli mieszanki gumowej:

Półprodukt powstający w pierwszym etapie produkcji wyrobów gumowych (np. opony),po którym następuje formowanie(konfekcjonowanie) i wulkanizacja. Głównym składnikiem mieszanek gumowych jest kauczuk. Właściwy (ilościowy i jakościowy) dobór pozostałych składników(projektowanie receptury) i sam proces mieszania mają ogromny wpływ na właściwości jakość gotowego produktu oraz na ekonomię produkcji. Skład mieszanki gumowej jest określony w recepturze. Najczęściej stosowane składniki to: kauczuki, substancje wulkanizujące, przyśpieszacze wulkanizacji, aktywatory wulkanizacji, napełniacze, plastyfikatory(zmiękczacze),środki przeciwstarzeniowe .Z punktu widzenia własności gotowego wyrobu najważniejsze są następujące właściwości gumy:

• Elastyczność

• Ścieralność

• Twardość

• Przewodnictwo cieplne i elektryczne

• Odporność termiczna

III Opis stosowanej metodyki pomiarów:

Sporządzenie mieszanki gumowej:

• Na wadze laboratoryjnej odważyliśmy składniki zgodnie z recepturą:

• kauczuk naturalny – 100 g

• siarkę mieloną – 2 g

• przyspieszacz CBS – 2 g

• tlenek cynku – 5 g

• stearynę - 1 g

• kredę – 30 g

• przeciwutleniacz Polonox N – 1 g

• Mieszanka gumowa została sporządzona za pomocą walcarki laboratoryjnej przez specjalnie przeszkoloną do tego celu kadrę pracowniczą. W pierwszym etapie przeprowadzono uplastycznienia kauczuku naturalnego, co trwało około 6 minut. Następnie dodano pozostałe składniki w poniższej kolejności:

• tlenek cynku

• stearyna

• kreda

• przeciwutleniacz Polonox N

• barwniki – żółcień, zieleń

• przyspieszacz CBS

• siarka mielona

Siarka i Przyspieszacz CBS zostały dodane na końcu aby ustrzec przed wulkanizacji. Cały proces przygotowania kompozycji trwał około 16 minut. Z mieszanki otrzymano plastyczną płytę o grubości około 2 cm.

Oznaczenie optymalnego czasu wulkanizacji

Przeprowadzono pomiar właściwości reometrycznych w 160 ° C za pomocą reometru. W tym celu wycięty krążek mieszanki gumowej umieszczono w komorze pomiarowej reometru (zabezpieczonego folią z dwóch stron). Następnie prowadzący zamknął komorę pomiarową i rozpoczęto pomiar zmian modułu skręcającego w funkcji czasu wulkanizacji.

Wulkanizacja mieszanki gumowej

Otrzymaną mieszankę gumową podzielono na około 6 części każda o takiej samej masie. Następnie umieszczono je w gnieździe formy wulkanizacyjnej. Zwulkanizowano mieszankę za pomocą prasy wulkanizacyjnej w czasie 15 minut.

Oznaczenie odbojności

Wcześniej zwulkanizowane piłeczki kauczukowe poddano oznaczeniu odbojności. Który polega na umieszczeniu piłeczek w szklanej tubie z podziałką centymetrową i puszczono ruchem swobodnym. Zaobserwowano na jaką maksymalną wysokość odbije się piłeczka.

IV Opracowanie wyników pomiarów:

1. Przyrost momentu obrotowego

M =  M_max − M_min = 55, 4 − 5 = 50, 4 [dNm]

M_0, 9 = 0, 9M + M_min = 0, 9 • 50, 4 + 5 = 50, 36 [dNm]

1. Średnia maksymalna wysokość odbicia piłeczki

$$H_{sr} = \frac{H_{1} + H_{2} + H_{3}}{3} = \ \frac{65 + 61 + 52}{3} = 59.3\ \lbrack cm\rbrack$$

V Wyniki pomiarów i obliczeń:

Wielkość	Maksymalna wysokość odbicia piłeczki
Jednostka	[cm]
	65
	61
	52
Wartość średnia	59,3

Wartość odczytane z krzywej reometrycznej
Mmax	Mmin	T0, 9
[dNm]	[dNm]	[min]
54,6	5,6	3

VI Wnioski:

Dzięki przeprowadzonemu ćwiczeniu zapoznaliśmy się z jedną z metod sporządzania wyrobów gumowych. Należy  pamiętać, że praktycznie dla każdego wyrobu trzeba stosować inną recepturę tak, aby wykonana wg niej mieszanka spełniała wymagane właściwości przerobowe i zapewniała odpowiednie właściwości gotowego produktu. Projektowanie receptury wymaga doskonalej znajomości stosowanych surowców, szczególnie ich wpływu na właściwości mieszanki .