автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.05, диссертация на тему:Разработка технологии нанесения ворса на уплотнительные профили автомобиля

На правах рукописи

1 г ; - •■

>- о ,

Т1-МИРОВ ДАВЛАТМИРЗО НАЖМИДДИНОВИЧ

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ НАНЕСЕНИЯ ВОРСА НА УПЛОТНИТЕЛЬНЫЕ ПРОФИЛИ АВТОМОБИЛЯ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

' Санкт-Петербург 1997 г.

Работа выполнена в Санкт-Петербургском Государа венном упивсрсшае технологии и дизайна на кафедре технологии нетканых материалов, кожи меха

Научный руководитель

Научный консультант

Официальные оппоненты -

доктор технических наук, академик Санкт-11егерГ>ур1 скоп Инженерной Академии, профессор Е.Н.Ьершев

кандидат технических наук, доцент, Л.В. Лобова

доктор химических наук, профессор В.В.Котецкнй, кандидат технических наук, А.В.Гусаков

Ведущее предприятие - Общество с ограниченной

ответственностью "АВТОФЛОК" г. Санкт-Петербург.

Защита диссертации состоится 22 апреля 1997 г. 10 00 час I заседании диссертационного Совета К 063.67.03 при Санкт-Петербургско Государственном университете технологии и дизайна, ауд. 241.

Автореферат разослан 22 марта 1997 г.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университет адрес: 191065, г. Санкт-Петербург, ул. Б.Морская, д. 18.

Ученый секретарь диссертационного Совета к.тл., доцент

Л.А.Дергачева

ОЫЦАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТИМЫ. В настоящее время технология 1ск1|10ф;10кн[н)н;11шя имеет широкий круг применения в автомобилях: от .юкнривашг: резиновых уплотнителей для окон и дверей до отделки попа »1 нп.'.е флокироваиных обшивок дверей, сидений, «блокированные рофнли V ашомобнлях выполняют несколько функции: уплотнение ЧОН1Ю1 о с 1екла, верхнего люка, уменьшение силы удара при открытии или 1крыпи! дверей, защита 01 проникновения шума, пыли и влаги в салон чомопкля.

В условиях постоянного роста потребительских требований иоиндусгрин к качеству поставляемой продукции, возникает :обходнмость создания новых способов увеличения прочности крепления ворса, долтвечности флокироваиных профилей о. условиях сплултацин и улучшения производственной экологии.

С о шипе 1СХНОЛОГИ11 по производст ву особого вида технических 'ксIильных материалов - флокироваиных профилей с улучшенными >ка та Iелями обусловило необходимость разработки новых экологически ионасных клеевых рецептур, новых способов предварительной обработки жсрхиосш резинового профиля, нового способа нанесения клея и пнмальных условий сушки.

Цель работы и задачи исследования. Основной целью настоящей боты являегся разрабо1ка н усовершенствование технологии и юрудонаиия для производства флокироваиных уплотнительных юфилей.

К целям данной работы следует отнести: разработка нетоксичного ея для производства флокироваиных профилей; разработка фекшвного способа предварительной обработки поверхности резиновых офилен перед нанесением клея; разработка узла для нанесения клея на зиновый профиль с возможностью регулировки толщины клеевого слоя; «работка конструкции сушильной камеры на базе ИК-излучателсй с раболическнми отражателями.

Методы и средства исследования. В работе использованы >регнческие и экспериментальные методы исследования, базирующиеся научных достижениях в области физической, аналитической и илондной химии, в области физики и химии плазмы, в, области шодлнамнки, гидродинамики, механики и технологии :мрофлокировання. При экспериментальных исследованиях юльзовались современные цифровые приборы.

Нцутя новизна работы состоит в следующем;

разработана экологически безопасная, нетоксичная и «аробетопасная клеевая композиция на основе водных дисперсий для знзводствз флокироваиных профилей с высокими эксатуагашюниыми са.ателямп;

- разработан способ предварительной обработки поверхности иновых профилей;

- разработана конструкция узла для обработки поверхности резиновых профилей;

- разработан способ нанесения клея на резиновый профиль.

- разработана конструкция узла клеенанесения на реэнновьп профиль;

- разработана расчетно-эмпирическая модель процесса нанесснш клея, позволяющая с достаточной степенью точности залапал необходимую толщину клеевого слоя на резиновом профиле; •

- разработана и экспериментально обоснована конструкцн; промышленного варианта сушильной камеры на базе ИК-излучателен.

Практическая значимость работы состоит в следующем:

- проработана и опробована конструкция плазменной установки дл предварительной обработки поверхности резинового профиля;

- создана модель узла клеенанесения на резиновый профиль и мею, регулирования толщины клея;

- проработаны и испытаны основные конструктивные элементе сушильной камеры с применением ИК-излучателей с параболическим; отражателями.

Ачробация работы. Результаты диссертационной работь касающиеся разработки эффективного способа повышения водостойкост флокированных профилей были доложены и получили лоложнтельну! оценку на Международной научно-технической конференции "Теория практика разработки оптимальных технологических процессов конструкций в текстильном производстве", Иваново 1996. * По материалам работы опубликованы 4 научные статьи в журналах • межвузовских сборниках научных трудов. На представленные диссертационной работе способ и устройство для нанесения клея и Длинномерный материал получено решение о выдаче патента.

С использованием разработанных устройств и технологи наработаны образцы флокированных профилей и испытаны I предприятиях по производству флокированных профилей и легковь автомобилей (на АО "Балаковорезинотехника", и на АО "Уздеуавтс (Узбекистан)), о чем получены соответствующие акты.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шест глав, выводов по работе, имеет 110 страниц машинописного текста, : рисунков, список использованной литературы из 100 наименований е приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении рассмотрено современное состояние и перспектив развития технологии электрофлокирования вообще и производсл флокированных профилей в частности. На основе проведенного анали выбраны основные направления проводимых исследований и разработок, именно разработка нетоксичного и пожаробезопасного клея, разработ способа поверхностной обработки резиновых профилей, разработ

посоГм и >С1 роиста для нанесения клея на резиновый профиль, >;| фабогка оптимальных параметров процесса сушки флокированных рофи. 1СЙ.

Н пс1'г>0111лаис проведен анализ научно-технической и патентной терапры. .-¡освященной технологии электрофлокирования и чисмш рент.1 перспективы ее развития.

Далее рассмотрены флокируемые детали автомобиля с кратким щпсанпем технологии их изготовления.

П(чме ною подробно рассмотрены сырьевые компоненты, ^обходимые ,гзя производства флокированных профилей, их вид и ребон.шия, предъявляемые к ним. Проведенный анализ сырьевых омпонеитв и требований предъявляемых к ним, выявил ряд их к-достазков.

При сушке клеевых композиций на органических растворителях, трмменяемых и настоящее время в производстве флокированных профилей, наделяются пары толуола и мегилэтилкетона (ПДК|„.,)о.и= 50 мг/м3;

1ДКчс1и ........... = 200 мг/м5), представляющие опасность для

Услуживающего персонала и окружающей среды, кроме этого при ¡опадании определенной концентрации этих паров в зону высокого спряжения возникает опасность возгорания.

В следующих разделах рассмотрены основные технологические »терапии и узлы линии для производства флокированных профилей, их инструкция и принцип работы. Проведенный анализ технологии и инструкции выявил ряд недостатков, присущих этим узлам.

Традиционные способы предварительной обработки поверхности не шют достаточного повышения адгезии резинового профиля к клеям, и, в результате этого, не достигается необходимая прочность закрепления юрса.

Нанесение клея на профиль обычно осуществляется распылением. Гакой способ не позволяет наносить клеи с высокими вязкостями, кроме 1Того, он приводит к дополнительным расходам сырьевых компонентов (по' )езине до 15%; по клею до 40%; по ворсу до 30%).

Для отверждения связующего на флокированном профиле обычно фименяют ПК-излучатели без применения отражателей. Их недостатком шляется низкая скорость влагоудаления, высокая энергоемкость и, как :ледствие, большие размеры сушильной камеры.

В заключении данной главы, на основании проведенного'анализа, формулированы основные задачи, которые требовалось регшгь в рамках шссертационнои работы.

Глава вторая посвящена разработке нетот сичного и южаробезопасного клея.

РЗыбор клея без подробного изучения механизма образования тдгезиониого соединения не представляется возможным, поэтому в первом разделе этой главы были подробно раскрыты вопросы по основам теории агниц и сделан вывод о том. что при выборе клея для достижения »ысокои адгезии необходимо учесть основные факторы, влияющие на

адгезию, такие, как содержание функциональных групп в ндппннс субстрате; полярность полимеров (совместимость полимеров по правил полярности); подвижность макромолекул адгезива: площадь факгнческог контакта. Кроме этих факторов, при выборе клея следует учитыват природу склеиваемых материалов, условия эксплуатации клееиы соединений . (рабочая температура, действующие нагрузк» продолжительность эксплуатации, окружающая среда и другие факторы условия, которые должны быть обеспечены в процессе скленванш стоимость клея, а также его цвет, токсичность, горючесть и т. д.

В первых разделах также подробно рассмотрены адгезионные mipi имеющиеся во (^локированном профиле, и показано, что адгезия ворса клею достаточно высокая, тогда как резину без предварительно обработки поверхности невозможно склеивать.

В следующем разделе описаны методы оценки прочност адгезионных соединений, . их классификация. Подробно описаш специализированные методы для оценки прочности закрепления ворса резине, где сказано,что в настоящее время на предприятиях, пронзводящи уплотнительные профили, а также на автомобильных фирмах, применяю два метода оценки прочности закрепления ворса: по стойкости расслаиванию и по стойкости к истиранию.

Метод расслаивания известен под названием "Сургучный тест' Данный тест применяется во многих автомобильных фирмах. По данном тесту в форму на испытуемый образец наливают расплавленный сургуч. В избежание сжигания ворса температура сургуча не должна превышать 18 °С. После затвердевания сургуча форму разбирают, образец с сургучо вынимают и расслаивают резиновый профиль от слоя клея с ворсом помощью разрывной машины.

Метод истирания наиболее близко воспроизводит природу истиранн флокированного профиля при эксплуатации. Истирание проводят н приборе, имеющем, истирающий клин, который совершает возвратне поступательное движение под определенной нагрузкой, и счетчик да фиксации количесгва циклов до полного истирания ворса.

На сегодняшний день в каждой автомобильной фирме разработан) собственные требования по прочности закрепления ворса и методик испытания флокированных профилей •(таб. 2.1), предъявляемые флокированным профилям.

Ведущие мировые производители флокированных профилей так» разработали требование к флокированным профилям по прочности связ ворса с резиной (таб. 2.2).

По этим требованиям прочность связи «opea с резиной должна бьп не менее значений, указанных в таблице.

Таблица 2.1

Требования ведущих автомобильных фирм, предъявляемые к (^локированным профилям по прочности закрепления ворса

Автомобильные фирмы Сургучный Истирание,

и ус. ,овия испытания тест, циклы

Н/мм Ьножя =0.5 мм,

niipvi=500 г.

Требования ВЛЗа/ТУ 38-105257-89/

1. Исходный образец; 0.5 -

Ï. После термообработки при

Г=60"С; 1=100 часов; 0.45 -

Требования "General motors":

1. Исходный образец; 2.5 500

>.. После термообработки

при Т=60 "С; t=100 часов; 2.0 300

(. После влажностнон обработки

при W=98%; Т=38°С; t=72 часа 1.6 250

Требования "BMW":

. Исходный образец 2.5 1000

!. После термообработки

при Т=70°С; t=5 дней 2.0 600

1. После влажностнон обработки

при. W= 100%; Т=50°С; t= 4 дня 1.5 300

Требования "FIAT"

. Исходный образец 2.0 500

!. После термообработки

при Т=70"С; t=5 дней 1.6 300

¡. После влажностнон обработки

при W=95%; Т=50-С; t=3 дия 1.4 200

Таблица 2.2

Требования по прочности закрепления ворса фирмы-производителя ^локированных профилей "Magna Zippex Autotechnic" (ФРГ)

• Истирание,

Условия испытания циклы

Ьнож> =0.5 мм, тгру,- 500 г.

. Исходный образец 1000

. После гидротермнческон

бработкп при Тв..ш= 7СС; t=94 ч. 300

Следующий раздел посвящен выбору нетоксичного клея. i ,ie описано, что необходимость замены клеевой композиции была ш.пвама токсичностью и пожароопасностыо клее», применяемых до сн\ нор при производстве «^локированных профилей. Далее приведены расчет для сравнения токсичности клеев на органических расгворшелях с водными клеями, учитывая расход клея на промышленных линиях. Было определено, что количество токсичных выделении за смену при использовании клея на органических растворителях в тысячи раз больше, чем у видных акриловых клеев. На основе проведенных исследований было предложено в качеавс возможной замены клеев на органических растворителях использован, водную акриловую клеевую композицию ВД-1, разработанную ранее и СПГУТД Бершевым E.H., Лобовой Л.В., Ивановой H.H. и др. (па юн г РФ 2051999).

В четвертом разделе описана модификация рецептуры водного клея. С целью улучшения адгезионных свойств водного акрилового клея, в его состав был введен глицерин в количестве 10 % от массы клея. Данные исследования показали, что введение в состав клея глицерина в количестве 8-10 °/с в состав акриловых клеев приводит к несущественному повышению прочности закрепления ворса как в при сухом истирании, так и в мокром. Дальнейшее увеличение количества глицерина в водном клее однозначно приводит к ухудшению прочностных свойств.

Улучшение прочностных свойств является, очевидно, результатом образования химических связей между линейными макромолекулами полимера (клеевой пленки) в присутствии ннзкомолекулярного соединения. Кроме того, повышение прочности к истиранию может быть вызвано увеличением адгезионного взаимодействия, поскольку введение глицерин;) в состав клея способствует увеличению смачивания клеем резины при клеенанесенни.

СН;ОН-СНОН-СН2ОН

2RCOOH--► RCOO CH;-CHOH-CIhOOCR

-2НОН

Пятый раздел посвящен исследованиям влияния вязкости клеевой композиции на прочность закрепления ворса, где показано, что наиболее приемлемая вязкость водных клеевых композиций при нанесении на профили из этилен-пропиленового каучука находится в пределах 7-50 пуаз, Очевидно, это объясняется тем, что при низких вязкостях не достигается необходимая толщина клеевого слоя, что ухудшает прочность склеивания, При увеличении вязкости до 50 пуаз и выше наблюдается снижение прочности склеивания. Это можно объяснить тем, что при чрезмерном увеличении вязкости осложняется достижение равномерного слоя клея, чте приводит к образованию бугорков, которые легко снимаются при истирании.

lÎ Jl'i'iMU.U'UU^ изложены исследования возможности регулирования шезионнон нрочносш различными способами модификации поверхности еишы, IcIkiimii как механическая активация, химическая и ■ектрофнзнческая модификация поверхности субстрата.

В нервом icne описан способ повышения прочности закрепления эрса на резнюшлх профилях механической активацией поверхности, где оказано, mv прочность образцов, подвергнутых механической активации 1 счет >вс'1иченпя поверхности (К,„Ф=1.25) выросла при сухом истирании г 800 (образец б о предварительной обработки) до 3200 циклов, а после ирогермичеекпй обработки от 20 (образец без предварительной брабогки) до -К) циклов.

Следующий раздел посвящен способам химической модификации иверхности резиновых профилей, где сказано, что химическая одификация предполагает введение в граничные и переходные слои азличных функциональных групп. Далее приведены эксперименты по амической модификации поверхности резиновых профилен из этилен-ропилепового и бутадиеи-сгирольного каучуков в концентрированных ;рпон и азотной кислотах и в хромовой смеси, где показано, что по зависшие с механической активацией, при химической модификации рочность закрепления ворса после гидротермической обработки заметно вросла (от 70 (после травления в хромовой смеси до 120 циклов (после "¡работки в конц. азотной к-те)), однако, она все еще не достигла еобходммото \ ровня. Кроме этого, использование токсичных химикатов зя обработки требует дополнительных затрат на обеспечение ^опасности производственного процесса.

Третий раздел посвящен разработке способа плазменной обработки эверхноан резиновых уплотнительных профилей, где приведены ссперименты по определению оптимальных параметров плазменной эработки их поверхности. Далее приведены испытания прочности, (крепления ворса после гндротермической обработки флокированных рофилеи, обработанных в плазменном потоке, где в качестве ' >шзмообра»уюшего газа был использован сжатый воздух. Данные :пытания показали заметный рост прочности закрепления ворса. Далее вскрыты причины повышения адгезии резиновых профилей после зазмениой обработки, где показано, что ионы, содержащиеся в кпчеиноч нитке (в случае использования сжатого воздуха это ионы юта и ми м .|>, la), ммешаюг атомы водорода, находящиеся в неполярном iviV't. Iii>' (ьи-, на поверхности нелолярной резинь* образуются л нвш ,u- ii. > •. m (.-ici а «ота (вариант I ) и кислорода (вариант 2).

'I. И N3' ' »М И Г'"' Г" —-* -С - q -

Я н -H: H N

При немедленном нанесении клея на поверхности резины происходи соединение функциональных карбоксильных групп акрилового клея с< свободными связями азота:

ЯСО

ЯСООН

-Нг

.) ООСК

2)

02+

Н

По второму варианту химическая связь образуется по месту разрыв неустойчивой гидроксильной группы.

Образование химических связей на границе резины и водного кле резко повышает водостойкость клеевых соединений, так как разрушены адгезионного соединения под воздействием воды происходит по клеевом шву. Наличие крепких химических связей по клеевому шву препятствуе проникновению воды и, тем самым, увеличивает стойкость адгезнонног соединения к воде.

Для обеспечения необходимой адгезии обработку следует проводить

где, I - интенсивность потока, I = 106-107 Вт с/м2

Ы-мощность, подаваемая на плазмотрон, N=15-50 кВт; Б - диаметр плазменного потока, 0=0.03-0.09 м; V - скорость пермещения профиля, м/с. При этом минимальная скорость пермещения профиля составляет:

интенсивностью плазменного потока:

I =4Ш3.14 УД а скорость пермещения профиля определяется:

У= 4 N / 3.14 Э 1

V = 4 К™ /3.14 1га„ = 0.0014 м/с (0.1 м/мин); а максимальная скорость пермещения профиля составляет:

\ = 4 3.14 0,„,п 1п,„, = 0.315 м/с (19 м/мин).

3 настоящее время, в производстве флокнрованных профилей, скорость движения профилен находится в пределах \'„Р = 0.08 - 0.25 м/с (5 -15 м/мин). Ото показывает, чю дианозон скорости движения профилей соответствует днапозону скорости перемещения профиля при плазменной обработке.

Далее приведены эксперименты, тле показано, что плазменная обработка образцов резины, поверхность которых была предварительно обработана механическим шерохованнсм. приводит к увеличению прочности закрепления ворса после гнлротермнческой обработки до 500 циклов. Данный эффект можно обьяснить тем, что при шерохованнн увеличивается площадь адгезионного конгакта и при дальнейшей обработке в плазме образование химических связей происходит уже по большей площади, и число связей между адтезивом и субстратом увеличивается.

В заключении раздела приведена сравнительная таблица показателей по прочности закрепления ворса флокнрованных профилей, изготовленных по технологии, разработанной в данной работе, с образцами ведущих фирм, производящих флокнрованные уплотнительные профили в нашей стране и за рубежом.

Таблица 3.3

Сравнительные результаты оценки стойкости к истиранию флокнрованных профилей

Наименование фирмы изготовителя Сухое исгнранне, количество циклов . Мокрое истирание, количество циклов

1. Magna Zippex Autotechnic (Германия) 3000 250

2. Saiag (Италия) 4000 300

3. Konti Tech Ages (Англия) 1000 100

4. Draftex (Германия) 4000 350

5. АО "Балаковорезинотехника" (Россия) 800 50

6. АООТ "РТИ-Каучук" (Россия) 1000 100

7. Образец СПГУТД 6000 500

Таким образом, проведенные исследования по модификации поверхности резиновых профилей дают основание считать, что применение водных клеев не только возможно, но и технолотческн, экологически, н экономически целесообразно.

Последние разделы посвящены исследованиям влияния модификации на физико-химические свойства поверхности.

В четвертом разделе приведены исследования влияния модификации на смачиваемость и работу адгезии методом замера угла смачивания, где показано, что после модификации улучшается смачиваемость поверхности резины и, как следствие, увеличивается ее адгезия. Причем после плазменной обработки смачиваемость резины наилучшая.

Пятый раздел посвящен исследованиям влияния модификации поверхности на стойкость к воздействию растворителей. Приведенные в этом разделе эксперименты показали, что наилучшей стойкостью к , воздействию растворителей обладает образец, поверхность которого обработана в плазме. Данный факт подтверждает образования химических связей между клеевой пленкой и резиной после плазменной обработки ее поверхности.

Шестой раздел посвящен исследованиям влияния модификации поверхности на химическую природу поверхностного слоя методом тсрмодеструкционного анализа, которые показали, что при термодеструкцин резины наблюдаются три пика, характерные для всех проб. У резни с поверхност нон модификацией пики термодеструкцин смещены в сторону меньших температур, а конечная потеря массы выросла ! ' от 42% (^модифицированная резина) до 52%(резина после плазменной Обработки) (таб. 3.3).

Таблица 3.3

Влияние различного вида модификации на термодесгрукцню резины

N п/п Вид модификации Т., "С 0«. % Г;, "С О;, % Т}, "С % (,С С«; % Прочность склеивания,, Н/мм

1 Без модификации 188 1 40 5 7.5 с 488 40 500 42 0.5

2 Механическое шерохопанне 172 1.5 38 5 9 488 44 500 46 2.5

3 Трав тонне в хромо-серной смеси 187 2.5 37 5 10 486 45 500 48 2.9

4 Оораооткл н сори;- . кислоте 164 2 36 7 9 490 45 500 48 3.0

5 <Л"чмоо1 к.1 в а <01 нон Оор.кчч»..! и алдлк-нн-ои по«оке 155 2.5 36 6 II 481 4^5 47 _____ 4" 500 51 . — 5?. 3.2

Г4 1 1.5 :34 1 - 1 0 1 1 1 8 500 3.5 I '

ЧчЧКРК'.» ■:'Ч чи.ч-н.< р.ираОчике. способа и чегронпвп дмя

««¿м>чсшм |Цч• • >и - рпннокый профиль при производстве

Ф'тмфоилниых профилей. Чтобы устранить основной недостаток трлдииноншо способа нанесения связующего на резиновый профиль, который осуществляется распылением жидких растворов, связанный с допо иппельными потерями клея (до 40 %), ворса (до 30%) и резины (до 15'.,) было пре.чложено устройство, где клей промазывается на рабочие участки резинового профиля при вращении клеенаносящего валика. Для равномерною нанесения клея валик оснащен выступами из пористого материала иша поролона. Форма выступов точно соответствуют форме рабочих участков решнового профиля. К каждому выступу клей подается i рубками из емкости под определенным давлением с возможностью регулировки. Для предотвращения высыхания клея на валике, предусмотрено экранирование узла нанесения клея прозрачным материалом, орт стеклом например, с отверстием для входа и выхода резинового профиля.

Предложенный способ нанесения клея на резиновый профиль имеет ряд преимуществ по сравнению с ранее известными. Во-первых, клей наносится только на рабочие участки резинового профиля, тем самым исключается лишний расход клея, ворса и резины. Во-вторых, диапазон вязкости применяемых клеев по данному способу находится до 5 Пахе (50 пуаз). В-третьих, регулировку толщины клеевого слоя осуществляют непрерывно, не останавливая технологического процесса, путем изменения давления.

Во втором разделе описаны исследования влияния технологических параметров клеенанесения на равномерность клеевого слоя на профиле, где показано, что для равномерного нанесения клеевого слоя валик должен вращаться в сторону движения резинового профиля со скоростью: n=l.l Vnp/itd; ■ (4.1)

где, п - частота вращения валика;

d - диаметр валика.

Третий раздел посвящен исследованиям возможности регулирования привеса клея в процессе производства флокнрованных профилен. На основании проведенных экспериментов была построена технологическая таблица, по которой легко можно установить, каким путем можно получить заданный привес клея на резиновом профиле при известной скорости его движения и вязкости используемого клея.

Четвертый раздел посвящен моделированию процесса нанесения водного клея, где приведены эмпирические формулы для вычисления технологических параметр эв процесса нанесения клея на резиновый профиль.

За время Т клей массой М подается из емкости и с помощью валика наноситься на резиновый профиль длиной L. Прн этом расход клея Q будет равна:

Q = М/Т г/мин; (4.2)

Привес клеевого слоя при этом составит:

g=M/L г/м; . (4.3)

а скорость движения резинового профиля составит:

У11р = иТ м/мин; (4.4)

Преобразовав выражения (4.1-4.3), расход клея можно записать как: (} = е У„Р г/мин; (4.5)

Анализ экспериментальных зависимостей расход клея от давления показал, что данная зависимость имеет прямолинейный вид.

<2 = а+ЬР; (4.6)

где - расход клея, г/мин;

Р - давление, Па;

а и Ь - коэффициенты пропорциональности.

Анализ зависимостей коэффициентов а и Ь от вязкости клея (пуаз) с помощью матемашческой регрессии, показал, что данные зависимости имеют прямолинейный вид:

а = 23.12-1.31 п; (4.7)

Ь = 0.075 - 0.00032 п; (4.8)

Подставляя найденные значения коэффициентов а и Ь в уравнение (4.6), получим:

О = (23.12-1.31 п)+(0.075-0.00032 п)Р; (4.9)

Обобщая уравнения (4.5) и (4.9), получаем эмпирическую формулу для вычисления технологических параметров процесса нанесения клея на резиновый профиль:

р=(8Упг-(23.12 -1.31 ЧМ0.075 - 0.00032 ч). (4.10)

* С помощью данных формул можно вычислить значение давления для достижения необходимого привеса клея на резиновом профиле, зная скорость выпуска линии и вязкость клеевой композиции.

Пятая глава посвящена разработке принципиального конструктивного решения инфракрасной сушильной камеры для линии по производству флотированных уаютнителей.

В первом разделе описаны исследования влияния режима сушки на . прочность закрепления ворса на резиновом профиле, которые показали, что ди достижения максимальной прочности закрепления ворса при использовании водного клея необходимо проводить термообработку при тиком режиме, в котором произойдет пространственная сшивка макромолекул адгезим. Как показали исследования, таким . режимом термообработки является температура Т=150"С и время сушки «=5 мин, для которого потребуется с\шильная камера с длиной и, следовательно, мкргоемкостью вдвое больше чем в существующих линиях по 1фмпмдств> ^локированных профилен.

Во втором разделе описан способ снижения времени сушки й энергоемкости сушильной камеры путем ускоренной сушки водного клея с номон:ыо инфракрасных излучателей. Учитывая, что при сушке в ИК-сушпльнои камере используется дополнительно горячий воздух, прогреваемый тем же излучателем, и кроме того, само излучение используется с большей эффективностью за счет имеющихся отражателей в 1 виде полированных металлических, например алюминиевых поверхностей, скорость сушки флокнрованных профилей может быть увеличена, как показали исследования, в 2-4 раза. Дальнейшего увеличения скорости сушки можно достичь, более рационально используя положение максимума излучения ИК-лампы.

В третьем разделе изложено моделирование процесса ИК-облучения, целью которого является автоматизация поиска оптимального параметра расположения ИК-нзлучателей" в сушильной камере, при котором обеспечивается как необходимая интенсивность облучения, так и равномерность облучения всей рабочей зоны сушильной камеры. В этом разделе приведен расчет энергетической освещенности рабочей зоны, которая складывается из двух компонентов. Первый компонент- это прямая освещенность от левой и правой ламп:

1я=21пу/2я (5.1)

У = У2-У1 (5.2) .

у, = агс1ь'((Ь-Ь/2)/Н) • (5.3)

у2=аг^((Ь+Ь/2)/Н) (5.4)

1л=21о(аг^((Ь-Ь/2)/Н)-а^((Ь+Ь/2)/ЕШ/2я (5.5)

Втрой компонент - ИК-излученнс, приходящее от отражателей:

1о1р — 2 1о к отр п а(ЫА) (5.6) где 1о- линейная интенсивность одной ИК-лампы, Вт/см2; Н - высота расположения лампы, м; Ь - расстояние от лампы до начала координат, м; Ь - ширина рабочей зоны сушки, м; <1- ширина отражателя, м; у - угол попадания ИК-облучения, а - угол наклона отражателей;

кэтр - коэффициент отражения ИК-облучения от отражателей. Таким образом, суммарную энергетическую освещенность от ИК-лами с отражателями в рабочей зоне синильной камеры можно записать как:

1=1-,+ 1,,г- <5.7)

Представленные формулы позволяют опшмизироваи. расположение ИК-ламп с отражателями для обеспечения необходимой освещенной и и ее рапномерности по Bceii ширине рабочей зоны синильной камеры. С помощью этнх формул была разработана щкнрамма но авшмаппанин поиска оптимальных параметров расположения ПК-нзлучаимей на языке программирования Turbo Pascal 6.0. Данная программа и примеры вычислений приведены в Приложении.

Энергетическая освещенность рабочей зоны различной ширины при оптимальных расположениях ПК-излучателей В00

а

о h ta

о о

X X

3"

V

л

к га ы

8

£

Е

&

X

Я

600

400

200

ООО , :.......... ........Т..............

О 00 20.00 40.00 60.00

Ширина рабочей зоны, см

hic. I

На рис. 1 представлены энергетические освещенности для рабочих зон с различной шириной при оптимальных расположениях ПК-нзлучагелеп. На рнечиье кривая 1 №ответствует положению ламп, где Н= 5 см, L = 3 см и о = SVF; ь-рнв.»в 2 - Н=6см. L=4cm h а = 60°; кривая 3 - H = 12 см. L = 8 см и « = S&-4; крнк.14 4 - H=14vî. 1 = 14см и а = 54 '.

И нос челном разделе приведены сравнения , расчетной и •)ксиернмсн1алм1ой освещенности рабочей зоны, где ИК-лампы и

0 фа'/км гели были установлены в соответствии с расчетными параметрами, а образны флокированных профилей были высушены при равномерном распределении по всей ширине рабочей зоны сушильной камеры. Проведенные испытания на прочность склеивания показали достаточно хорошее соответствие расчетых и экспериментальных расположений ИК-ипучлтелей.

Шестая глава посвящена приближенной опенке экономической эффективности производства флокированных профилей. Для оценки экономической эффективности было проведено сравнение в годовой потребности в сырьевых компонентах традиционного способа производства, где используют резину на основе этилен-пропиленового каучука: полиамидный ворс длиной 0.6 мм, толщиной 0.17 текс; клей Вилад-ЗК с технологией производства, разработанной в данной работе, где также используется резина на основе этилен-пропиленового каучука; полиамидный ворс длиной 0.6 мм, толщиной 0.17 текс; и клей ВД-1. На 1 погонный метр флокированного профиля, изготавливаемого заводом АООТ "РТП-Каучук" (Артикул 54614), с учетом потерь (до 40 %) расходуется 8.4 г клея на органических растворителях со стоимостью 6 УБХ. При использовании технологии, разработанной в данной работе на выпуск

1 погонного метра флокированного профиля с учетом потерь (10%) расходуется 10 г водного клея ВД-1 Расчет годовой потребности выполнен для технологических режимов, где скорость выпуска 10 м/мин, число заправленных в линию профилей -два, при двухсменной работе линии с обьемом производства 4800000 погонных метров флокированных профилей в год. Экономическая эффективность за счет замены клея и способа его нанесения составила 97920 иЬ$ в год.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Предложена замена токсичных и пожароопасных клеев на органических растворителях на водный клей при производстве флокированных уплотнительных профилей для автомобилей.

2. Предложен способ и устройство плазменной обработки поверхности резиновых профилей, обеспечивающее необходимую прочность закрепления ворса на профилях.

3. Предложен способ и устройство для нанесения клея на резиновые профили, обеспечивающее 1еткость границ и равномерность клеевого слоя с возможностью регу лирования его привеса в широком диапазоне.

4. Предложены эмпирические формулы для описания процесса клеенанесения на резиновые профили во всем диапазоне их скоростей, связывающие основные технологические параметры и позволяющие расчетным путем установить режим, обеспечивающий получение заданного привеса клея на профилях.

'5. Разработана математическая модель процесса ПК-сушки флокированиых профилей, позволяющая рассчитать оптимальный вариант расположения ИК-ламп с параболическими отражателями яш промышленной линии по производству флокированиых профилей.

6. Предложена конструкция сушильной камеры для отверждения родного клея на флокированном профиле, обеспечивающая заданную производительность.

ОСНОВНЫЕ: РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ

В РАБОТАХ:

1. Решение о выдаче патента по заявке N 94023870/12 от 18.05.95. Способ нанесения клея на ннтеподобный материал /E.H.Бершев, О.М.Иванов, К.И.Холмирзаев, Д.Н.Темиров.

2. Бершев E.H. Темнров Д.Н. Повышение адгезии резинотехнических изделий перед флокированнем / Деп. в ВИНИТИ N18I7-B96 ог03.06.96.

3. Бершев E.H. Темнров Д.Н. Улучшение условий производства и повышение качества флокированиых профилей I Деп. в ВИНИТИ N1818-В96 от 03.06.1996

4. Бершев E.H. Темнров Д.Н. Повышение водостойкости флокнроваиных профилей /Сборник тезисов Международной научно-технической конференции "Теория и практика разработки оптимальных технологических процессов и конструкций в текстильном производстве", Иваново 1996.

5. Бершев E.H. Темнров Д.Н. Варианты закрепления ворса в резинотехнических изделиях автомобиля / Автомобильная промышленность, г. Москва, 1996, с. 32-34, N 10,

Лицензия N 020712 от 02.02.93 г. Оригинал подготовлен автором

1 kvuutc.nio к печати 7.03.97 г. Формат 60x84 1/16. Печать офсетная. Усл. неч. л. 1.1 Заказ Тира* 100 экз.

Отпечатано • типографии СПГУТДЧ9Ю28, Г-Ппсрбург, ул. Момдоя. 26