Устройство для определения тепловых эффектов реакций вулканизации резиновых образцов

реакции вулканизации тепла, вследствие чего при обработке результатовизмерений используют приближения теории (например предположение о параболическом распределении температурв плоском вулканизуемом образце),Следовательно, не гарантирована 5точность результатов измерений.Кроме того, устройство не поэ воляет прессовать вулканиэируемый образец, что вносит искажение в результаты определений из-за порообразования в лабораторных образцах, вследствие чего результаты измерений немогут быть применены беэ погрешностипри изготовлении толстостенных изделий в пресс-формах. 15Целью изобретения является повышение точности и объективности определения тепловых эффектов реакциивулканизации,Указанная цель достигается тем, щчто предлагаемое устройство снабжено прессующим приспособлением, аполуформы выполнены иэ малотеплепроводного материала с коэффициентомтемпературопроводности в пределах(2,2-12,8)10 м/с при соотношении высоты гнезда для испытуемогообразца к высоте полуформ не менее,чем 1:10, и снабжены симметричноустановленными вдоль центральнойвертикальной оси термопарами в ко- ЗОличестве не менее 10, к торцовымсторонам полуформ прикреплены ограничительные диски, соединенные междусобой и с крышкой камеры посредствомподпружиненных тяг, причем верхняя 35полуформа выполнена с возможностьювертикального перемещения и связанас прессующим приспособлением, которое выполнено в виде ходового винтас теплоиэоЛяционной прослойкой. 40На чертеже изображена схема устройства,Устройство содержит вулканизационную пресс-форму, состоящую из верхней и нижней полуформ 1 и 2 соответственно, и помещенную в камеру 3 с 4термостатирующей средой 4. Полуформывыполнены из малотеплопроводного материала с коэффициентом температуропроводности (2,2-12,8) 10 м /с присоотношении высоты гнезда для испытуе-омого образца к высоте полуформ неменее, чем 1:10. Рекомендуемые теплофиэические характеристики для материала полуформ, в частности коэффициенты объемной теплоемкости и теплопроводности составляют (8,4-25)10 Дж/м град и 0,165-1,08 Вт/м градсоответственно, а высоа полуформ -50-80 мм.Толщина вулканиэируемого образцасоставляет не более 5 мм, что обеспечивает его прогрев до необходимойтемпературы вулканизации в течениеиндукционного периода и изотермические условия протекания реакции вулканиэации по всей толщине испытуемого образца. Причем ширина и длинапоследнего не менее, чем в 10 разбольше его толщины. При указанныхразмерах образца (неограниченнаяпластина) незначительные потери тепла с его торцов не влияют на измеряемую температуру в центре образца.Тепловой эффект (в отличие от интенсивности тепловыделений) мало зависитот температуры вулканизации и определяется, прежде всего, количествомвулканизирующего агента, У твердыхрезин (эбонитов) он составляет до220 кал/г (9,25 10 Дж/кг), у мягкихрезин до 8-9 кал/г (33,5-38) 10Дж/кг),Вышеназванное сочетание теплофи-.эических и геометрических характеристик полуформ позволяет обеспечитьполное аккумулирование в течениевсего процесса вулканизации в интервале применяемых температур вулканиэации от 140 до 200 С тепла, выделившегося при реакции вулканиэациииспытуемого образца укаэанных размеров (1-5 мм), исключая его утечкичерез торцы полуформ. Таким образом,реакция вулканизации и, соответственно, тепловыделения в интервале применяемых температур вулканиэации заканчивается раньше, чем тепло проведется по высоте полуформ. Полуформы1 и 2 содержат не менее десяти термопар 5, симметрично установленныхна расстоянии не превышающем 4-5 ммдруг от друга вдоль центральной вертикальной оси, Такое устройство прессформы позволяет при вулканизации производить измерения распределенийтемператур вдоль оси полуформ и ихвзаимопроверку, контролировать выполнение условий равенства измеряемых температур и температур средыг конце индукционного периода вулканизации и условий полного аккумулирования выделившегося из вулканиэуемого образца тепла в полуформахв период собственно вулканизации поравенству температур среды и вблизиторцов на полуформах. Пресс-Формаимеет гнездо б для вулканиэуемогообразца, К торцовым сторонам полуформ 1 и 2 прикреплены ограничительные диски 7, посредством которых,а также тяг 8 осуществляется симметричное расположение полуформ относительно друг друга, Диск 7 нижнейполуформы 2 жестко связан.с тягами8, а диск 7 верхней полуфорьы 2свободно перемещается по тягам 8,Его крайнее верхнее и нижнее положения определяются пружинами 9, насаженными на тяги 8 и опирающимисяна бортик 10, В металлическую крышку 11, которая ставится на стенкикамеры 3, вмонтированы тяги 8 ипрессующее приспособление 12, необходимое для исключения порообра 773481Формула изобретения 1, Устройство для определениятепловых эффектов реакции вулканиза"ции резиновых образцов в виде тонко.стенных неорганических пластин, со 65 держащее размещенные в камере с эования в испытуемом образце и выполненное в виде ходового винта степлоизоляционной прослойкой 13,примыкающей к ограничительному диску7 верхней подвижной полуформы 1 иизготовленной из текстолита. Колпак14 и металлическая крышка 11 имеют 5отверстия 15 для вывода термопар 5к регистратору температур образцаи полуформ,автоматически рассчитывающему тепловой эффект реакции вулканизации (на чертеже не показано),.Работа устройства осуществляетсяследующим образом,В гнездо 6 пресс-формы, состоящей иэ верхней и нижней полуформ1 и 2 соответственно, представляющих собой,кондуктиметры-аккумуляторы и измерители тепла, и предварительно прогретой в термостатирующейсреде 4 при выбранной. температуревулканизации, закладывают подлежа Ощую вулканизации заготовку образцас дифференциальной термопарой, спаикоторой .расположены в центре и наповерхности испытуемого образца. Закрывают пресс-форму, для чего поворачивают ходовой винт 12 до упора,создавая давление на ограничительный диск 7 верхней полуформы 1, поддействием которого ограничительныйдиск 7 перемешается по тягам 8 вниз,пружины 9 сжимаются, а верхняя полуформа 1 смыкается с нижней 2, Металлическую крышку 11, к которой крепится пресс-форма посредством тяг8 и ограничительных дисков 7, ставятна стенки камеры 3, помещая тем З 5самым пресс-форму в термостатирующуюсреду 4, Закрывают камеру 3 колпаком14,Пресс-форму с заготовкой термостатируют,осуществляя контроль и регу-лирование температуры среды 4, За Отем по достижении температуры вулканизации в индукционный период производят подпрессовку испытуемого образцаходовым винтом 12, Наличие теплоиэоляционной прослойки 13 у ходового винта 12 позволяет значительно уменьшитьтеплоотвод иэ термостатирующей среды.С помощью ряда термопар 5, спаи которых симметрично расположены вдольцентральной вертикальной оси полуформ 5 О1 и 2 на расстоянии, не превышающем4-5 мм друг от друга, измеряют распределение температур в полуформах1 и 2, а с помощью дифференциальной термопары, спаи которой заложеныв середине и на поверхности образца,55осуществляют контроль за началомвулканиэации, Сигналы термопар полуформ 5 и образца передают э устройство, контролирующее начальные температурные условия, условия аккумулирования, автоматически рассчитывающее тепловые эффекты вулканизациии прекращающее процесс по достижении постоянства тепловых эффектовили при нарушении контролируемых условийПо оконча.:ии испытанияснимают колпак 14, поднимают металлическую крышку 11 с пресс-формой,состоящей из верхней и нижней полуформ 1 и 2 соответственно, извлекая последние из термастатирующей среды 4. Поворотом ходового винта12 сним 4 ют давление, вследствие чегопружины 9 разжимаются и под действием их упругих сил ограничительный диск 7 с верхней полуформой 1 перемещается вверх, при этом происходит раскрытие пресс-формы, Выгружают испытуемый образец, закрывают камеру, создают равномерную начальную температуру термостатирующей среды и пресс-формы, если устройство подготавливается к следующему циклу вулканизации.Технико-экономический эффект данного устройства достигается наличием прессующего приспособления, исключающего порообразование в испытуемых образцах, сочетанием теплофиэических и геометрических характеристик полу- форм и испытуемых образцов, что обеспечиэает условие полного аккумулирования выделившегося при реакции вулканизации тепла в диапазоне применяемых температур вулканизации,. а также наличием термопар в полуформах, установленных на расстоянии 4-5 мм друг от друга вдоль центральной вертикальной оси, что позволяет производить измерение распределения температур вдоль оси полуформ и, кроме того, производить строгий контроль всех необходимых условий процесса: условий равенства измеряемых температур и температуры термостатирующей среды в конце индукционного периода, условий полного аккумулирования, т.е. отсутствие утечек через торцы полу- Форм тепла, выделившегося в испытуе - мом образце в период собственно вулканизации.Применение устройства, таким образом, позволяет повысить объективность и точность определения теплоты реакции вулканизации (эа счет изъятия априорных допущений при обработке результатов и вулканиэации монолитных резин), провести нераэрушающую корректировку режимов вулканиэации (с учетом тепловых эффектов вулканиэации) при расчетной разработке режимов вулканизации и управлении ими с помощью систем, содержащих вычислительные машины.одписное Р ж 1019 Птвенного коьытета СССретений и открытийЖ-З 5, Раушская наб ТираИИПИ Государ по делам иэо 13035, Москва,3/5 илиал ППП ф Патент , г, Укгород, ул, Проектная термостатирующей средой верхнюю инижнюю полуформы с гнездом для испытуемого образца, содержащего дифференциальную термопару, и крышкукамеры, о т л и ч а ю щ е е с ятем,. что, с целью повышения точностии Объективности Определения тепловых 5эффектов реакции вулканизации, оноснабжено прессующим приспособлением,а полуформы выполнены из материалас коэффициентом температуропроводности в пределах (2,2-12,8) 10 ф м /спри соотношении высоты гнезда дляиспытуемого образца к высоте полуформ не менее, чем 1:10, и снабженысимметрично установленными вдольцентральной вертикальной оси термопарами в количестве. не менее 10, ак торцовым сторонам полуформ прикреплены ограничительные диски,соединенные между собой и с крышкой камеры посредством подпружиненных тяг,при-эО чем верхняя полуформа выполнена с возможностью вертикального перемещения и связана с прессующим приспособлением.2. Устройство по п. 1", о т л ич а ю щ е е с я тем, что прессующее приспособление выполнено в виде ходового винта с теплоизоляционной прослойкой Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Попов М.М. Термометрия и калориметрия. МГУ, 1954, с. 4192. Занемонец Н.А Фогель В,О.Новый метод определения тепловыхэффектов реакции вулканизации резин.Известия вуэов, сер. Химия ихимическая технология, т, 2,вып, 3, с. 437, 1959 (прототип),