Владимир Турчанинов - Технология кровельных и гидроизоляционных материалов Страница 6

а – малый объем запаса массы; б – средний объем запаса массы; в – большой объем запаса массы

Рисунок 16 – Кинетика движения отдельных слоев массы при работе смесительных вальцов

При малом ее запасе очень небольшое количество подвергается пластификации (только запас); при чрезмерном запасе внутренние слои ее не перемешиваются – «мертвый запас». И только при умеренном запасе наблюдается интенсивная пластификация. В этом случае верхние слои массы на несущем валке при подходе к запасу теряют скорость и меняют направление. Происходит активный сдвиг между отдельными слоями при одновременном активном перемешивании за счет различных скоростей движения отдельных слоев массы. При подходе к зазору между валками оба этих слоя захватываются валками и втягиваются в зазор. При этом происходит пластификация и интенсивное смешение, т.к. ранее контактировавшие слои подходят к зазору в разное время.

Непрерывный процесс вальцевания массы осуществляют путем загрузки грубой смеси исходных компонентов на один конец валков и снятия такого же количества смеси с противоположного. Поскольку в месте подачи смеси компонентов диаметр валика запаса максимальный, то при его вращении он стремится выровняться, за счет чего наблюдается перемещение массы в сторону меньшего диаметра запаса (к разгрузочному концу).

Смешение массы происходит, таким образом, как за счет смещения ее слоев в радиальном направлении, так и в осевом, т.е. масса перемещается по винтовой линии. При недостаточной степени перемешивания срезаемую массу передают на другие вальцы.

1 – несущий валок вальцов; 2 – холостой ход вальцов; 3 – вход массы; 4 – смешиваемая масса; 5 – ограничивающая среда; 6 – выход массы

Рисунок 17 – Смесительные вальцы непрерывного действия

Роторно-эксцентриковые смесители (РЭС). Эти смесители просты в изготовлении, менее металлоемки, дешевы. Могут работать по периодическому и непрерывному циклам. Производительность их высока, т.к. рабочим пространством у РЭС является вся рабочая загрузка смесителя, в то время как у вальцов рабочий объем – только запас между валками.

РЭС конструктивно представляет собой корпус цилиндрической формы при однороторном типе или сдвоенную цилиндрическую форму при двухроторном исполнении.

1 – электродвигатель; 2 – редуктор; 3 – люк для загрузки компонентов; 4 – люк для выгрузки готовой смеси; 5 – корпус ротора; 6 – вал ротора; 7 – кулачки ротора

Рисунок 18 – Однороторный роторно-эксцентриковый смеситель

Однороторный смеситель состоит из корпуса и крышки, соединенных при помощи фланцев. Внутри корпуса размещен ротор, состоящий из полого вала, на котором эксцентрически размещены цилиндрические кулачки. На последней модификации на валу установлено 18 полых кулачков диаметром 450 мм, шириной 100 мм и эксцентриситетом 25 мм. Кулачки устанавливаются на валу таким образом, чтобы угол между их максимальными радиусами был равен 120 градусам; их поверхность образует винтовую линию. Расстояние между гребнем зубцов корпуса и максимальным радиусом кулачка от 5 до 10 мм.

Корпус внутри имеет зубчатую поверхность; зубцы располагаются вдоль корпуса. Угол зубцов при вершине 90 °. Одна из плоскостей зубца и касательная к максимальному радиусу кулачка образует угол 30 °, а другая плоскость – 60 °. Ротор вращается в таком направлении, чтобы масса надвигалась на меньший угол. Корпус сварен из уголков, снаружи к которым привариваются такие же уголки. В образующиеся полости подается пар или горячая вода. Крышка разделена по длине на шесть отсеков; в крайних отсеках расположены загрузочный и разгрузочный люки. Ротор вращается со скоростью от 30 до 50 мин-1.

Работа смесителя протекает следующим образом. Компоненты загружают в загрузочный люк. Попадая в зазор между кулачками и зубцами, материал при вращении ротора сжимается. Одни слои его сжимаются относительно других и материал подвергается активной пластификации. Масса также выдавливается и в боковом направлении относительно плоскости кулачка. Наблюдается перемещение массы в осевом направлении. При непрерывном процессе масса выгружается в противоположном загрузочному конце смесителя; при периодическом она возвращается в начало смесителя по пространству, огороженному специальными заслонками.

Недостатком однороторного смесителя является то, что при загрузке крупных кусков компонентов может возникнуть заклинивание ротора. Поэтому загрузка смесителя осуществляется постепенно, что снижает его производительность. Этого недостатка лишен двухроторный смеситель с рабочим объёмом 60 дм3 (смотри рисунок 19).

Червячные машины. Могут заменить вальцы, смесители и даже каландры. Являются агрегатами непрерывного действия. Представляют собой цилиндрический корпус, в котором вращается вал (червяк). Материал загружается в загрузочное отверстие, разрезается, перемешивается и перемещается червяком к выходному отверстию, в котором отдельные частицы смеси спрессовываются и выдавливаются через отверстие мундштука в виде жгутов, труб, пластин в зависимости от необходимости.

Качество готовой смеси оценивается по её однородности, критериями которой являются величина дисперсии, среднеквадратичное отклонение, коэффициент однородности, показатель вариации. Последний должен отвечать нормативам и не превышать 4 % для хорошо перемешанных смесей.

1- загрузочный патрубок; 2 – разгрузочный патрубок; 3 – привод ротора; 4 – полумуфта привода; 5 – корпус; 6 – вал ротора; 7 – станина; 8 – кулачкиэксцентрики

Рисунок 19 – Двухроторный роторно-эксцентриковый смеситель

4.3 Формование

Формование является одной из наиболее важных технологических операций, позволяющей получить изделия определенной формы и размеров. В технологии гидроизоляционных материалов наиболее распространенной операцией формования является каландрирование. Схема производства пленочных ГИМ, на которой наряду с каландрированием показаны и другие технологические операции, представлена на рисунке 20.

1 – емкости гранулированных полимеров; 2 – склад каучукообразных материалов; 3 – ёмкости битума и антисептика; 4 – насосы; 5 – трёхходовые краны; 6 – дозаторы битума и антисептика; 7 – нож для резки каучука; 8 – дозаторы гранулированных полимеров; 9 – весы для каучукообразных полимеров; 10 – вальцы для пластикации каучука; 11 – смеситель; 12 – вальцы; 13 – шприц-машина со щелевой головкой; 14 – каландр; 15 – охлаждающий транспортер; 16 – посыпное устройство; 17 – намоточный станок

Рисунок 20 – Технологическая схема производства (смешение, формование и уплотнение) пленочных материалов

Каландр представляет собой механизм, применяемый для формования пленочного материала из предварительно перемешанной смеси. Основным элементом конструкции является станина, на которой монтируется от двух до пяти валков диаметром до 600 мм и длиной до 2 м. Схема расположения валков представлена на рисунке 21.

а – двухвалковые с вертикальным (1) и горизонтальным (2) расположением валков; б – трехвалковые с вертикальным (1), Г-образным (2) и треугольным (3) расположением валков; в – четырехвалковые с вертикальным (1), Г-образным (2) и Z-образным расположением валков

Рисунок 21 – Расположение валков в каландрах

Валки полые и имеют по окружности отверстия для подачи в них теплоносителя с целью регулирования температуры поверхности валков. Валки могут вращаться с одинаковой либо различной скоростью как за счет фрикционного контакта, так и от своего вала редуктора. Относительно друг друга валки располагаются по вертикали, по горизонтали, Г-образно, L-образно, по треугольной схеме. Каждый валок, как правило, имеет свою температуру поверхности.

На каландры смесь подается после предварительной обработки в смесителях (роторном), вальцевания, а иногда и после пропускания через шприц-машину, из которой масса выходит в виде пластин толщиной от 5 до 8 мм с необходимой температурой.

Каландрируют резиновые и полимерные смеси. Скорость каландрирования до 30 м/мин. Температура первых двух каландрирующих валков находится в пределах от 50 °C до 90 °С. При работе каландра на заданном режиме толщина пленки определяется и регулируется автоматическими приборами. В процессе каландрирования с формированием пленки осуществляется вытягивание, перемешивание, прессование и истечение. На рисунке 22 показаны схемы взаимодействия валков и каландриуемой массы.

1 – подача массы с лотка с большим запасом; 2 – подача массы с лотка с нормальным запасом; 3 – подача массы со шприц-машины (наилучший вариант); 4 – подача массы без лотка с большим запасом; 5 – подача массы без лотка с нормальным запасом; 6 – нормальный процесс каландрования