Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Количественная интерпретация кинетических кривых процесса вулканизации в системе организации рабочего места технолога-резинщика

Диссертация: Количественная интерпретация кинетических кривых процесса вулканизации в системе организации рабочего места технолога-резинщика
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Впервые показана возможность получения дифференциального уравнения, характеризующего процесс вулканизации, на основе аппроксимации интегральной кривой с помощью эмпирических моделей. В этом случае константа скорости и порядок реакции могут быть выражены через параметры модели и, следовательно, через вулканизационные характеристики. Рассмотрение возможных вариантов моделей для количественной… Читать ещё >

Количественная интерпретация кинетических кривых процесса вулканизации в системе организации рабочего места технолога-резинщика (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
    • 1. 1. Развитие методов и приборов определения степени вулканизации и вулканизационных характеристик
    • 1. 2. Метод вибрационной реометрии
    • 1. 3. Возможности использования результатов реометрических испытаний
    • 1. 4. Усовершенствованные модели вибрационных реометров
    • 1. 5. Математические основы интерпретации кинетических кривых
  • 2. МЕТОДЫ И ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
    • 2. 1. Программное обеспечение количественной интерпретации кинетических кривых процесса вулканизации
      • 2. 1. 1. Система Table Curve и ее использование для количественной интерпретации кинетических кривых
      • 2. 1. 2. Система Table Curve 3D
      • 2. 1. 3. Характеристика интегрированной системы MatLab
    • 2. 2. Объекты исследования 63 ф 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТ
    • 3. 1. Анализ воспроизводимости кинетических кривых процесса вулканизации
    • 3. 2. Анализ основных эмпирических моделей для количественной интерпретации кинетических кривых процесса вулканизации
      • 3. 2. 1. Интегральные кривые
      • 3. 2. 2. Дифференциальные кривые 100 ^ 3.2.3. Кривые модуля потерь
    • 3. 3. Кинетические модели
    • 3. 4. Влияние рецептурно-технологических факторов на характер кинетических кривых процесса вулканизации
      • 3. 4. 1. Температурная зависимость кинетических кривых процесса вулканизации
      • 3. 4. 2. Влияние рецептурных факторов на характер кинетических кривых процесса вулканизации
  • ВЫВОДЫ

В последние годы появилась целая серия новых программных продуктов, позволяющих технологу решать задачи, постановка которых ранее была невозможна.

Например, методы планирования эксперимента уже давно используются в работах технологов-резинщиков, но наиболее часто применявшиеся приемы описания почти стационарной области опирались исключительно на построение полиномов второй и реже третьей степени. Сейчас такие задачи можно решать гораздо более эффективными способами, получая модели, параметры которых можно интерпретировать на основе физико-химическихпредставлений.

Появилась также возможность принципиально иного подхода к формированию баз данных, связанных с хранением и использованием информации, необходимой для разработки режимов вулканизации изделий и контроля технологических процессов, и в первую очередь процесса смешения.

Использование новых программных продуктов в работе технолога-резинщика практически избавляет его от необходимости хранения информации на бумажных носителях и может рассматриваться как один из важных компонентов его рабочего места.

Целью диссертационной работы: явилось формирование основных приемов рациональной интерпретации кинетических кривых процесса вулканизации и создание для этого комплекса программ-модулей, позволяющих специалисту работать на действительно современном уровне.

Для достижения этой цели были решены следующие задачи.

Проведение статистического анализа количественных характеристик, получаемых при обработке кинетических кривых процесса вулканизации.

Разработка способа наиболее информативного представления экспериментальных данных при обработке кинетических кривых и написание соответствующей программы.

Рассмотрение возможных вариантов моделей для количественной интерпретации интегральных и дифференциальных кинетических кривых, проведение статистического анализа этих моделей, разработка рекомендаций об условиях их применения и способов построения моделей при наличии процессов вторичного характера, протекающих при вулканизации.

Анализ взаимосвязей параметров этих моделей и вулканизационных характеристик. Разработка на основе этого способов воссоздания кинетической кривой по вулканизационным характеристикам, исключив тем самым необходимость хранения информации на бумажных носителях.

Обоснование необходимости получения дифференциальных кинетических кривых (кривых скорости), анализ возможности классификации этих кривых и эффективности использования статистических моментов для осмысления результатов кинетических исследований.

Проведение сопоставительного анализа реограмм и кривых модуля потерь, оценка возможности предсказания вулканизационных характеристик по кривым модуля потерь.

Анализ возможности получения дифференциального уравнения, характеризующего процесс вулканизации, на основе аппроксимации интегральной кривой с помощью? эмпирических моделей. Оценка возможности расчета константы скорости и порядка реакции при такой аппроксимации.

Рассмотрение влияниярецептурно-технологических факторов на характер кинетических кривых процесса вулканизации и> оценка преимущества применения контурных графиков для анализа этого влияния.

Разработка методов решения перечисленных проблем является актуальной для специалистов резиновой промышленности.

Научная новизна.

1. Впервые показана взаимосвязь параметров моделейдля описания реограмм и кинетических кривых скорости и их связь с вулканизационными характеристиками. На основе этого разработан способ построения кинетических кривых по вулканизационным характеристикам.

2. На основе анализа влияния рецептурно-технологических факторов на характер кинетических кривых процесса вулканизации разработан метод построения контурных графиков, облегчающих принятие решений при планировании новых и оценке существующих режимов вулканизации.

3. Показано, что наряду с вулканизационными характеристиками целесообразно вычислять статистические моменты кривых скорости, которые характеризуют форму кривой в целом, а не фиксируют отдельные точки на этой кривой.

4. Впервые показана возможность получения дифференциального уравнения, характеризующего процесс вулканизации, на основе аппроксимации интегральной кривой с помощью эмпирических моделей.

Практическая значимость.

1. На основе разработанного способа адекватного воссоздания кинетической кривой по вулканизационным характеристикам исключается необходимость хранения информации кинетического характера (например, реограмм) на бумажных носителях.

2. Использование контурных графиков в координатах «продолжительность вулканизации — уровень рецептурно-технологического фактора» необходимо для принятия правильных решений при оптимизации рецептуры и планировании новых и оценке существующих режимов вулканизации.

3. Показана целесообразность построения и анализа дифференциальных кинетических кривых скорости, получаемых на реометрах нового поколения, поскольку форма этих кривых в большей степени (по сравнению с реограммами) чувствительна к изменению рецептурно-технологических факторов.

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

ВЫВОДЫ.

1. Статистический анализ количественных характеристик, получаемых при обработке реограмм, показал, что эти характеристики определяются с большой дисперсией воспроизводимости. Особенно это касается кинетических параметров, связанных с величиной степени вулканизации (минимальный крутящий момент и его приращение), и в меньшей степени — параметров, связанных с продолжительностью процесса (время начала вулканизации, время 90 и 50% -го превращения).

2. Впервые разработан метод построения контурных 1рафиков, облегчающих принятие решений при планировании новых и оценке существующих режимов вулканизации. Метод основан на создании моделей, характеризующих зависимость степени или скорости вулканизации от временипараметры этих моделей являются произвольными функциями одного или нескольких рецегпурно-технолошческих факторов. Разработана про1рамма для реализации этого метода.

3. Предложена группа моделей для адекватной количественной интерпретации интегральных и дифференциальных кинетических кривыхпараметры этих моделей могут быть истолкованы с позиций физико-химических представлений. В ряде случаев кинетические кривые могут быть описаны путем суммирования таких моделей.

4. Показана взаимосвязь параметров интегральных и дифференциальных моделей между собой и их связь с вулканизационными характеристиками. На основе этого впервые разработан способ адекватного воссоздания кинетической кривой по вулканизационным характеристикам. Это дает возможность исключить необходимость хранения информации на бумажных носителях.

5. Показана целесообразность построения и анализа дифференциальных кинетических кривых скорости процесса вулканизации. Их форма в большей степени чувствительна к изменению рецептурно-технологических факторов, нежели в случае интегральных кривых.

6. На значительном экспериментальном массиве (88 кривых) показано, что дифференциальные кинетические кривые процесса вулканизации при их интерпретации в качестве функций распределения могут быть отнесены к типу IV семейства кривых Пирсона, но в большинстве случаев адекватно описываются моделью 8062 по каталогу программы Table Curve, являющейся дифференциальной формой интегральной модели 8092.

7. Показано, что наряду с вулканизационными характеристиками целесообразно вычислять статистические моменты кривых скорости, которые характеризуют форму кривой в целом, а не фиксируют отдельные точки на этой кривой.

8. Показано, что при отсутствии реверсии вулканизационные характеристики можно вычислить путем анализа кривой модуля потерь.

9. Впервые показана возможность получения дифференциального уравнения, характеризующего процесс вулканизации, на основе аппроксимации интегральной кривой с помощью эмпирических моделей. В этом случае константа скорости и порядок реакции могут быть выражены через параметры модели и, следовательно, через вулканизационные характеристики.

10. Рассмотрено влияние рецептурно-технологических факторов на характер кинетических кривых процесса вулканизации и обоснованы преимущества применения контурных графиков для анализа этого влияния. Показано, что результаты кинетических исследований процесса вулканизации целесообразно представлять в виде множества линий равного уровня для ряда вулканизационных характеристик и кинетических параметров. Разработана классификация диаграмм вулканизации на основе теории графов.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Уральский M. JL, Горелик Р. А., Буканов A.M. Контроль и регулирование технологических свойств резиновых смесей. — Ml: Химия, 1983. — 128 с.
  2. Ф.А., Федюкин Д. Л., Терминологический справочник по резине. -М.: Химия, 1989. -400с.
  3. .А., Донцов А. А., ШершневВ.А. Химия эластомеров. — М.: Химия, 1981.-376 с.
  4. А.Е., Буканов A.M., Шевердяев О. Н. Технология эластомерных материалов. М.: Эксим, 2000. — 288 с.
  5. А.И., Баденков П.Ф, Кеперша Л. М. Расчеты и прогнозирование режимов вулканизации резиновых изделий. — М.: Химия, 1978. 280 с.
  6. Спутник резинщика. / Под ред. Л. М. Горбунова. Л.: Госхимиздат, 1932. — 464 с.
  7. Дж. Р. Скотт Физические испытания каучука и резины.—М.: Химия, 1968.—316 с.
  8. Вулканизация эластомеров: Пер. с англ. / Под ред. Г. Аллигера, ф И. Сьетуна. М.: Химия, 1967. — 428 с.
  9. ASTM Standart D'412 98а, «Standard Test Methods for Vulcanized Rubber and Thermoplastic Elastomers — Tension.», Annual Book of ASTM Standards, Volume 09.01.
  10. Little L. How to- use DSC to measure state-of-cure for elastomers. // Elastomerics. 1988. — 121, № 2. — P. 22−25.
  11. Brasier D. W. Applicattions of thermal analytical procedures in the study of elastomers and elastomer systems // Rubber chemistry and technology. — 1980. — 53, № 3 — P.437−511.
  12. B.A., Егоров B.M. Дифференциальная сканирующая ®1 калориметрия в физикохимии полимеров. Л.: Химия, 1990. — 256 с.
  13. У. Термические методы анализа.: Пер. с англ. — М.: Мир, 1978.-526 с.
  14. И. М., Пять столетий каучука и резины. М.: Модерн, 2002. — 432 с.
  15. И.А., Новопольцева О. М., Кракшин М. А. Методы оценки-и регулирования* пластоэластических и вулканизационных свойств эластомеров и композиций на их основе. — М.: Химия, 2000. — 240с.
  16. ГОСТ 10 722–76 Каучуки и резиновые смеси. Метод определения вязкости и способности к преждевременной вулканизации. // М.: Изд-вол стандартов. — 1976., 11 с.
  17. ASTM D1646−99 Standard Test Methods for Rubber Viscosity, Stress Relaxation, and Pre-Vulcanization Characteristics (Mooney Viscometer). -ASTM International, 10-May-1999,11 p.
  18. П.Н., Лукомская А. И., Цыдзик M.A., Богатова С. К. Оценка технологических свойств сажевых резиновых смесей на сдвиговом пластометре. // Каучук и резина. 1960. — № 7. — С. 21−28.
  19. Peter J. and Heidemann W. A new method for determining the optimum cure of rubber compounds. // Kautschuk und Gummi. 1958. — № 11. — P. 159 — 161.
  20. Blow С. M. Rubber technology and manufacture. Institution of rubber Industry: 1971.-527 p.
  21. Lautenschlaeger F.K., Myhre M. Classification of properties of elastomers using the «optimum property concept». // Journal of applied polymer science. -1979. 24, № 3 — P. 605−634.
  22. Claxton W. E., Conant F. S. and Liska J. W., Evaluation of progressive ф changes in elastomer properties during vulcanization. // Rubber Chemistry and'
  23. Technology. 1961. V. 34, P. 777.
  24. Decker G. E., Wise R. W., and Guerry D., Ail oscillating disk rheometer for measuring dynamic properties during vulcanization. // Rubber Chemistry and Technology. 1963. V.36, P. 451.
  25. Greensmith H.W., Watson A.A. Studies on the curing characteristics of natural rubber. // Proceedings of natural rubber conference. Part II — Kuala Lumpur. -1968 P. 120 — 134.
  26. Sezna J.A. The use of processability tests for quality assurance. // Rubber world. 1989. — 199, № 4. P. 88−94.
  27. ГОСТ 12 535–84. Смеси резиновые. Метод определения вулканизационныххарактеристик на вулкаметре. // М.: Изд-во стандартов. —1984.13 с.
  28. ASTM Standard 2084—93, Standard Test Method for Rubber Property — Vulcanization Using Oscillating Disk Cure Meter, Appendix X2, History of the Oscillating Disk Cure Meter, Section"X2.6 and Table X2.1.
  29. JS JSO 3417−78.Row Rubber Measurement of Cure Characteristics with the Oscillating Curometer.- 1981.
  30. ISO 6502 Rubber-Measurement of vulcanization characteristics with rotorless curemetrs. Second edition, 1991.
  31. Мак-Келви Д. M. Переработка полимеров: Пер. с англ. М.: Химия, 1968.-496 с.
  32. Приборы и методы оценки свойств резиновых смесей, перерабатываемых литьем под давлением / Галле А. П., Конгаров Г. С., Федоров Е. Г. Поздрашенкова Г.И. -М.: ЦЬЖИТЭнефтехим, 1981. -76 с.
  33. Т. Механические свойства высокополимеров: Пер. с англ. М.:1982.-320 с.
  34. Monsnto Rheometer 100, Description and application. Technical Bulletin No IS-1, 18 p.
  35. A.B., Юрчук Т. E. Ковалев H. В. Об оценке стандартности каучука СКИ-3 методом вулкаметрического анализа. // Каучук и резина.1983. № 10. — с.27−32.
  36. Kato Н., Fujuta Н Some novel systems for crosslinking polychloroprene. // Rubber Chemistry and Technology 1971. -V. 48. — p. 19−25.
  37. E.B., Виленц Ю: E. Влияние технологических факторов переработки резиновых смесей на основе СКИ-3 и СКМС-ЗОАРКМ-15 на кинетику их вулканизации и динамические характеристики резин.// Каучук и резина. 1971. -№ 12. — с.15−18.
  38. Anand R., Blacly D.C., Lee K.S. Correlation between Monsanto reometer torque and concentration of crosslinks for elastomers networks. International Rubber Conference «Rubbercone», 1982 June 2−4.
  39. Вольфсон Б. JI, Горелик Б. М. Кучерский А. М. Определение условно-равновесного модуля резин на вулкаметрах с биконическим ротором. // Каучук и резина.- 1977.-N6.- с. 57−58.
  40. . Л., Горелик Б. М. Определение модуля сдвига эластомеров на вулкаметрах с биконическим ротором. // Каучук и резина.- 1977.- N1.- С. 51−54.
  41. А. Ядерные излучения и полимеры: Пер. с англ. — М.: Издатинлит, 1962. 210 с
  42. А. В. Федоров Ю. Н. Кропачева Е. Н. Изучение температурной зависимости скорости вулканизации альтернантного сополимера бутадиена с пропиленом. // Каучук и резина, —1982.- N2.- С. 16−19.
  43. . А. Химия эластомеров. М.: Химия, 1972. — 381 с.
  44. В., Кубис Е. Метод определения- параметров процессов структурирования и деструкции резины при вулканизации. //Каучук и резина.-1980.-N8.-C.60−62.
  45. Оборудование- для определения характеристик эластомеров и резин фирмы «Goettfert».
  46. Web сайт // www.goettfert.com/index.html
  47. Мак Кейб К. Усиление эластомеров: Пер. с англ. / Под ред. Дж- Крауса. -М.: 1968.-С. 188−200.
  48. К. А. Сажа как усилитель каучуков. М.: Химия, 1968. — 215с.
  49. Rohu C.L., Starita J.N. Using dynamic rheological measurements for real time on-line and off-line quality control. // Rubber world. -1986. -194, № 6. P. 28−33.
  50. H.B., Козоровицкая Е. И. Палкина Ю.З., Суздальницкая Ж. С. Способы оценки свойств резиновых смесей. ЦНИИТЭнефтехим- серия: производство РТИ и АТИ. Выпуск № 3 1988 г., 52 стр.
  51. В.П., Кракшин М. А., Делаков Е. П., Терехова Е. А. Автоматизированное рабочее место разработчика рецептуры в производстве РТИ. // Каучук и резина. 1987. — № 2.-С. 41−43.
  52. Сарле X., X. Вандорен П., Вингриф* С. М. Миникомпьютер для технологов резинщиков // Междунар. конф. по каучуку и резине. М., ф 1984.- С. 39.- (Препринты).
  53. М. А., Роебух X. Современный контроль качества резиновых смесей.// Междунар. конф. по каучуку и резине.- М., 1984.- С. 51,-(Препринты).
  54. Pawlowski Н. A. and Perry A. L., «А New Automatic Curemeter» presented at the RPI Rubber Conference 84, Birmingham, U.K., Mar. 1984-
  55. Robert I. Barker, David P. King and Henry A. Pawlowski (to Monsanto Co.) U.S. 4,552,025 (Nov. 12,1985) —
  56. Thomas D. Masters and Henry A. Pawlowski (to Monsanto Co.) U.S. 4,794,788 (Jan. 3, 1989) —
  57. Ф 55. Henri A. G. Burhin, David P. J. King and Willy A. G. Sprentels (to Monsanto
  58. Go.) U.S. 5,079,956 (Jan. 14, 1992.)
  59. Measuring visco-elastic properties using the MDR 2000 rheometer. Resent advances and applications. Technical notes to the industry. Monsanto instruments and equpment. REF: LLN 89/4.
  60. Web-сайт// www.komef.ru/gibrheometre.shtml
  61. Оборудование для определения вулканизационных характеристик XDR® Reometers & Viscometers by CCSi. ]
  62. Web-сайт// www. ccsi-mc.com/html-instruments.htm
  63. Jack С. Warner and Tobin L., «Innovations in Cure Meter and Mooney Viscometer Technology», presented at the 148th meeting of the American Chemical Society in Cleveland, Ohio October 17—20, 1995, Rubber World.1997. — V.215, № 4.
  64. Andries van Svaaij. The rubber process analyzer 2000. // Natural Rubber. -23, 3-th quarter 2001. — p. 2−4.
  65. Э., Седов A.C., Неклюдов Ю. Г., Производственные версии приборов и программного обеспечения ф. «Альфа Текнолоджис». — XI международная научно-практическая конференция «Резиновая промышленность. Сырье, материалы, технология.» Москва, 2005. 224с.
  66. Оборудование фирмы Alpha Technologies.
  67. Web-сайт//www.alpha-technologies.com/instruments/rheometry.htm
  68. А.К. Техника статистических вычислений. — М.: Наука, 1971.-576 с.
  69. И.М., Орлов A.JI. Планирование эксперимента и анализ данных: методические указания к лабораторным работам. — М.: ИПЦМИТХТ, 1998, 143 с.
  70. В.И. Корреляционный анализ в экономических исследованиях. М.: Статистика, 1975. — 168 с.
  71. К.А. Статистические исследования в производстве: Пер. с англ. / Под ред. А. Н. Колмогорова. М.: Издатинлит, 1949. — 228 с.
  72. Лукомский Я. И: Теория корреляции и ее применение к анализу производства. М.: Госстатиздат, 1958. — 388 с.
  73. Г. Математические методы статистики: Пер. с англ. М.: Мир, 1975 .-648 с.
  74. И.Е. Самоучитель MatLab 5.3/б.х. СПб.: БХВ-Петербург, 2002.-736 с.
  75. КашкиноваТО.В., Агаянц И. М. Формы представления экспериментальных данных при изучении кинетики процесса вулканизации. // 16-й симпозиум «Проблемы шин и резинокордных композитов»: ФГУП «НИИШП» Москва, 2005. — с. 187−194.
  76. The Mosanto MDR 2000E in testing of cure kinetics a tools to improve cured rubber article quality H.B. Burhin, Louvain-la-Neuve (Belgium)/ Kautschuk und Gummi, Kunstst. -1992, -45, № 10, -p. 866−870
  77. Measuring visco-elastic properties using the MDR 2000 rheometer, Louvain-la-neuve, 1989, 20 p:
  78. M.E., Кучерский A.M., Кузнечикова В .В., Радаева Г. И. Новые приборы и методы оценки свойств резиновых смесей: серия: производство РТИ и АТИ. Выпуск № 3 М., ЦНИИТЭнефтехим, 1989 г. — 126 с.
  79. И.М., Кашкинова Ю. В. Анализ воспроизводимости реометрических кривых процесса вулканизации. // 9-я научно-практическая конференция «Резиновая промышленность. Сырье и материалы»: ФГУП «НИИШП» Москва, 2002. — с.7−10.
  80. И.М., Кашкинова Ю. В. Эмпирические модели кинетических кривых процесса вулканизации. // Международная конференция по каучуку и резине: Тез. Докл. Москва, 2004. — с.28−29:
  81. И.М., Кашкинова Ю. В. Количественная интерпретация кинетических кривых. // Ученые записки МИТХТ. Выпуск 11, 2004. с. 3−8.
  82. Ю.В., Агаянц-И.М. Влияние рецептурно-технологических факторов на вулканизационные характеристики и кинетические параметры процесса вулканизации. // Ученые записки МИТХТ. Выпуск 13, 2005. — с. 34−38.
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!