Исследование воздействий технологических параметров процесса переработки на прочность материалов из отходов

Студ. Матвеев А.К., студ. Бровко Ю.В., проф. Пятов В.В., Матвеев К.С., директор НТП ВГТУ

При использовании в обувной промышленности материалов, полученных в результате переработки отходов, производители сталкиваются с проблемой низкой прочности получаемых изделий. Так на частном производственном унитарном предприятии «Обувное ремесло» используется технология получения обувных пластин. Сущность технологии заключается в том, что отходы полиуретанов собираются, сортируются и измельчаются на роторно-ножевых дробилках. Далее измельченные отходы загружаются в литьевые машины, при помощи которых осуществляется частичная деструкция материала, в результате чего он приобретает термопластичные свойства. После перехода материала в расплавленное состояние, производится впрыск полимера в литьевую форму книжного типа.

В ходе определения эксплуатационных показателей полученных пластин было выявлено, что они имеют достаточно низкие прочностные характеристики. Это значительно влияет на их износ, т.к. большая часть пластин изнашивается не равномерно. Одним из предположений, объясняющих подобный характер износа, были влияние технологических параметров на процесс переработки. Вследствие этого было решено провести исследования прочностных свойств материала в зависимости от температурных режимов переработки.

Производство пластин небольшой толщины имеет свои особенности, т.к. необходимо, что бы полимерный материал равномерно заполнял форму. Для этого необходимо снижать вязкость полимера, чего добиваются путем нагрева его до высоких температур. Резкое снижение вязкости полиуретановых материалов происходит при температурах порядка 180 °С. Однако, известно, что при таких температурах в полиуретанах начинаются необратимые процессы деструкции.

Учитывая эти особенности процесса производства, было сделано предположение, что низкая прочность пластин является следствием перегрева материала при заполнении формы. Для подтверждения этого предположения полученные образцы были подвергнуты нагреву до различных температур, с последующим исследованием их твердости и предела прочности.

Исследования показали, что твердость полученных пластин в различных местах, распределяется в полном соответствии с линиями течения расплава в форме. Так, в тех местах, где материал заполняет форму в первую очередь, твердость максимальная (порядка 66 единиц по Шору А). С удалением от центральной линии течения расплава происходит падение до твердости в 53 единицы по Шору А. Естественно, что такой перепад твердости будет влиять на эксплуатационные свойства пластин и в первую очередь на износ пластин, которые станут изнашиваться не равномерно.

Параллельно проведенные исследования по определению предела прочности показали, значительное снижение этого показателя при перегреве материала. Если при нормальной температуре, предел прочности контрольных образцов составил 1,8 МПа, то кратковременное воздействие температуры в 110°С приводит к снижению предела прочности в два раза, до 0,9 МПа. Такое снижение прочностных показателей исключает возможность применения полученных пластин по назначению.

Таким образом, проведенные исследования показали необходимость либо конструктивного изменения формы для получения пластин, таким образом, что бы исключить перегрев материала, либо изменения технологических параметров самого процесса переработки.

Опубликовано в сборнике материалов XLV Научно-технической конференции преподавателей, сотрудников, аспирантов, магистрантов и студентов УО «ВГТУ», 2012 г.

УДК 685.34.023-036.664