Современные уплотнительные материалы, применяемые в молочной промышленности

Молочный танк не используется сам по себе. Его всегда рассматривают в качестве элемента сложного промышленного комплекса - с трубопроводами, насосным оборудованием, запорной и соединительной арматурой и прочими узлами. Все они, вместе с резервуарами охладителями молока, составляют единую систему.

Поскольку работать этой системе приходится с жидкими веществами разного состава и степени вязкости, то без уплотнений не обойтись. Они ставятся между пластинами разборных проточных охладителей молока, под торцевыми крышками, между фланцами, в молочных муфтах и кламп-защелках, соединяющих трубопроводы с танком охладителем, и во многих других местах.

В настоящее время промышленность выпускает большое количество материалов разной структуры, которая определяет их технические параметры. В основном, это полимеры на основе синтетических или натуральных каучуков. Чтобы емкости для охлаждения молока и прочее оборудование работало бесперебойно, надо выбирать уплотнители, в зависимости от вида рабочей среды. Поэтому имеет смысл подробно рассмотреть наиболее распространенные образцы. Но, прежде чем это сделать, желательно на примере ЭПДМ-каучуков ознакомиться с основными факторами, от которых зависят свойства полимеров.

От чего зависят характеристики полимеров?

На параметры полимерных материалов, которые используются в подключаемом к молочным танкам оборудовании, влияют следующие факторы:

• Соотношение этилена и пропилена.
• Молекулярная масса и вязкость по Муни.
• Распределение молекулярной массы.
• Тип диенового сополимера.
• Содержание сополимера.

А теперь о каждом – более подробно.

Количество этилена

Если в полимере мало этилена, то материал отличается превосходными свойствами при низких температурах. Он в этом случае легко смешивается. Твердость у него будет низкая, так же, как и когезионная прочность в невулканизированном состоянии (НВС). Если этилена много, то полимер получится высоконаполняемый и тоже хорошо смешивается. При понижении температуры его качества начнут ухудшаться. Зато отмечаются высокие значения прочности на растяжение, твердости и когезионной прочности в НВС.

Молекулярный вес и вязкость по Муни

Параметр «Вязкость по Муни» представляет собой меру вязкости резиновой смеси или каучука. Он также косвенно характеризует эластичность, жесткость, дисперсность и молекулярную массу материала. Измеряется в условных единицах. Полученное значение не должно рассматриваться как истинная вязкость. Для его определения применяют роторный сдвиговый вискозиметр Муни. Нормативы процесса прописаны в ГОСТ Р 54552-2011 «Каучуки и резиновые смеси. Определение вязкости, релаксации напряжения и характеристик подвулканизации с использованием вискозиметра Муни».

Если молекулярный вес и вязкость по Муни у полимера низкие, то он легко обрабатывается и имеет хорошие показатели текучести. Когезионная прочность в НВС небольшая. Если те же значения высокие, то будут значительные степень наполняемости, прочность на растяжение и на разрыв, а также когезионная прочность в НВС. С другой стороны, переработка каландрированием (каландр – пресс с горизонтально расположенными валами, между которыми пропускают материал) ухудшается, процесс экструзии замедляется (для его интенсификации требуется увеличение температуры), остаточная деформация при сжатии снижается.

Молекулярно-массовое распределение (ММР)

ММР – это соотношение количеств макромолекул различной молекулярной массы. ММР отмечается, в основном, у синтетических полимеров. Это обусловлено статистическим характером реакций их образования, модификации и деструкции. Молекулы биополимеров имеют, обычно, одинаковую молекулярную массу. ММР влияет на макроскопические свойства полимеров, особенно на механические характеристики. Особенно важным показателем ММР является для жидких каучуков, так как они структурируются по концевым функциональным группам. Таким образом, ММР обусловливает характер распределения расстояний между узлами сетки в полимере. Считается, что оптимальные параметры характерны для эластомеров с наиболее узким ММР. Хотя экспериментально это не доказано.

При узком ММР у полимера будут высокие скорости экструзии и вулканизации, увеличение наполняемости, улучшение свойств вулканизаторов и уменьшение разбухания экструдата. При широком – высокая когезионная прочность, улучшение переработки под давлением и свойств при каландрировании и формовании, гладкая поверхность экструдата, снижение степени вулканизации.

Тип диенового сополимера

Дициклопентадиен (ДЦПД): медленнее идет процесс вулканизации, более высокая разветвленность. Этилиденнорборнен (ЭНБ): быстрая вулканизация, меньшая разветвленность. От повышения разветвленности зависит ширина ММР, снижение вязкости и улучшение экструзионных характеристик. Большая разветвленность приводит к формированию геля.

Содержание диенового сополимера

При низком (2%) количестве диенового сополимера наблюдается улучшение термостабильности и эластических свойств, увеличение времени подвулканизации и замедление процесса вулканизации. При высоком (9%) – повышение модуля, ускорение вулканизации, низкое накопление остаточной деформации при сжатии, уменьшение относительного удлинения и сопротивления термическому старению. А также – рост стоимости материала.

Перечисленные выше свойства полимеров влияют на характеристики материалов, из которых делаются уплотнения для оборудования, работающего с танками для охлаждения молока.

Продолжение следует