Uticaj ekološki prihvatljivih ekstender ulja na svojstva gume

Abstract

Predmet istraživanja ove doktorske disertaciji je uticaj fizičko-hemijskih svojstava ekološki prihvatljivih mineralnih i biljnih ekstender ulja na svojstva proizvoda gume baziranih na prirodnom kaučuku, kao i na potrošnju električne energije potrebnu za namešavanje takvih proizvoda. U prvoj fazi istraživanja izvršena je karakterizacija i određivanje fizičko-hemijskih svojstava šest mineralnih i šest biljnih procesnih ulja. Sledeća faza eksperimentalnog programa obuhvatila je namešavanje ekstender ulja u različitim udelima u elastomernoj, kaučukovoj smeši. Cilj je bio da se ispita uticaj prirode i udela ekstender ulja na svojstva dobijene elastomerne smeše prirodnog kaučuka i gume, kao i potrošnju električne energije pri namešavanju kaučukove smeše. Prilikom namešavanja kaučukove smeše variran je udeo ekstender ulja u opsegu od 0 do 30 phr. Za namešavanje komponenata je korišćen laboratorijski mešač u kom je temperatura u svim zonama zagrevanja bila konstantna (90°C). Namešavanja je započinjalo uz istovremeno uključivanje ampermetra i voltmetra koji su povezani na elektromotor mešača i računar koji beleži vrednosti jačine struje i napona tokom čitavog perioda namešavanja. Na osnovu toga je izračunata utrošena snaga pri namešavanju kaučukove smeše. Svaka dobijena kaučukova smeša je pripremljena i vulkanizovana na hidrauličnoj presi, te su određena svojstva takvog uzorka (tvrdoća (Shore A), zatezna čvrstoća , prekidno izduženje , modul pri 100% izduženju, modul pri 300% izduženju, brzina vulkanizacije, vreme početka vulkanizacije kaučukove smeše, optimalno vreme vulkanizacije i razliku obrtnih momenata). Na osnovu eksperimentalno određenih i izračunatih vrednosti nezavisnih i zavisnih promenljivih statistički je analiziran uticaj sadržaja i svojstava ekstender ulja na osobine kaučukove smeše i utrošenu snagu pri namešavanju svake kaučukove smeše. Ispitivanje uticaja ekološki prihvatljivih ekstender ulja na svojstva gume u okviru ove doktorske disertacije omogućava definisanje opsega vrednosti procesnih uslova koji je od interesa za industrijsko namešavanje proizvoda gume u skladu sa zahtevima održivog razvoja i upravljanja zaštitom životne sredine. Sa tehnološkog aspekta, rezultati ove doktorske disertacije biće pouzdan izvor informacija naftnopetrohemijskoj i gumarskoj industriji koji će služiti za selekciju novih generacija ekstender ulja i predviđanje potrošnje električne pri namešavanju kaučukove smeše, što može omogućiti efikasno, pouzdano i racionalno upravljanje proizvodnjom gume.

This Ph.D. thesis investigates the influence of environmentally friendly extender oil properties on natural rubber based performances and power consumption during the effective mixing phase. Six mineral and six vegetable extender oils were used for experimental program. Extender oil properties were determined using standard methods. The experiments were carried out in a broad range of the extender oil concentrations. The goal was to study the influence of nature and amount of extender oil on rubber performances and power consumption. The extender oil concentration was varied from 0 to 30 phr. The experiments were performed on a laboratory internal batch mixer. The mixing was done at constant temperature (90°C). Power consumption during the effective mixing phase was calculated from measured voltage and the current I in amps. The following rubber properties were measured: hardness (Shore A), tensile strength, elongation at break, modulus at 100% elongation, modulus at 300% elongation, curing speed index, optimum curing time, scorch time and difference between maximum and minimum torques. For each natural rubber compound with varying amounts of extender oils, the statistical analysis was conducted and experimental data were fitted. This enabled an assessment of rubber process oil properties and selection of extender oil according to industrial requirements, sustainable development and environmental management. From an engineering point of view, the results of this Ph.D. thesis are the reliable source of information for oil-petrochemical and rubber industry, enabling the selection of new extender oils and estimation of power consumption during effective mixing of rubber ingredients. Furthermore, this investigation can provide the efficient