CC BY
85
УДК 543.58
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЛАТЕКСОВ, ЛАТЕКСНЫХ ПЕН И ПРОМЫВНОЙ ВОДЫ
К.П. Латышенко
Московский государственный университет инженерной экологии Представлена членом редколлегии профессором В. И. Коноваловым
Ключевые слова и фразы: кондуктометр; латекс; удельная электрическая проводимость; электрофизические характеристики.
Аннотация: Исследованы электрофизические параметры латекса, пен из них и промывной воды: удельная электрическая проводимость, диэлектрическая проницаемость и тангенс угла диэлектрических потерь. На основе исследований в качестве информативного параметра выбрана удельная электрическая проводимость, и созданы кондуктометры для непрерывного контроля кратности латексной пены КЛП-201, прибор для контроля продолжительности желатинирования латексных пен ПКЛ-101И и кондуктометр для контроля качества промывки губчатых изделий КПЛ-203.
Одним из основных средств повышения эффективности производства пенорезины является использование систем автоматического управления производственными процессами на основе активного контроля таких технологических параметров, как кратность латексных пен, их устойчивость и продолжительность желатинирования, качество промывки губчатых изделий.
Среди методов неразрушающего контроля одним из наиболее информативных является электрический, обладающий высокой чувствительностью, безынер-ционностью и относительной простотой приборной реализации. Поэтому появилась необходимость в изучении в широком диапазоне частот таких электрофизических свойств (ЭФС) латексов, их смесей и пен на их основе, как диэлектрическая проницаемость (ДП) £, удельная электрическая проводимость (УЭП) ж и тангенс угла диэлектрических потерь 1§5 [1]. К специфике исследуемых материалов относится образование эластичных пленок, способность окислять металлы, коагулироваться в объеме и т.п.
Для исследования ЭФС латексов, их смесей и пен на их основе в диапазоне
частот 500 108 Гц использовалась установка, блок-схема которой приведена на
рис. 1.
Рис. 1 Блок-схема установки для исследования ЭФС латексов, их смесей и пен на их основе:
1 - датчик с исследуемым веществом; 2 - мост переменного тока;
3 - индикатор нуля; 4 - генератор частоты; 5 - вольтметр; 6 - термостат
Напряжение с генератора Г-33, контролируемое милливольтметром В3-13 с погрешностью измерения 4 %, подавалось на вход моста переменного тока Р568 (погрешность измерения емкости 1 % и сопротивления - 2 %). В качестве указателя равновесия использовался индикатор нуля Ф550. В диапазоне частот 105... 108 применялись мосты Е10-2 и Е10-7 с питанием от генератора ГЧ-106. При этом использовался термостатируемый контактный датчик объемом 200 см3 с плоскопараллельными пластинчатыми электродами размером 20x20 мм и расстоянием между ними 6 мм (постоянная датчика А = 15 м-1). Для исследования ЭФС латексов, их смесей и пен на их основе использовался термостат и-50.
Зависимость электрического сопротивления и емкости датчика, заполненного латексами и смесями на их основе, приведена соответственно на рис. 2 и 3.
Как следует из рис. 2, электрическое сопротивление первичного преобразователя, заполненного латексами и смесями на их основе, с увеличением частоты от 102 до 104 Гц быстро уменьшилось. При дальнейшем увеличении частоты электрическое сопротивление оставалось практически постоянным. Резкое уменьшение сопротивления датчика на низких частотах вызвано снижением его поляризационного сопротивления.
Уменьшение емкости преобразователя в диапазоне частот 102 107 Гц
(рис. 3) связано с ионно-релаксационной поляризацией.
На рис. 4 представлены частотные зависимости тангенса угла диэлектрических потерь tg 5 для различных латексов. Из анализа этих данных следует, что для латексов и их смесей максимум потерь отмечается на одних и тех же частотах. В диапазоне частот 102_108 Гц tg 5 >> 1, поэтому в качестве информативного параметра для технологического контроля производства пенорезины целесообразно использовать удельную электрическую проводимость, на других частотах - диэлектрическую проницаемость.
Аналогичные исследования были проведены для латексных пен и промывной воды после промывки и отжима изделий из пенорезины.
Установлено, что УЭП латексных смесей зависит от их состава: электрическая проводимость натуральных латексов изменяется от 0,3 до 0,9 См/м, синтетических латексов - от 0,6 до 1,0 См/м и латексных смесей - от 0,45 до 0,85 См/м.
102 104 106 108 /, Гц
Рис. 2 Зависимость электрического сопротивления Я датчика, заполненного латексом, от частоты:
1 - натуральный типа Квалитекс; 2 - бутадиенстирольный СКС-С;
3 - их смесь 50:50; 4 - их смесь 10:90
102 104 106 108 /, Гц
Рис. 3 Зависимость емкости С датчика, заполненного латексом, от частоты:
1 - натуральный типа Квалитекс; 2 - бутадиенстирольный СКС-С;
3 - их смесь 50:50; 4 - их смесь 10:90
102 104 106 108 /, Гц
Рис. 4 Зависимость тангенса угла диэлектрических потерь tg 8 датчика, заполненного латексом от частоты:
1 - натуральный типа Квалитекс; 2 - бутадиенстирольный СКС-С;
3 - их смесь 50:50; 4 - их смесь 10:90
Аналитическая зависимость УЭП от кратности латексной пены КП, полученной на устройствах периодического действия, имеет следующий вид
жсм/жп = - 0,54 + 1,5 кп а на агрегатах периодического действия
Жсм/жп = - 0,76 + 1,9 Кп,
где жсм, жп - УЭП латексной смеси и пены соответственно.
Зависимость УЭП латексов и их смесей от температуры в пределах 15_50 оС описывается линейным уравнением
Жх = Ж)[1 + а(/ - /0)],
где ж0, жт - УЭП латексной смеси при начальной (/0 = 20 оС) и конечной (/) температуре; а - температурный коэффициент, который для латексов и их смесей находится в пределах 0,016 _ 0,021.
Температурный коэффициент латексных пен практически равен нулю. Температурный коэффициент промывной воды находится в пределах 0,016_0,19. Диэлектрическая проницаемость латексов и латексных смесей колеблется от 30 до 40, а латексных пен зависит от кратности пены и при изменении кратности пены от 3 до 9 уменьшается с 10 до 4.
Регрессионная зависимость диэлектрической проницаемости пены от кратности КП имеет вид
е = 16,65 - КП2.
Величина тангенса угла диэлектрических потерь tg5 у латексов и их смесей изменяется от 2 до 250, у латексных пен - от 1,5 до 85.
Проведенные исследования позволяют сделать вывод о целесообразности использования кондуктометрического метода для контроля технологических параметров в производстве пенорезины, поскольку величина tg5 у исследуемых материалов много больше единицы.
В результате исследований, проведенных в производственных условиях, найдено, что: УЭП латексных смесей не зависит от избыточного давления в диапазоне 0_0,2 МПа и расхода латексных смесей в диапазоне 2,5 _ 9,0 кг/мин.
Результаты исследований ЭФС латексов, их смесей, пен из них и промывной воды были использованы НИИР, НПО «Аналитприбор» и МГУИЭ для создания кондуктометра для непрерывного контроля кратности латексной пены КЛП-201 (диапазон измерения кратности пены от 3 до 8, погрешность измерения ± 0,4 единицы кратности) [2], прибора для контроля продолжительности желатинирования латексных пен ПКЛ-101И и кондуктометра для контроля качества промывки губчатых изделий КПЛ-203 (диапазон измерения от 5-10-2 до 1 См/м, предел основной приведенной погрешности ± 3 %) [3 - 5].
Список литературы
1 Латышенко, К.П. Исследование электрофизических свойств латексов, их смесей, пен и промывной воды / К.П. Латышенко, Г.В. Тусунян, В.Н. Терейков-ский // Аналитические приборы для охраны окружающей среды: сб. науч. тр. -Киев: ВНИИАП, 1988. - С. 20-26.
2 А.с. № 395757. Способ определения кратности латексной пены / В.Н. Те-рейковский, Г.Р. Мазина, Е. А. Г орелик и др.
3 А.с. № 1065236. Устройство для промывки и контроля качества промывки изделий из пористых материалов / К.П. Латышенко, Г.В. Тусунян, Г.Г. Буденный и др.
4 А.с. № 10б5175. ^особ определения качества промывки изделий из пористых материалов / Г.В. Тусунян, В.Н. Терейковский, Кп. Латышенко и др.
5 патент РФ № 2121149. ^особ определения параметров датчиков / А.В. Бугров, А.В. Левин, Кп. Латышенко.
Research into Electro-Physical Characteristics of Latex, its Foam and Washing Water
K.P. Latyshenko
Moscow State University of Engineering Ecology
Key words and phrases: conductivity apparatus; electro-physical characteristics; specific electrical conductivity.
Abstract: The paper studies such electro-physical parameters of latex, foam and industrial water, as specific electrical conductivity (SEC), dielectric constant and the loss tangent of a dielectric. On the basis of this research SEC is chosen as informative parameter; conductivity apparatuses for continuous control over ratio of latex foam KLP-201, the device for control over the gelatinization duration of latex foam PKL-101I and conductivity apparatus for control over washing sponge items KPL-203 are created.
Forschung der elektro-physikalischen Charakteristiken des Latexes, ihrer Schaume und des Spulwassers
Zusammenfassung: Im Artikel sind solche elektro-physikalischen Parameter des Latexes, ihrer Schaume und des Spulwassers, wie die spezifische elektrische Leitungsfahigkeit (SEL), die dielektrische Durchdringlichkeit und der Tangens des Winkels der dielektrischen Verluste untersucht. Aufgrund dieser Forschungen ist SEL als Informationsparameter gewahlt und sind die Konduktometer fur die stetigen Kontrolle der Vielfachheit des Latexschaumes KHn-201, das Gerat fur die Kontrolle der Dauer der Gelatierung der Latexschaume nKH-101H und die Konduktometer fur die Qualitatsuberwachung der Wasche der Blasigerzeugnisse Knn-203 geschaffen.
Etude des caracteristiques physiques et electriques des latex, des mousses et
des eaux de lavage
Resume: Dans l’article sont etudies tels parametres physiques et electriques des latex, des mousses et des eaux de lavage comme conductibilite electrique specifique (CES), permeabilite dielectrique et tangente de l’angle des pertes dielectiques. A la base des ces etudes et en qualite du parametre informatique est choisie la CES et sont crees les condictiometres pour un controle continu de la multiplicite de la mousse de latex KLP-201, un dispositif pour le controle de la longevite de la gelification des mousses de latex PKL-101I et un condictiometre pour le controle de la qualite du lavage des articles spogeux KPL-303.
