Резина и резинотехнические изделия
Резина представляет собой вулканизированную многокомпонентную смесь на основе каучука, обладающую целым рядом ценных свойств.
Основой всякой резины является натуральный или синтетический каучук.
Как таковой натуральный каучук не нашел широкого применения, в связи с его дорогим получением. Сырьем для получения синтетических каучуков является нефть, нефтепродукты, природный газ, древесина и т.д. Каучук в натуральном виде в промышленности не применяется, его превращают в резину.
В состав резины входит:
1. Каучук – основное сырье.
2. Регенерат – продукт переработки резиновых изделий и отходов резинового производства. Он повышает качество и снижает себестоимость продукции.
3. Наполнители – сажа, тальк, мел, асбест, хлопчатобумажные. шелковые и другие ткани.
Они уменьшают расход каучука, улучшают эксплуатационные свойства деталей, механические свойства.
В некоторых случаях для повышения прочности деталей их армируют стальной проволокой или сеткой, стеклянной или капроновой тканью. Количество наполнителя зависит от вида выпускаемых деталей.
4. Мягчители – парафин, канифоль, вазелин, растительные масла. Они служат для облегчения процесса склеивания резиновой смеси и обеспечения мягкости и морозоустойчивости.
5. Красители – охра, ультрамарин, пятисерная сурьма. Их вводят в смесь в количестве до 10% массы от каучука для окраски резины с целью защиты ее от светового старения.
6. Вулканизирующие вещества (основным является сера 1-3%, металлический натрий и др.).
7. Ускорители – каткас, окись свинца. Их вводят для сокращения времени и температуры вулканизации.
Технологический процесс изготовления резиновых технических деталей состоит из отдельных последовательных операций:
Приготовление резиновой смеси;
Формование;
Вулканизация.
1. Приготовление резиновой смеси заключается в смешении входящих в нее компонентов. В начале каучук переводят в пластичное состояние многократным пропусканием его через специальные вальцы, при температуре 40-50 0 С. Затем добавляют другие компоненты и смешивают, пропуская через вальцы (последним вводят вулканизатор и ускорители).
2. Формовку резинотехнических изделий проводят:
Каландрованием: получают резиновые детали в виде листов, прорезиненных лент, а также соединяют листы резины и прорезиненные ленты (дублирование) Операцию выполняют на многовалковых машинах – каландрах. Пропускают сырую резину и ткань. Полученую прорезиненную ткань наматывают на барабан и затем вулканизируют;
Непрерывным выдавливанием: применяют для получения профилированных, резиновых деталей (трубы, прутки, профили для остекления, на обмотку проводов). Проводят на машинах червячного типа;
Прессованием: один из основных способов получения фасонных деталей (манжет, уплотнительные кольца, клиновые ремни и т.д.). Прессование производят в металлических формах. Применяют горячее и холодное прессование.
При горячем перссовании резиновую смесь закладывают в горячую пресс-форму и прессуют на гидравлических прессах с обогреваемыми плитами (Т пр =140-155 0 С). При прессовании одновременно происходят формообразование и вулканизация деталей.
Холодным прессованием получают детали из эбонитовых смесей (корпуса аккумуляторов). После прессования заготовки отправляют на вулканизацию.
В состав эбонитовой смеси входят каучук и значительное количество серы (до 30% массы каучука). В качестве наполнителей применяют измельченные отходы эбонитового производства.
Литьем под давлением получают детали сложной формы (амортизаторы, шарниры). Резиновая смесь поступает под давлением при t≈ 80-120 0 С в литейную форму, где и происходит вулканизация.
3). Вулканизацию –проводят в специальных камерах (вулканизаторах) при Т вул ≈ 120-150 0 С в атмосфере насыщенного водяного пара при небольшом давлении (2-5 атм.). В процессе вулканизации происходит химическая реакция серы и каучука, в результате которой линейная структура молекул каучука превращается в сетчатую.
Вулканизация представляет собой сложный физико-химический процесс, в результате которого микромолекулы каучука образуют определенную пространственную структуру. Для большинства каучукрв этот процесс состоит в присоединении к ним серы или других вулканизирующих веществ.
Свойства резины:
Резина обладает высокой эластичностью, газо- и водонепроницаемостью, химической стойкостью, отличными электроизоляционными свойствами, высокой стойкостью к истиранию, прочностью сцепления к металлам и тканям, хорошей вибростойкостью.
К недостаткам резины следует отнести: ограниченная нагревостойкость (свыше 60-70 0 С резина стареет, становится хрупкой растрескивается), малую стойкость к действию нефтяных масел, света, под действие которых резина стареет.
Основные виды резины:
1. Армированная резина. Для ее приготовления в резиновую смесь помещают металлическую сетку, покрытую слоем латуни и обмазанную клеем. В результате получается прочная и гибкая резина.
2. Пористая резина получается на способности каучука адсорбировать газы и на диффузию газов через каучук. Применяется для различных амортизаторов и сидений.
3. Твердая резина (эбонит) – эбонит твердый, но сравнительно вязкий и хорошо сопротивляемый ударным нагрузкам материал. Поставляется в виде пластин, трубок и прутков.
Резина как конструкционный материал широко применяется для изготовления:
1) гибких элементов передач – приводные ремни и ленты;
2) деталей, несущих значительные нагрузки – подвески, амортизаторы, опоры, уплотнители, мембраны и т.д;
3) трубопроводов (шланги), работающие под давлением;
4) защитных покрытий химической аппаратуры, емкостей;
5) изделий различного назначения – электроизоляционные средства, прорезиненные ткани и т.д.
Резинотехнические изделия являются одним из самых востребованных на производствах материалом, но самого большого значения они получили в машиностроении, химических, пищевых промышленностей и медицине. За счёт использования данного материала, изготавливаются всевозможные втулки, уплотнители, прокладки, шланги, перчатки, ремни и т.д.
Основные виды
В качестве основных видов данного материала можно выделить две категории: Формовые и неформовые.
Формовые - как и можно понять, судя по названию, данная категория изделий представляет собой исключительно формовые материалы, которые изготавливают путем прессования. Их применяют на производствах любых уровнях и без них изготовление того же упомянутого автомобиля будет невозможным. Также, эта категория намного распространенней второй. Так, например, на рынке существует более 40 000 изделий принадлежащих именно к категории формовых разного типа.
Неформовые - в отличие от первой категории, представляет собой неформовые изделия. Чаще всего это шнуры и трубы, которые не изготавливаются с заданной формой и поэтому, были занесены во вторую категорию. Как и было сказано, неформовые изделия занимают второе место по актуальности на рынке (около 15 000 разновидностей изделий, что намного меньше).
Состояние рынка
Для того чтобы быть в курсе состояния рынка, крупные компании регулярно проводят подробные исследования, которые позволяют определить в каком регионе сбыт лучше, где в нем нуждаются больше всего и какая компания будет таким заинтересована. В качестве одного из примеров может подойти компания "TEBIZ GROUP", на котором проведено полное исследование рынков резиновых изделий и отчет по полученным результатам.
Другие отрасли
Резинотехнические изделия имеют наиболее широкий список производств, в который, так или иначе, используются. В уже упомянутой пищевой промышленности они используются для создания специальных агрегатов для подачи жидкости, применяются в качестве защитных средств (те же перчатки и т.д.), а также как надежный герметик, соединяя нужные части того же конвейера. Кроме этого, к резинотехническим изделиям принадлежат и клиновые ремни, которые являются просто незаменимой частью любого механизма с движущими деталями.
В сельском хозяйстве такие изделия не менее востребованы и кроме этого, используются они даже в обычном быту. Например, для производства обычного современного самосвала необходимо более 1000 резинотехнических изделий разного типа и величины, поэтому производством этого материала занимаются сегодня множество, как заграничных предприятий, так и российских.
Особенности
Главным преимуществом, которым обладают резинотехнические изделия, является простота его использования, эластичность. Это позволяет упростить монтаж любого механизма и надежно установить его в нужное место.
Кроме этого ценится и его твердость, обеспечивая хорошее качество изготовленной детали и то, что прослужит она достаточно долго. К этому преимуществу можно отнести и прочность.
Ещё одним весомым преимуществом является устойчивость к истиранию, позволяющая использовать такие материалы даже в механизмах с постоянным движением, например, в качестве уже упомянутых клиновых ремней.
Резинотехнические изделия устойчивы также к набуханию, а это, в свою очередь, защищает их от влияния воды или прочих жидких веществ. Благодаря отсутствию эффекта набухания изделия из резины незаменимый компонент на производствах любого уровня, как в качестве деталей, так и для создания самих производств.
Влияние температур
Данный аспект также можно отнести к главным преимуществам, поскольку изделия из резины, произведенные на современных производствах устойчивы как к высоким температурам, так и к наоборот низким. Как результат - этот материал подходит для эксплуатации в любых условиях, что и делает его одним из самых актуальных.
Техническая листовая резина предназначается для изготовления прокладок, клапанов, уплотнителей, амортизаторов и др.
Резиновый шнур круглого, квадратного и прямоугольного сечения -- используется для работы в качестве уплотнительных деталей. По свойствам резины шнуры подразделяются на пять типов: кислотощелочестойкие, теплостойкие, морозостойкие, маслобензиностойкие и пищевые.
Резинотканевые ленты применяют на конвейерах; они подразделяются на два вида: для общего назначения и специального (теплостойкие, морозостойкие и маслостойкие и пищевые). Ленты состоят из тканевого сердечника послойной конструкции и резиновой обкладки рабочей и нерабочей поверхности. Для прокладок применяются прорезиненные ткани: бельтинг и уточная шнуровая ткань.
Плоские ремни -- приводные тканевые, прорезиновые в зависимости от назначения и конструкции подразделяются на три типа: нарезные, применяющиеся для малых шкивов и больших скоростей; послойно завернутые -- для тяжелых работ с прерывной нагрузкой и средних скоростей; спирально завернутые ремни применяются для работ с небольшими нагрузками и при малой скорости (до 15 м/с). Ремни всех типов могут изготовляться как с резиновыми обкладками (одной или двумя), так и без них. Приводные клиновые ремни состоят из кордткани или кордшнура, оберточной ткани, свулканизированных в одно изделие. Вентиляторные клиновые ремни предназначены для автомобилей, тракторов и комбайнов.
Рукава (шланги) и трубы. Рукава резинотканевые с металлическими спиралями подразделяются на две группы, всасывающие -- для работы под разрежением и напорно-всасывающие -- для работы под давлением и под разряжением. В каждой группе в зависимости от перекачиваемого вещества рукава подразделяются на следующие типы: бензомаслостойкие, для воды, для воздуха, кислорода и нейтральных газов, для слабых растворов неорганических кислот и щелочей концентрацией до 20%, для жидких пищевых продуктов.
Резинотканевые напорные рукава применяются в качестве гибких трубопроводов для перемещения под давлением газов, жидкостей и сыпучих материалов; они состоят из внутреннего и наружного резиновых слоев и.одной или нескольких прокладок из прорезиненной ткани.
Резинотканевые паропроводные рукава состоят из внутреннего слоя резины, промежуточных прокладок и наружного слоя резины. Они применяются в качестве гибких паропроводов для насыщенного пара при давлении до 0,8 МПа (8 кгс/см2) и температуре 175° С.
Технические резиновые трубки кислотощелочестойкие предназначаются для перемещения растворов кислот и щелочей концентрацией до 20% (за исключением азотной и уксусной кислот); теплостойкие при температуре: в среде воздуха до
Т= 90° С, в среде водяного пара до +140° С; морозостойкие до --45° С; маслобензостойкие; пищевые.
Резинотканевые шевронные, многорядные уплотнения -- служат для обеспечения герметичности в гидравлических устройствах при возвратно-поступательном движении плунжеров, поршней и штоков, работающих в среде воды, эмульсии и минеральных масел.
Резиновые уплотнения применяются для валов, для работы в среде минеральных масел и воды при избыточном давлении.
Резиновые уплотнительные кольца--для соединительных головок тормозных рукавов, изготовляемых формованием; для гаек пожарных рукавов формованные.
Сальниковые набивки предназначаются для заполнения сальниковых уплотнений с целью герметизации места выхода движущейся детали механизма от рабочего пространства одной среды и одних параметров в пространство другой среды и других параметров; пропитанные набивки обеспечивают смазку подвижной детали механизма.
Возможности применения силиконовой резины чрезвычайно разнообразны и охватывают все отрасли промышленности.
В электротехнике её используют как изоляционный материал, особенно при высоких температурах, а также в тех случаях, которые связаны с воздействием влаги и озона. Из силиконовой резины делают оболочку для кабеля и проводов. В других случаях из неё изготовляют изоляционные трубы, либо без укрепляющих добавок, либо совместно со стеклонаполнителем. Ленты, изготовленные из стеклонитей или полиэфирного волокна и покрытые силиконовой резиной, в вулканизированной форме, служат как изоляционный материал, который накручивается внахлёст на электрический провод. Силиконовая резина используется в качестве замазки для нагревательных элементов, устанавливаемых для подпольного отопления террас, передающих установок, наружных лестниц. Следует отметить также токопроводящие силиконовые резиновые смеси, используемые для изготовления специальных кабелей, например, в автомобилестроении, а также клавишных переключателей в электронных усилителях, использующих изменение сопротивления от давления, высокие токи включения в которых могут создавать акустические помехи.
Наконец, силиконовая резина играет большую роль в области электротехнического машиностроения, например, там, где действуют высокие температуры: в рольгангах, в тяговых электродвигателях, в крановых электродвигателях. Кроме того, из силиконовой резины можно изготовлять покрытия с подогревом, при этом провод сопротивления вводится в резину.
Особую роль силиконовая резина играет в самолёто- и судостроении. Именно в этих отраслях требуется её работоспособность при высоких и низких температурах. Поэтому силиконовой резине здесь отдаётся предпочтение при изготовлении уплотнителей и изоляции.
В машиностроении силиконовая резина играет большую роль как уплотнительный материал. Широкое распространение нашли мембранные вентили и диафрагмы из силиконовой резины. Большое значение имеют, прежде всего, воздуходувки (шланги) горячего воздуха с тканевыми фильтрами и без них.
Транспортёры покрывают силиконовой резиной в тех случаях, когда они транспортируют горячие или липкие изделия. Для текстильной промышленности незаменимое значение приобрели термостойкие и антиадгезионные покрытия из силиконовой резины для валов. Силиконовые резины используются для раскатки клеевых слоев. В стекольной промышленности по роликам из силиконовой резины осуществляется транспортировка горячих стеклянных заготовок.
Резина - ВМС, которые получают при вулканизации смеси натурального или синтетического каучука с различными ингредиентами (добавками). Отличительной особенностью резин мед. назначения явл то, что их нельзя изготавливать из регенерата - продукта вторичной переработки резины.
В медицине прим:
Изделия из натурального каучука(марок СКИ в РФ);
Изопреновых каучуков (неокрашен и нетоксич антиоксиданты);
Кроме каучуков в состав сырой резиновой смеси входят:
Вулканизующие агенты - сера и органические пероксиды. Серу в прим для сшивания ненасыщенных каучуков, испол для производства предметов ухода за больными. Органические пероксиды прим для сшивания полиорганосилоксановых резин, что позволяет получать на их основе физиологически инертные резины.
Ускорители - оксиды цинка, магния, свинца, пероксидов калия, натрия, ускоряют процесс вулканизации. Выбор ускорителя зависит от природы вулканизующего агента. Так, для серы используют оксид цинка.
Наполнители удешевляют стоимость резин и улучшают их исходные физико-механические свойства. Для изделий мед. назначения прим мел, каолин, тальк, оксиды кремния и цинка.
Красители придают изделиям из резины необходимый товарный вид и одновременно влияют на физико-механические свойства и термостойкость. Используют оксиды цинка, титана, железа.
Мягчители, или пластификаторы , - для облегчения процесса смешения резиновой смеси (гомогенизации) при ее приготовлении, придания резине пластичности и морозоустойчивости - нефтяной гудрон, керосин, бензин, масло льняное.
Противостарители - для замедления окислительных процессов, протекающих при переработке и эксплуатации резин, а также защиты от светового излучения.
Усилители вулканизации прочность материала на разрыв. Используют белую сажу (аморфный дисперсный кремнезем), каолин, столярный клей, оксид цинка. Для кремнийорганических каучуков в качестве усиливающего наполнителя часто используют аэросил - мелкодисперсный оксид кремния, но с ним материал теряет пластичность через несколько часов хранения, поэтому ещё добавляют сиалоны.
Технологический процесс изготовления мед. резиновых изделий:
1. получение резиновой смеси;
2. изготовление полуфабриката;
3. формообразование или получение резиновых изделий;
4. вулканизация;
5. послеформовая обработка, монтаж, разбраковка;
6.контроль качества, маркировка, упаковка.
Получение резиновой смеси вкл 4 стадии :
1.Пластификация каучука проводится в резиносмесителях при температуре 100-110 °С и давлении 8-10 атм.
2.Подготовка ингредиентов резиновой смеси и введение их в опред последовательности. Светлые ингредиенты (мел, каолин) подвергают струйно-воздушной сушке и воздушной сепарации (отсеиванию).
3. Смешение проводится в резиносмесителях в течение 20-40 мин.
4. Охлаждение резиновой смеси с помощью разл охлаждающих устройств: душирующие системы, фестонные охлаждающие устройства, обычные ванны. Темпер воды дб 8-10°С.
Изготовление полуфабриката или заготовки . проводится при изготовлении резиновых грелок, пузырей для льда, суден подкладных, катетеров, трубок. Резиновые заготовки для трубчатых изделий изготавливают экструзией (шприцеванием) на червячных прессах. Листование резиновой смеси проводят каландрированием на 4-7 валках, последний валок имеет рифленый узор.
Формообразование или получение резиновых изделий проводя т:
1.Компрессионное формование (прессовый способ). в гнезда одной из полуформ пресс-формы закладывают заготовки каландрованных резин. После этого полуформы совмещают и помещают в пресс. Под действием усилия прессования (давление 3 атм), температуры (140-150 °С) в резиновой смеси возникают напряжения деформации, приводящие к течению смеси, в результате которого резиновая заготовка приобретает конфигурацию гнезда формы.
2.листовое формование (литье под давлением)
3.ручная клейка
4.экструзия- основной метод для жгутов, трубок, катетеров, зондов)
5.метод макания.- для перчаток, пипеток, напальчников, сосок детских
Вулканизация различ холодную и горячую.
Горячую вулканизацию осуще периодическим методом в котлах, прессах или автоклавах или непрерывным методом в специальных устройствах. Это один из самых простых способов сокращения времени вулканизации. Холодная вулканизация осущ путем погружения изделия в раствор или пары полухлористой серы с последующим высушиванием изделия горячим воздухом. Этот метод дороже, менее эффективен, а выделяющиеся вредные газы усложняют процесс. он прим редко, только для производства мед. перчаток и предметов санитарии и гигиены.
Послеформовая обработка, монтаж, разбраковка изделий . изготовления формовых изделий заканчивается механической обработкой. Основные виды: удаление выпрессовок (облоя), подрезка рабочих поверхностей резиновых изделий.
В грелки, пузыри для льда, судна монтируют втулки и проверяют на герметичность.
Контроль качества, маркировка и упаковка изделий .
обращают внимание на дефекты:
Пузыри, вмятины, посторонние включения;
Шероховатость поверхности;
Несоответствие размерам;
Смещение контуров;
Надрывы, трещины, пористость, расслаивания;
Отеки на концах изделий;
Недопрессовка;
Недовулканизация (клейкость) или перевулканизация.
Латексы и изделия из них. Потребительные свойства латексов.
Латексы - коллоидные системы, дисперсная фаза которых состоит из частиц (глобул) сферической формы. Коллоидно-химические характеристики латекса - размер глобул, вязкость, концентрация, или количество сухого остатка, агрегативная устойчивость - существенно влияют на технологическое поведение латексов при их переработке.
устойчивость латексов обусловл. адсорбированный на поверхности глобул защитный слой, препятствующий самопроизвольной коагуляции. В составе этого слоя – анионные, катион или неионные ПАВ(эмульгаторы)
Виды латекса:
1.Натуральный латекс - млечный сок каучуконосных растений.
Синтетические латексы - водные дисперсии синтетических каучуков, образующиеся в результате эмульсионной полимеризации.
2.Искусственные латексы (искусственные дисперсии) - продукты, которые образуются при диспергировании «готовых» полимеров в воде.
Применение латексов позволяет получать изделия, которые из твердых каучуков вообще не мб изготовлены, например тонкостенные бесшовные мед. перчатки. В основном для изделий мед.назначения прим натуральный латекс.
Технологический процесс получения изделий:
1. приготовление латексной смеси;
2. получение полуфабриката латексного изделия;
3. уплотнение геля;
4. сушка готового изделия;
5. вулканизация готового изделия;
6. контроль качества, упаковка и маркировка.
Приготовление латексной смеси . кроме обычных ингредиентов резиновой смеси входят ПАВ, загустители, антисептики, пеногасители.
Полуфабрикат латексного изделия получают методом макания. Для этого нагретую до 60-100 °С форму, моделирующую изделие, опускают в ванну с латексной смесью. Образовавшийся на поверхности формы тонкий слой геля подсушивают на воздухе и снова макают. Так повторяют столько раз, сколько нужно для получения изделия необходимой толщины (не более 2 мм).
Уплотнение геля . Форму с полученным на ней изделием опускают в ванну с водой и выдерживают при комн температуре. При этом происходит уплотнение геля.
Сушка в воздушной камере при 40-80 °С в течение 10-15 ч.
Вулканизация проводится в специальных камерах горячим воздухом при температуре 100-140 °С. Форму с изделием помещают в камеру и выдерживают при заданной темпер необходимое количество времени в соответствии с технологическим регламентом на конкретное изделие.
Контроль качества, упаковка и маркировка производится в соответствии с требованиями гос.стандарта или технического условия предприятия на изделие.
Изделия из резины активно используются во всех сферах жизни человека, в том числе и в технической. Ни одно производство невозможно представить без такой продукции. Резинотехнические изделия (РТИ) имеют обширное применение во многих отраслях промышленности.
Виды РТИ
- Формовые. К таким изделиям относятся различные амортизаторы, прокладки и уплотнители. Сюда можно отнести уплотнительные кольца, армированные манжеты, колпачки и другие приспособления. Своё название такие изделия получили из-за особенностей изготовления. Формовые РТИ изготовляются в специальных формах.
- Неформовые. К этому типу можно отнести резиновые рукава, трубы, шнуры и другие изделия. Они имеют гораздо более сложный процесс изготовления. Их применяют в самолётостроении, автомобилестроении, кораблестроении и других сферах.
Где применяются РТИ
Резинотехнические изделия применяются почти во всех отраслях деятельности современного человека. К наиболее сложным задачам, которые выполняют резинотехнические изделия, относится уплотнение движущихся частей механизма.
При этом РТИ могут эксплуатироваться в агрессивных погодных условиях, поэтому они применяются при сборке самолётов и различной спецтехники.
РТИ используются в качестве важных составляющих в химической, нефтехимической и других сферах, где необходима перекачка жидкости и газов. Из резины производят трубы, по которым движутся эти вещества.
Некоторые трубы используют для соединения трубопроводов для масляных, топливных и гидравлических систем.
Широко применяются РТИ и на конвейерных предприятиях. Из резины изготовляется конвейерная лента, которая служит основой такого производства. Такая лента отличается повышенной прочностью и термостойкостью.
Не обходятся без РТИ и автомобили. Легковая машина почти полностью состоит из узлов, где есть РТИ. Из резины изготовлены даже топливный шланг, пыльники, втулки и другие детали.
Всего в автомобильной промышленности применяется более трёх тысяч наименований резинотехнических изделий.
Изделие должно быть качественным
При покупке РТИ необходимо обращать большое внимание на их качество. Изделия низкого качества могут привести к поломке оборудования и его аварийной остановке.
Низкокачественные и дешёвые РТИ не помогут вам сэкономить, так как они быстро изнашиваются и увеличивают затраты на устранение поломок.
Установили бы Вы себе на телефон приложение для чтения статей сайта epochtimes?
