Получение заготовок из резин

Изготовление резинотехнических деталей

Высокая эластичность, способность к большим обратимым деформациям, стойкость к действию активных химических веществ, малая водои газонроводиость, хорошие диэлектрические и другие свойства резины обусловили ее применение во всех отраслях промышленности.

В производстве резинотехнических деталей основным видом сырья являются синтетические каучуки, которые получают из нефти, нефтепродуктов, природного газа, древесины. Каучук превращают в резину вулканизацией. В качестве вулканизирующего вещества обычно используют серу. Ее количество определяет эластичность резиновых деталей. Например, мягкие резины содержат 1−3% серы, твердые (эбонит) — до 30%. Вулканизация бывает горячей (под действием температуры) и холодной. Для улучшения физико-механических и эксплуатационных свойств деталей и снижения расхода каучука в состав резиновых смесей вводят различные наполнители. Их подразделяют на порошкообразные и тканевые. К первым относятся сажа, тальк, мел и другие вещества, ко вторым — хлопчатобумажные, шелковые и другие ткани. Для замедления процесса окисления в резиновые смеси добавляют противостарители (вазелины, ароматические амины и др.). Процесс вулканизации ускоряют введением в смесь оксида цинка, свинцового глета и др. Для облегчения процесса смешения резиновой смеси и обеспечения мягкости и морозоустойчивости используют парафин, стеариновую кислоту, канифоль и др.

Способы изготовления резинотехнических изделий

Технологический процесс изготовления резиновых изделий состоит из отдельных последовательных операций: приготовления резиновой смеси, формования и вулканизации. Процесс подготовки смеси заключается в смешении входящих в нее компонентов. Сначала каучук переводят в пластичное состояние многократным пропусканием через специальные вальцы, предварительно подогретые до температуры 40−50°С. Находясь в пластичном состоянии, он обладает способностью хорошо смешиваться с другими компонентами. Смешение проводят в червячных или валковых смесителях. Первым из компонентов при приготовлении смеси вводят противостаритель, последним — вулканизатор или ускоритель вулканизации.

Резинотехнические детали в зависимости от предъявляемых к ним требований изготовляют каландрованием, непрерывным выдавливанием, прессованием, литьем под давлением, намоткой и т. д.

Каландрование

Это процесс получения сырой резины в виде листов или лент определенной толщины с помощью каландра — трехвалковой клети листопрокатного стана. Два валка, верхний и средний, имеют температуру 60−90°С, нижний — 15 °C. Резиновая масса, проходя через верхний зазор, нагревается, обволакивает средний валок и выходит через зазор между средним и нижним валками.

Валки каландров снабжают системой внутреннего обогрева или охлаждения, что позволяет регулировать температурный режим. Полученные листы резины сматывают в рулоны и используют затем в качестве полуфабриката для других процессов формообразования резиновых деталей. Во избежание слипания резины в рулонах ее посыпают тальком или мелом при выходе из каландра.

В процессе получения прорезиненной ткани в зазор между валками 3 (рис. 8.24) одновременно пропускают пластифицированную резиновую смесь 4 и ткань 2.

Рис. 8.24. Схема получения прорезиненных тканей:

1 — барабан; 2 — ткань; 3 — валки; 4 — резиновая смесь Резиновая смесь поступает в верхний зазор, обволакивает средний валок и переходит в нижний зазор, через который проходит ткань. Средний валок вращается с большей скоростью, чем нижний. Разница скоростей обеспечивает втирание резиновой смеси в ткань. Толщину резиновой пленки на ткани регулируют, изменяя зазор между валками каландра. Многослойную прорезиненную ткань получают пропусканием определенного числа листов однослойной прорезиненной ткани через валки. Полученную ткань наматывают на барабан 1 и затем вулканизируют.

Непрерывное выдавливание. Непрерывное выдавливание используют для получения профилированных резиновых деталей (труб, прутков, профилей для остекления). Для этого применяют машины червячного типа. Таким способом покрывают резиной металлическую проволоку.

Прессование

Прессование является одним из основных способов получения фасонных деталей: манжет, уплотнительных колец, клиповых ремней и т. д.

Прессуют резину в металлических формах (рис. 8.25). Применяют горячее и холодное прессование. В первом случае смесь закладывают в горячую пресс-форму и прессуют на гидравлических прессах с обогреваемыми плитами в атмосфере насыщенного водяного пара при небольших давлениях и температуре 140−155°С. При прессовании одновременно происходят формообразование и вулканизация деталей. Высокопрочные детали, например клиновые ремни, затем подвергают дополнительной вулканизации в специальных приспособлениях-пакетах. Холодным прессованием получают детали из эбонитовых смесей (для химической промышленности и т. д.). После прессования заготовки отправляют на вулканизацию. В состав эбонитовой смеси входят каучук и значительное количество серы (до 30% от массы каучука). В качестве наполнителей применяют размельченные отходы эбонитового производства.

Рис. 8.25. Пресс-форма для получения деталей из резины.

Литье под давлением

Этим способом получают детали сложной формы. Пресс-форму заполняют предварительно разогретой пластичной сырой резиновой смесью под давлением 30−150 МПа при температуре 80−120°С через литниковое отверстие, что значительно сокращает цикл вулканизации. Прочность резиновых изделий увеличивается при армировании их стенок стальной проволокой, сеткой, капроновой или стеклянной нитью.

Изготовление армированных изделий

Армированные изделия (гибкие бронированные шланги, рукава) получают последовательно. Сначала наматывают на полый металлический стержень слои резины, затем изолирующие и армирующие материалы (ткань, металлическая проволока). Сборку выполняют на специальных дориовых станках.

При любом методе изготовления изделия подвергают вулканизации.

Вулканизация

Завершающая операция технологического процесса, в результате которой формируются физико-механические свойства резины. Горячую вулканизацию проводят в котлах, вулканизационных прессах, пресс-автоматах, машинах и вулканизационных аппаратах непрерывного действия под давлением при строгом температурном режиме в пределах 130−150°С. Вулканизационной средой могут быть горячий воздух, водяной пар, горячая вода, расплав соли. Основной параметр вулканизации — время — определяется составом сырой резины, температурой вулканизации, формой изделий, природой вулканизационной среды и способом нагрева.

В процессе вулканизации происходит химическая реакция серы и каучука, в результате которой линейная структура молекул каучука превращается в пространственную сетчатую, что уменьшает пластичность, повышает прочность и стойкость к действию органических растворителей (рис. 8.26).

Рис. 8.26. Схема строения молекул сырой (а) и вулканизированной (б) резины.