Пластмассы, каучук, резина, термоэластопласты

Экструдер применяется для формования труб, шлангов, протекторов шин, камер  пневматических шин, уплотнительных прокладок  для автомобилей и других изделий. Он состоит из стального цилиндрического  корпуса, снабженного рубашкой для нагрева или охлаждения. Плотно прилегающий к корпусу шнек подает невулканизованную резиновую смесь, предварительно нагретую на вальцах, через корпус к головке, в которую вставляется сменный формующий инструмент, определяющий форму получаемого изделия. Выходящее из головки изделие обычно охлаждается струей воды.

Далее необходимо вулканизовать заготовку, чтобы получить готовое изделие, пригодное к эксплуатации. Вулканизация проводится несколькими способами. Многим изделиям придается окончательная форма только на стадии вулканизации, когда заключенная в металлические формы резиновая смесь подвергается воздействию температуры и давления. Автомобильные шины после сборки на барабане формуются до нужного размера и затем вулканизуются в рифленых стальных формах. Формы устанавливаются одна на другую в вертикальном вулканизационном автоклаве, и в замкнутый нагреватель запускается пар. В невулканизованную заготовку шины вставляется пневмомешок той же формы, что и камера шины. По гибким медным трубкам в него запускаются воздух, пар, горячая вода по отдельности или в сочетании друг с другом; эти служащие для передачи давления текучие среды раздвигают каркас шины, заставляя каучук втекать в фасонные углубления формы. В современной практике технологи стремятся к увеличению числа шин, вулканизуемых в отдельных вулканизаторах, называемых пресс-формами. Эти литые пресс-формы имеют полые стенки, обеспечивающие внутреннюю циркуляцию пара, горячей воды и воздуха, которые подводят тепло к заготовке. В заданное время пресс-формы автоматически открываются. Были разработаны автоматизированные вулканизационные прессы, которые вставляют в заготовку шины варочную камеру, вулканизуют шину и удаляют варочную камеру из готовой шины.

Варочная камера является составной частью вулканизационного пресса. Камеры шин вулканизуются в сходных пресс-формах, имеющих гладкую поверхность. Среднее время вулканизации одной камеры составляет около 7 мин при 155° С. При меньших температурах время вулканизации возрастает. Для уменьшения времени вулканизации, которое, как правило, больше, чем при вулканизации открытым паром или под прессом, используются вещества-ускорители.

7. Твёрдая резина и мягкая резина

Изделия из твердой резины отличаются от изделий из мягкой резины главным  образом количеством серы (или другого агента), используемого при вулканизации. Когда количество серы в резиновой смеси превышает 5%, в результате вулканизации получается твердая резина. Резиновая смесь может содержать до 47 частей серы на 100 частей каучука; при этом получается твердый и жесткий продукт, называемый эбонитом, поскольку похож на эбеновое (черное) дерево.

Изделия из твердой резины обладают хорошими диэлектрическими свойствами и используются в электротехнической промышленности в качестве изоляторов, например в распределительных щитах, вилках, розетках, телефонах и аккумуляторах. Изготовленные с применением твердой резины трубы, клапаны и арматура применяются в тех областях химической промышленности, где требуется коррозионная стойкость. Изготовление детских игрушек – еще одна статья потребления твердой резины.

Резину можно рассматривать  как сшитую коллоидную систему, в  которой каучук составляет дисперсионную  среду, а наполнители - дисперсную фазу. Важнейшее свойство резины - высокая  эластичность, т. е. способность к большим обратимым деформациям в широком интервале температур .Резина сочетает в себе свойства твёрдых тел (упругость, стабильность формы), жидкостей (аморфность, высокая деформируемость при малом объемном сжатии) и газов (повышение упругости вулканизационных сеток с ростом температуры, энтропийная природа упругости).

Резина - сравнительно мягкий, практически  несжимаемый материал. Комплекс ее свойств определяется в первую очередь  типом каучука, свойства могут существенно изменяться при комбинировании каучуков различных типов или их модификации. Резины незначительно поглощают воду и ограниченно набухают в органических растворителях.

Известны резины, характеризующиеся  масло-, бензо-, водо-, паро- и термостойкостью, стойкостью к действию химически агрессивных сред, озона, света, ионизирующих излучений. При длит. хранении и эксплуатации резины подвергаются старению и утомлению, приводящим к ухудшению их механических свойств, снижению прочности и разрушению. Срок службы резины в зависимости от условий эксплуатации от нескольких дней до нескольких десятков лет.

 

8. Классификация резин

 

По назначению различают следующие  основные группы резины:

• общего назначения;
• специального назначения, в том числе:

 

  -теплостойкие,  

-морозостойкие,  

-маслобензостойкие,  

-стойкие к действию химически  агрессивных сред, в том числе  стойкие к  

   гидравлическим жидкостям,  

-диэлектрические,  

-электропроводящие,  

-магнитные,  

-огнестойкие,  

-радиационностойкие,  

-вакуумные,  

-фрикционные (износостойкие),  

-пищевого и медицинского назначения,

  -для условий тропического и другого климата

По типам получают также:

• пористые, или губчатые
• цветные и прозрачные резины.

Износостойкость - основным показателем износостойкости является истираемость и сопротивление истиранию, которые определяются в условиях качения с проскальзыванием или в условиях скольжения по истирающей поверхности.

Истираемость (определяется как отношение  уменьшения объема образца при истирании  к работе, затраченной на истирание. Сопротивление истиранию (определяется как отношение затраченной работы на истирание к уменьшению объема образца при истирании.  
Истирание кольцевых образцов при качении с проскальзыванием более соответствует условиям износа протекторов шин при эксплуатации и поэтому применяется при испытании на износостойкость протекторных резин.

9. Термоэластопласты

Термоэластопласты (термопластичные эластомеры), полимерные материалы, обладающие в условиях эксплуатации высокоэластичными свойствами, характерными для эластомеров; представляют собой линейные или разветвленные блоксополимеры. По свойствам к термоэластопластам близки некоторые механические смеси двух или нескольких полимеров с ограниченной совместимостью, термопластичные резины на основе композиций каучуков и термопластов с частичной или полностью вулканизованной эластомерной фазой, а также иономеры.

Свойства термоэластопластов обусловлены особенностями их структуры --образованием двухфазной системы вследствие термодинамической несовместимости гомополимеров, образующих жесткие блоки термопласта и эластичные блоки в макромолекуле термоэластопластов.

Способные к кристаллизации или стеклованию жесткие блоки за счет физического взаимодействия образуют домены, распределенные в матрице гибких блоков и выполняющие роль полифункциональных узлов. Отсутствие химических связей между цепями полимеров обусловливает их текучесть при повышенных температурах и для получения изделий позволяет использовать литье под давлением.

Получают термоэластопласты методами, используемыми для синтеза полимеров: полимеризацией, поликонденсацией, механохимической обработкой смесей полимеров или сочетанием различных методов.

Для повышения химической стойкости, термо и светостойкости в термоэластопласты вводят противостарители, светостабилизаторы, антиозонанты или химически модифицируют. Многокомпонентные полимерные материалы с необходимым комплексом свойств на основе термоэластопластов получают путем введения наполнителей и пластификаторов, совмещения их с эластомерами, олигомерами и термопластами.

Диенвинилароматические термоэластопласты применяют в обувной промышленности, строительстве, медицине.

На основе полиуретановых термоэластопластов готовят клеи-расплавы, различные покрытия; их применяют в автомобилестроении (прокладки, уплотнители, рукава различного назначения, эластичные элементы для передней подвески), для дублирования тканей получения искусственной кожи и т.д.

Из полиэфирных термоэластопластов получают пленки, листы, профили, трубки, оболочки для кабелей, детали для автомобилей и тракторов, конвейерные ленты; из тканей с покрытием из полиэфирных термоэластопластов изготовляют резервуары для хранения топлива, одежду, обувь.

Используют такие термоэластопласты для изготовления РТИ в автомобильной, тракторной промышленности, строительстве, а также изделий бытового назначения, обуви, оболочек кабеля и др.

Литература

 

1. Бортников В.Г. Основы технологии и переработки пластических масс. Учебное пособие для вузов. Д. Химия, 2003.
2. Догадкин Б.А. Химия эластомеров. М., 2001.
3. Лепетов В.А., Юрцев Л.Н. Расчеты и конструирование резиновых изделий. Л., 2007.
4. Орлов П.И. «Основы конструирования», «Машиностроение» 2007.
5. Салазкин К.А., Шерышев М.А. Машины для формования изделий из листовых термопластов. М.: Машиностроение, 2007.
6. Энциклопедия полимеров, т.т. 1,2,3. М., Химия, 2002 – 2007.
7. Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://bio.freehostia.com