ТЕКСТЫЛЕКЦИЙ
По дисциплине
«Основы переработки каучуков».
Доцент кафедры ТСК
Фазылова Д.И.
Казань, 2012.
Лекция 1. ЭЛАСТОМЕРНЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ.
ОБЩИЕ ВОПРОСЫ.
Основные свойства резин как конструкционного материала
Промышленность переработки эластомеров или резиновая промышленность перерабатывает каучуки - натуральный (НК) и синтетические (СК) - в резиновые изделия общего и специального назначения.
В мире производится ежегодно свыше полумиллиона тонн натурального и столько же синтетических каучуков. Не более 1 % каучуков используется в чистом виде для изготовления клеев, изоляционной ленты, лейкопластырей. Остальная масса каучуков применяется в виде вулканизованных резин.
При изготовлении резин каучук смешивается на специальном оборудовании с рядом компонентов, и при этом получается так называемая “сырая резиновая смесь”. Это достаточно пластичный материал, которому тем или иным способом можно придать практически любую форму. Форма затем фиксируется в процессе вулканизации, т.е. обработке при повышенных температурах и, чаще всего, под давлением. В итоге получается резиновое изделие, которое в большинстве случаев является деталью какой-либо машины или механизма, что позволяет считать резину конструкционным материалом
Резина уникальный конструкционный материал, поскольку сочетает высокую механическую прочность с высокой эластичностью. Кроме того резины имеют устойчивость к действию повышенных или пониженных температур к действию агрессивных сред, высокую воздухо-, газо- и влагонепроницаемость, высокие электроизоляционные или иногда электропроводящие свойства.
Таким образом, свойства резин создают возможность их широкого выбора, что и делает резину незаменимым конструкционным материалом, применяемым во всех областях человеческой деятельности.
Структура и направления развития резиновой промышленности
Резиновая промышленность не новая отрасль. Началом ее считают 1839 год - год открытия процесса вулканизации натурального каучука серой. В 1890 году началось производство автомобильных пневматических шин, что дало мощный толчок к развитию резиновой промышленности.
Основной ассортимент промышленной продукции сложился в середине между двумя мировыми войнами, затем продолжалось его расширение и совершенствование. В настоящее время номенклатура резиновых изделий насчитывает около 100 000 наименований.
Основными подотраслями резиновой промышленности являются шинная промышленность и промышленность резинотехнических изделий (РТИ). Самой крупнотоннажной является шинная промышленность, которая перерабатывает примерно половину всех производимых в мире каучуков и производит различные типы пневматических и массивных шин. Пневматические шины могут быть камерными и бескамерными, резинотекстильными и резинометаллическими. Шинами обеспечиваются все виды транспорта (авиационный, автомобильный, мото- и велосипедный, сельскохозяйственный).
Около трети объема каучуков перерабатывает промышленность РТИ, на которую приходится основной ассортимент изделий. Наиболее крупными группами РТИ являются транспортерные ленты, приводные ремни, рукава, сложные электроизоляционные и комплектующие детали для различных механизмов (уплотнители, амортизаторы, прокладки), прорезиненные ткани, обувь, изделия медицинского и санитарно-гигиенического назначения, спортивные принадлежности.
Небольшая доля каучуков используется в промышленности асбестотехнических изделий (тормозные колодки), строительстве (герметизация стыков панелей) и ряде специальных отраслей. В последние годы из резин стали изготавливать изделия, на которые раньше расходовались дорогостоящие цветные и легированные металлы. Это очень длинные огнестойкие транспортерные ленты для угольной промышленности, плоскозубчатые передачи для сельскохозяйственных машин взамен шестеренчатых, надувные оболочки бескаркасных зданий, мягкие емкости для подземного хранения нефти, нефтепродуктов, газа.
Современная техника предъявляет все более высокие требования к резиновым изделиям. Поэтому отсутствие изделий с повышенной термостойкостью, стойкостью к излучениям и химически агрессивным средам превращается в тормоз научно-технического прогресса и всего хозяйства.
Основные компоненты и рецептура резиновых смесей
Свойства резин различного назначения зависят от состава резиновых смесей. Компоненты, входящие в состав резиновых смесей, объединяются общим названием – ингредиенты. Они могут быть сыпучими или жидкими, органическими или неорганическими веществами. В резиновых смесях могут содержаться различные ингредиенты, которые по степени значимости в составе резин располагаются в следующем порядке:
1) каучук или смесь каучуков;
2) вулканизующая система, включающая вулканизующий агент, первичный и вторичный ускорители вулканизации, активаторы ускорителей вулканизации, замедлители преждевременной;
3) наполнители;
4) мягчители и пластификаторы;
5) защитные добавки;
6) технологические добавки;
7) ингредиенты специального назначения.
Таким образом, любая резиновая смесь представляет собой многокомпонентную систему, в которой каждый компонент выполняет определенную функцию. Перечень ингредиентов, входящих в состав резиновой смеси с указанием их дозировки, называется рецептом резиновой смеси. Рецепт записывается по определенным правилам: сначала каучук, затем вулканизующий агент и другие компоненты вулканизующей системы, а затем остальные ингредиенты в любом порядке.
Содержание ингредиентов в рецепте может записываться следующими способами:
в мас. ч. каждого ингредиента на 100 масс. ч. каучука; в % мас; в % объемн.; в кг, соответствующих загрузочной емкости смесительного оборудования.
Для каждого типа каучука разработан рецепт т.н. стандартной смеси, применяемой для оценки стандартности качества каучука. Для конкретного изделия сначала в лаборатории разрабатывается опытная рецептура, которая после всех испытаний становится серийной. На серийные рецептуры разрабатываются технические условия или ГОСТы.
Рецепт смеси записывается в технологическую карту, где также указываются порядок ввода ингредиентов, время ввода каждого ингредиента, общее время смешения, основные свойства резиновой смеси и вулканизата, по которым оценивается качество смешения.