ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА
"ОЦЕНКА КАЧЕСТВА РЕЗИНОВОЙ ОБУВИ"
"Влияние рецептурно–технологических параметров процесса вулканизации на показатели физико-механических свойств обувных резин"
Введение
В производстве обуви резины используются достаточно широко, в как для изготовления резиновой обуви, так и в качестве подошвенного материала. В нашей стране около 70 % производимой обуви имеют резиновую подошву.
Обувные резины классифицируют по следующим признакам:
- назначение (подошвы, набойки, каблуки и другие детали);
- условия эксплуатации (материалы общего и специального назначения);
- методы крепления (материалы для клеевых, ниточных, гвоздевых методов крепления);
- цвет (черные и цветные);
- выпускная форма (формованные детали, пластины и штампованные детали).
Резина представляет собой вулканизованный каучук с различными добавками, придающими определенные значения потребительским и технологическим свойствам готовых изделий.
Основные группы резин
1. Монолитные (непористые) резины поступают к потребителю в виде пластин или готовых изделий. Плотность доходит до 1300-1600 кг/м3. Резины обладают высокими значениями износостойкости.
2. Пористые резины выпускают в виде пластин или в виде формованных деталей с плотностью – 350-700 кг/м3. Резины характеризуются наличием замкнутых пор, что обеспечивает наличие у изделий хороших значений амортизационных, теплозащитных и эргономических показателей.
3. Кожеподобные пористые резины изготавливают в виде пластин и формованных подошв небольшой толщины. Плотность доходит до 1100 кг/м3. Резины характеризуются высокой износостойкостью.
4. Прочие обувные резины общего и специального назначения выпускают в виде пластин, блоков, формованных и профилированных изделий.
Кроме этого, выпускают резиновые смеси для изготовления обуви методами горячей вулканизации и котловой вулканизации.
Рецепты обувных резин
Рецепты обувных резин включают, как правило, следующие компоненты:
- полимеры (эластомеры, термопласты и эластопласты). Для уменьшения расхода эластомеров их частично заменяют регенератом – продуктом девулканизации отходов резины;
- вулканизующие (сшивающие) агенты, ускорители и активаторы вулканизации;
- наполнители и пигменты;
- мягчители;
- порообразователи;
- стабилизаторы и компоненты специального назначения.
Полимерную основу резин разных видов составляют различные каучуки. По происхождению все каучуки делят на натуральный (НК) и синтетические (СК). Большинство обувных резин изготавливают на основе синтетических каучуков: полиизопреновых, полибутадиеновых, полибутадиен – стирольных, полибутадиен – нитрильных, полихлоропреновых и т.п. Для получения необходимого набора потребительских характеристик в рецептуру обувных резин вводят несколько типов каучуков.
Применение полибутадиенового каучука марки СКД в рецептуре резиновой смеси повышает сопротивление истиранию и прочность резин. В комбинации с метилстирольным каучуком марки СКМС-ЗОГП, каучук СКД обеспечивает необходимый комплекс технологических и эксплуатационных свойств резин. Каучук ДССК-65 позволяет придать резинам наилучший комплекс физико-механических свойств и наименьшую усадку.
Для пористых и кожеподобных резин используют смеси полибутадиен - стирольных каучуков (БС-45 и КВС-60) с высоким содержанием стирола, что обеспечивает высокие значения показателей физико-механических свойств: твердости, прочности, сопротивления истиранию, разрыву и раздиру, хорошую перерабатываемость сырой резиновой смеси.
Вулканизующие агенты вводят для сшивания эластомеров путем образования сетки поперечных связей. Они обеспечивают формирование необходимых значений деформационно-прочностных свойств резин при резком снижении доли пластической деформации. Для большинства резин вулканизующая группа содержит серу, ультраускорители вулканизации (тиурам, сульфенамид), ускорители высокой (каптакс, альтакс) и низкой активности (дифенилгуанидин). Наибольшую стойкость к подвулканизации обеспечивают ускорители с большим индукционным периодом вулканизации (например, сульфенамид Ц), введение которых целесообразно при изготовлении резиновых формованных деталей низа обуви литьевым методом.
Мягчители вводят в резины для улучшения диспергирования порошкообразных компонентов в полимерной матрице, повышения пластичности последней и облегчения ее вспенивания, для уменьшения энергозатрат и температуры при смешении. При выборе мягчителей необходимо учитывать, что часть их (канифоль, инденкумароновые смолы, рубракс) увеличивает прочность клеевого шва при сборке обуви, в то время как другие (вазелин, стеарин, веретенное масло МП-75) уменьшают этот показатель, выступая в роли антиадгезива.
Наполнители вводят в рецептуру для усиления эластомеров (активные наполнители) и/или для снижения стоимости композиции (неактивные наполнители), для придания резинам требуемой твердости. Отличительной особенностью кожеподобных резин является наличие волокнистого наполнителя, обеспечивающего повышенный коэффициент трения резины по грунту и мелкую однородную пористость.
Порообразователи вводят в рецептуру пористых резин для создания пористой структуры, обеспечивающей наличие у готовых изделий более высоких значений теплозащитных, амортизационных и прочностных свойств вследствие ориентации молекул полимерной фазы при газонаполнении. Применение органических порообразователей, выделяющих при разложении в основном азот, который плохо растворим в полимере, способствует формированию пор замкнутой структуры. Некоторые продукты разложения порообразователей участвуют в процессе сшивания макромолекул каучуков, что приводит к образованию замкнутой ячеистой пористости. Порообразователи ЧХЗ-18 и ЧХЗ-21 обладают наилучшими порообразующими свойствами и влияют на скорость присоединения серы к каучуку. Основным порообразователем для пористых резин служит ЧХЗ-21 (азодикарбонамид), преимуществом которого является отсутствие резкого неприятного запаха (по сравнению с ЧХ3-18). Разработаны новые марки порообразователя ЧХЗ-21 РТ. Он имеет пониженную температуру разложения и микронные размеры частиц, что способствует получению мелких пор одного размера и, тем самым, снижению усадки. При разложении неорганического порообразователя – гидрокарбоната натрия (сода), выделяется углекислый газ и пары воды, хорошо проникающие в каучук и усредняющие размеры пор в резинах.
Стабилизаторы и компоненты специального назначения вводят в рецептуру резин с целью увеличения срока эксплуатации готового изделия или для придания изделию специальных характеристик: например, электропроводность резин достигается введением антистатиков (порошков металлов, графита или технического углерода), для подавления горения резин вводят антипирены (хлорированные парафины, гидроксид алюминия, и т.д.).
Отходы производства в измельченном (резиновая крошка) или в размолотом виде (резиновая мука) позволяют экономить первичное сырье и снизить себестоимость продукции.
Составление рецептур резиновых смесей
Расширение диапазона значений потребительских свойств обувных резин достигается путём использования смесей полимеров, включающих
2 – 3 типа каучуков. При разработке рецептур исходят из того, что полярные каучуки лучше совмещаются с полярными, а неполярные с неполярными. При изготовлении смеси для цветных резин используют каучуки, заправленные неокрашивающими стабилизаторами и не темнеющими в процессе вулканизации пластификаторами. При оптимизации резиновых смесей по составу и числу компонентов необходимо исходить из имеющегося ассортимента материалов. Особенно тщательно подбирают вулканизующую группу в соответствии с применяемыми каучуками и режимами вулканизации (время, температура процесса). Кроме того, особое внимание следует обратить на включение в состав резиновой смеси стабилизатора - противостарителя химического действия, применяемого для предотвращения процесса теплового старения при длительном нагревании резиновой смеси.