Цель работы: ознакомиться с технологией изготовления резиновых изделий методом прессования; изучить оборудование, приспособления, инструмент; приобрести практические навыки изготовления резиновых изделий.
Краткие теоретические сведения. Резина является продуктом вулканизации смеси, содержащей каучук, наполнители, пластификаторы, активаторы вулканизации, антиоксиданты и другие ингредиенты. Важнейшим свойством резины является ее высокая упругость, т.е. способность к большим обратимым деформациям. К другим ценным специальным свойствам резины, зависящим, главным образом, от типа каучука, относятся тепло-, масло-, бензо-, морозостойкость, стойкость к действию агрессивных сред и радиации, газонепроницаемость, диэлектрические свойства и др. Механические свойства резины зависят от типа и особенностей строения применяемого каучука, типа и дозировки наполнителя и пластификатора, характера вулканизирующей группы и других факторов.
Каучук является основой резины. Различают синтетический и натуральный каучук. Натуральный каучук получают из млечного сока каучуконосных растений. Синтетический каучук — вещество, по свойствам близкое к натуральному, получают путем синтеза простых органических веществ, так называемых каучукогенов (бутадиен, стирол, хлоропрен, бутилен и др.), и полимеризацией их в каучукоподобный продукт. Сырьем для получения каучукогенов служат нефтепродукты, природный газ, древесина и др.
Резина подразделяется па две группы: общего назначения, применяемая для изготовления автомобильных шин, конвейерных лепт, приводных ремней, рукавов, изделий бытового назначения и т. д., и специального назначения, применяемая для изготовления изделий, которые должны обладать одним или несколькими из упомянутых выше специальных свойств.
Процесс производства изделий из резины включает следующие операции: пластификацию каучука, приготовление резиновых смесей, их переработку в полуфабрикат и изделия, вулканизацию. Основные виды переработки резиновой смеси: каландрование (формование резиновой смеси на многовальцовых машинах-каландрах), шприцевание (непрерывное выдавливание), формование (прессование, литье под давлением) и прорезинивание тканей. Вулканизация является завершающей операцией при изготовлении резиновых изделий. Она может быть горячей (процесс проходит при 120...200°С) и холодной (изделие погружают на короткое время в раствор хлористой серы в сероуглероде или четыреххлористом углероде). При холодной вулканизации в состав резиновой смеси сера не входит. Холодный способ вулканизации применяют для тонкостенных изделий.
Вулканизация — сложный физико-химический процесс, в результате которого макромолекулы каучука образуют определенную пространственную структуру. В результате вулканизации повышаются прочность, твердость, эластичность, тепло- и морозостойкость каучука, снижается степень его набухания в органических растворителях.
Основное вулканизирующее вещество — сера. Изменяя ее количество в составе резиновых смесей, можно получить резину, обладающую различными степенями эластичности. При добавке 2...8 % серы получают мягкую резину, при 12...20 % — полутвердую и при 25... 50 % — твердую резину (эбонит).
Для нужд современной техники применяют мягкие, жесткие (эбонит), пористые и пастообразные (для герметизации и уплотнения) резины.
Порядок выполнения работы. Изучить устройство и работу оборудования, приспособлений и инструментов, используемых при проведении лабораторной работы.
Ознакомиться с правилами техники безопасности.
Рассчитать необходимое усилие, прессования Р п по формуле
где р — давление прессования, МПа; в зависимости от состава резиновой смеси выбирается в пределах I... 2 МПа; Snp — площадь сечения прессовки, перпендикулярного к направлению приложения усилия прессования, м2.
Рис. 2. Схема прямого прессования резинового изделия:
1 - пуансон; 2 - изделие; 3 – матрица
Рис. 3. Схема сжатия пресс-формы при вулканизации:
1—струбцина; 2 — прижимной винт; 3 — пресс форма
Рассчитать необходимое манометрическое давление А, по формуле
где S пл — площадь поперечного сечения прессующего плунжера, м2.
Произвести дозировку взвешиванием резиновой смеси (сырой резины) пяти-шести составов с содержанием вулканизатора от 5 до 30 %. Подогреть пресс-формы в лабораторной печи на 10... 15 °С выше температуры вулканизации. Загрузить резиновую смесь в нагретые пресс-формы и произвести прессование (рис. 2) с выдержкой 20...30 с.
Снять пресс-формы с пресса, сжать их струбцинами (рис. 3) и поместить в лабораторную печь, нагретую до 150 °С, для вулканизации в течение 40 мин.
Извлечь пресс-формы из печи, освободить от струбцин, извлечь изделия из пресс-форм.
Изделия из резины разного состава испытать на твердость.
Построить зависимость твердости от содержания вулканизатора в резиновой смеси.
Оборудование, инструмент, материалы, шт.
Пресс гидравлический усилием 5...10 кН 1
Пресс-формы 6
Весы технические 1
Электропечь лабораторная с рабочей 6
температурой до 300 °С
Резиновые смеси с содержанием серы 1 кг
(каждого 5, 10, 15, 20, 25, 30 % состава)
Содержание отчета. Кратко описать процесс изготовления изделий из резины. Привести эскиз изделия и схему процесса прессования.
Построить график зависимости между содержанием вулканизирующей группы в резине и ее твердостью после вулканизации.
Контрольные вопросы и задания
1. Что представляет собой резина?
2. Перечислите основные ингредиенты, входящие в состав резины.
3. Какова роль вулканизаторов при изготовлении резиновых изделий?
4. Как влияет количество вулканизаторов на свойства резины?
5. Какова роль наполнителя в резинах?
6. Перечислите основные способы изготовления резиновых изделий.
7. Как классифицируются резины по применению?
8. Где применяются мягкие, жесткие, пористые и пастообразные резины?