Производство резинотехнических изделий

Размещено на http://www.allbest.ru/

1

Содержание

Введение

1 Свойства, область применения РТИ

2 Методы получения РТИ

3 Перспективные методы модификация

4. Состав резиновой смеси

Заключение

Список литературы

Введение

Уникальные конструкционные свойства резины предопределили столь широкое ее применение в самых различных отраслях хозяйства и быту, что по уровню развития резиновой промышленности в стране можно судить о состоянии ее тяжелой индустрии. Чем сложнее и совершеннее техническое устройство, тем больше в нем использовано резиновых изделий. [1]

К резиновой промышленности относятся производство шин, резинотехнических и асбестотехнических изделий, резиновой обуви, изделий народного потребления, шиноремонтные изделия. В автомобилестроении постоянно идет поиск новых решений, касающихся материалов, конструкций и технологий, которые должны соответствовать новым рабочим характеристикам. К ним, в зависимости от применения, могут относиться прочность, экономичность и соответствие требованиям государственных регулирующих органов. [2]

Рост механизации производственных процессов в добывающей и обрабатывающей промышленности, развитие транспорта и народного хозяйства обуславливают все увеличивающиеся спросы на высокопрочные конвейерные ленты, приводные ремни, маслобензиновые рукава, антивибрационные и зениметаллические прокладки и другие резинотехнические изделия (РТИ).

В настоящее время РТИ выпускают около 50 специализированных предприятий, при этом новые заводы, введенные в строй в последнее десятилетие (Ангрен, Балаково, Барнаул, Караганда и др.), использующих современную технологию и оборудование. Отличительной способностью РТИ является чрезвычайно широкий ассортимент (около 100 000 наименований), поскольку изделия находят применение практически во всех сферах деятельности современного общества. Развитие современной резиновой промышленности характеризуется следующими особенностями:

Расширение областей применения и ассортимента резиновых изделий.

Ужесточением условий эксплуатации изделий (температуры, нагрузки, скорости, агрессивные среды и др.).

Стремление использовать наиболее дешевые и доступные армирующие материалы, каучук, ингредиенты, при невозможности беспредельного увеличения ассортимента.

Необходимость снижения материалоемкости изделий и трудоемкости их ассортимента.

Требования охраны здоровья и защиты окружающей среды.

Необходимое сочетание рентабельности с высоким качеством и другими противоречивыми требованиями выдвигает перед промышленностью следующие организационные и научно-технические задачи:

Унификация и стандартизация резиновых смесей, конструкции и размеров изделия, разделение крупносерийного и мелкосерийного производства.

Расширение ассортимента специальных химикатов - добавок для облегчения обработки смесей и создание резин с улучшенными свойствами из имеющихся каучуков.

Повышение качества - одна из коренных проблем современного развития промышленности

4. Совершенствование традиционных и создание новых технологий изготовления изделий, производительности труда.

Основными мероприятиями по совершенствованию технологического процесса являются: обновление действующих машин и оборудования, применение в процессе производства новых материалов и широкое внедрение достижений науки во все отрасли народного хозяйства. [3]

Ежегодно создается большое число новых машин, оборудования, приборов и инструментов, наряду с этим снимается с производства значительное количество устаревших конструкций машин, станков, приборов.

Одним из важнейших резервов роста эффективности производства является улучшение качества продукции, повышение надежности и долговечности машин, оборудования и приборов.

1. Свойства, область применения РТИ

К резинотехническим изделиям относят огромное количество изделий, которые можно применять как в бытовых условиях, так и в промышленности. Резинотехнические изделия различны как по способам изготовления, так и по назначению, но все резинотехнические изделия имеют одно общее свойство: в состав изделий входит каучук. Каучук - это водонепроницаемый и эластичный эластомер, из которого как раз и получают резину путем вулканизации. [6]

По способу производства резинотехнические изделия подразделяют на формовые и неформовые.

Формовые резинотехнические изделия получают путем вулканизации резиновой смеси (производят в специальных формах) или с помощью литья под давлением. Формовые резинотехнические изделия получили большое распространение во всех видах промышленности.

Производство неформовых резинотехнических изделий проходит в два этапа. Сначала в специальной пресс форме происходит экструзия резиновых смесей, а затем на втором этапе проводится непосредственно вулканизация суррогата. Неформовые резинотехнические изделия широко распространены в авиастроении, вагоностроении, автомобильной промышленности как средства герметизации стыков или как уплотнители. [11]

К продукции из резинотехнических изделий относят асбестотехнические изделия, паронит, полимеры, изоленту, а также различные виды резинотехнических изделий, таких как ремни, рукава резиновые, техпластину.

Паронит листовой представляет собой смесь из прессованной резины, в которую вводится асбестовое волокно. Паронит предназначен для изготовления герметизирующих прокладок различных размеров. Хорошие технические характеристики паронита в условиях агрессивных сред, давления и высокой температуры позволили использовать его в металлообработке, нефтехимической и химической промышленности, металлургии и машиностроении, электротехнике и электроэнергетике.

Техпластина резиновая по способу изготовления резинотехнических изделий бывает формовая и неформовая. Техпластина резиновая применяется в изготовлении резинотехнических изделий, которые служат как уплотнители неподвижных соединений, настилы и прокладки, а также такие изделия предотвращают трение между поверхностями из металла. Технические характеристики техпластины резиновой позволяют воспринимать изделиям одиночные ударные нагрузки. Рабочая температура резинотехнических изделий из техпластины составляет интервал от -30 до +80°С. Состав резины техпластины различается и зависит от условий работы изделий. Можно выделить несколько маркировок техпластины резиновой: ТМКЩ (тепломорозокислотощелочестойкая), МБС (маслобензостойкая), силиконовая, вакуумная, губчатая, пористая техпластины.

Резинотехнические изделия представлены также большим спектром рукавов резиновых. Рукава резиновые состоят из наружного и внутреннего резиновых слоев, между которыми находится внутренний армирующий каркас. В зависимости от назначения армирующий каркас в рукавах резиновых может быть в виде текстильного каркаса, нитяного усиления или металлической проволоки. [13]

Рукава резиновые (прайс и ассортимент групп резинотехнических изделий можно получить непосредственно в нашей компании) предназначаются для подачи жидкости под напорным давлением, всасывания газов, различных жидкостей и абразивных материалов. Получаемые изделия из рукавов резиновых: садовые шланги, пластмассовые или металлические трубы, автомобильные рукава (к примеру, тормозные шланги), воздушные трубки, гофрированные рукава, пожарные рукава.

Техпластина ТМКЩ (тепло-морозо-кислото-щелочестойкая) используется в качестве уплотнительной прокладки для неподвижных соединений. Кроме того, техпластина ТМКЩ может служить для предотвращения трения между двумя металлическими поверхностями или смягчения удара (нагрузки) - в самых разных климатических условиях.

Все техпластины ТМКЩ изготавливаются в соответствии с ГОСТом 7338-90. Тепло-морозо-кислото-щелочестойкая техпластина работает в таких средах, как воздух, вода (морская, пресная, техническая, сточная), солевые растворы, инертный газ, азот, щелочи и кислоты (концентрация до 20%) - при давлении 0,05-0,4 МПа. Свои эксплуатационные свойства техпластина ТМКЩ сохраняет в температурном интервале от -45 до +80 градусов по Цельсию.

Условно такие технические пластины разделяются на два класса.

Техпластина ТМКЩ первого класса (I), работоспособна при давлении до 0,1 МПа. Толщина составляет от 1 до 20 мм. Предназначение - уплотнитель для неподвижных соединений в механизмах. Техпластина ТМКЩ второго класса (II), также работоспособна при давлении до 0,1 МПа. Ее толщина составляет от 1 до 60 мм.

Из нее изготавливаются уплотнители узлов, а также настилы и подкладки (призванные предотвращать трение между металлическими поверхностями деталей и смягчать одиночные удары-нагрузки). Кроме классов, технические пластины ТМКЩ делятся на два вида (согласно методам их изготовления): неформовые и формовые.

Формовая техпластина ТМКЩ производится в пресс-форме методом вулканизации, на специальном вулканизированном прессе. Что касается неформовой техпластины, то ее изготавливают либо на вулканизаторах (непрерывного действия), либо в котлах - методом вулканизации.

Помимо этого, технические пластины ТМКЩ различаются по типу своего состава: резиновые и резинотканевые. Если пластина является резинотканевой, это значит, что она имеет один или несколько слоев ткани, которые перемежаются резиновыми (как правило, на каждые 2 миллиметра техпластины должен приходиться один тканевый слой)

Кроме вышеупомянутой классификации, тепло-морозо-кислото-щелочестойкие техпластины различаются по степени своей твердости:

· мягкая техпластина;

· средняя техпластина;

· техпластина повышенной твердости.

Характеристики конкретной техпластины легко определить по ее условным обозначениям. Например, если перед вами техпластина 2Ф-I-ТМКЩ-С-4/Т- I-2-80 ГОСТ 7338-90, это значит, что данное изделие является формовой резиновой пластиной первого класса и средней твердости, с толщиной в 4 мм. Она работоспособна при температурном диапазоне от -30 до +80 градусов.

Качественная техпластина ТМКЩ легко определяется при осмотре изделия: ее поверхность не должна иметь механических повреждений или дефектов (ярко выраженной пористости, углублений и т.д.).

Технические пластины могут храниться в стопах или рулонах, в складских помещениях при температуре не выше +25, вдали от отопительных приборов. Если изделия хранились при низких температурах, то перед использованием их необходимо выдержать сутки при температурном режиме от +15 до +30 градусов. Во избежание порчи техпластин, недопустимо попадание на поверхность изделий агрессивных сред и веществ, разрушающих резиновый слой (бензин, керосин, щелочи, кислоты, ультрафиолет и др.). При соблюдении таких условий хранения, техпластины ТМКЩ первого класса гарантированно сохранят свои качества в течение 5,5 лет, а техпластины второго класса - 2,5 года.

Техпластина МБС

Используется для изготовления РТИ (резиново-технических изделий), которые служат уплотнительными прокладками для неподвижных узлов и соединений, предотвращают трение между металлическими поверхностями деталей, а также смягчают последствия одиночных ударных нагрузок.

В принципе, условия эксплуатации данной технической пластины можно понять из ее названия - маслобензостойкая. Это означает, что техпластина МБС используется в таких рабочих средах, как: различные виды масла, бензин, топливо с нефтяной основой. Кроме них, ей подходит такая среда, как: воздух, инертные газы, азот.

Техпластина МБС способна выдержать давление от 0,05 до 10 МПа - но ее стойкость напрямую зависит от рабочей среды. Давление 0,05-0,4 МПа оптимально подходит для воздуха или инертного газа, а более высокое давление (до 10 МПа) - для более агрессивных и тяжелых сред, т.е. топлива, азота, масла. Техпластина МБС имеет несколько классификаций, как впрочем, и пластины других видов. В первую очередь, технические пластины делятся на формовые и неформовые.

Формовая техпластина МБС производится методом вулканизации, на специальном вулканизированном прессе.

Что касается неформовой техпластины, то ее изготавливают либо в котлах - методом вулканизации, либо на вулканизаторах непрерывного действия.

Во-вторых, различают два типа пластин по их составу:

· резиновые;

· резинотканевые.

Как это понять? Резиновые техпластины целиком изготавливаются из резиновых смесей. Если пластина - резинотканевая, это значит, что она имеет один или несколько тканевых слоев ткани, которые перемежаются резиновыми (на каждые 2 миллиметра техпластины полагается класть один слой ткани).

В-третьих, технические пластины могут различаться по степени своей твердости:

· мягкая степень (М);

· средняя степень (С);

· твердая степень (Т).

Исходя их этих характеристик и классов, определяется внешний вид технических пластин МБС, проставляется маркировка. Технические пластины МБС выпускаются в виде рулонов или листов, в зависимости от толщины, которая составляет от 1 до 50 мм.

Длина одного рулона может колебаться от 50 до 750 см. Размер одного листа: 50 на 50 см, 70 на 70 см, 50 на 80 см. Вес упакованных пластин напрямую зависит от толщины изделия. Например, если она составляет 1 мм, то вес одного квадратного метра будет равен 1,25 кг. А если толщина техпластины МБС составляет 1,5 мм, то вес одного квадратного метра будет равен 1,9 кг, и так далее, по возрастающей. Если вас заинтересовали характеристики конкретной пластины, то вы сможете найти их в таблицах, представленных на этой же странице.

Готовую продукцию необходимо хранить в закрытых помещениях, при температуре не выше +25, вдали от нагревательных приборов и агрессивных разрушающих веществ. Нельзя допускать деформирования техпластин МБС при хранении. Пластины МБС всегда есть в наличии на складе нашей компании. На каждый тип пластин мы готовы предоставить все необходимые сертификаты качества. Вы можете сделать заказ в любом количестве и в любое удобное для вас время. А наши менеджеры с радостью проконсультируют вас по всем интересующим вопросам, связанным с продукцией: ее свойствами, стоимостью, способом оплаты и т.д.

Компания ООО «Промбелт» уже не первый год занимается комплексным обеспечением резино-асбесто-техническими материалами. Наша продукция выгодно отличается от товаров конкурентов отличным сочетанием цены и качества.

Рукава резиновые

Применяются в различных отраслях промышленности и предназначены для подачи или всасывания жидкостей, газов, абразивных и сыпучих материалов под напорным давлением. Все рукава резиновые состоят из внутреннего и наружнего резинового слоя и внутреннего армирующего каркаса, который может быть изготовлен из нитяного усиления, текстильного каркаса, металлической проволоки или комбинированного внутреннего каркаса.

Рукава маслобензостойкие (МБС) (ГОСТ 10362-76)

Применяются для подачи бензина, авиационного топлива, реактивного и дизельного масла на нефтяной основе, жидкостных смазок, охлаждающих жидкостей, слабых растворов кислот, воздуха и газов при температурах от -60°С до +120°С.

Состоят из внутреннего резинового слоя, нитяного каркаса (усилия) с одним или несколькими промежуточными слоями (или без них) из резины или клеевой пасты и наружного резиново слоя или без него. Работоспособны в районах с умеренным климатом при температуре от -50 до +120°С, в районах с холодным климатом при температуре от -60 до +90°С.

2 Методы получения РТИ

Основные стадии при производстве резинотехнических изделий состоят из:

-подготовка каучука и ингредиентов

- смешение

- шприцевание резиновой смеси для получения заготовок

- вулканизация

- механическая обработка деталей

Подготовка каучука, ингредиентов резиновой смеси. С каучука снимают первичную упаковку. Далее кипы режут на куски и укладывают на поддон. Твердые ингредиенты растаривают, подают на взвешивание.

Смешение. Резиновую смесь готовят на вальцах смесительных. Ингредиенты резиновой смеси подаются на вальцы, где происходит их интенсивное смешение при температуре 55⁰С. На третьей минуте вводится активатор - белила цинковые, потивостарители - ацетонанил Р, диафен ФП, на 13 минуте вводится противостаритель - воск защитный и наполнитель -каолин, на 21 минуте вводится активатор - стеариновая кислота, наполнитель -углерод П 324, в последнюю очередь на вводится вулканизатор - сера, ускоритель вулканизации-сульфенамид Ц, пластификатор - масло И-8А. Резиновая смесь в виде листов толщиной (10±2) мм подают непосредственно на шприц - машину. [9]

При получении формовых изделий прессованием заготовки виде цилиндрической формы шприцуют в червячной машине теплого питания, а затем на станке разрезают на отрезки определенной длины. Нарезанные заготовки подают в приемный бункер, откуда их периодически выгружают и направляют в вулканизационный пресс. [3]

Для вулканизации используются следующие оборудования: вулканизационный котел, вулканизационный пресс верхнего давления.

Вулканизационные котлы работают под давлением, поэтому работа данных аппаратов контролируется гостехнадзором. Вулканизационный котел представляет собой обечайку с двумя днищами. Длина котла 6000 мм, диаметр - 1500 мм, давление (максимальное) 1500 МПа. Нагрев изделий в вулканизационном котле может производится двумя способами: путем подачи теплоносителя внутрь котла или путем подачи теплоносителя в рубашку котла. Изделия для вулканизации расположены на тележках. При помощи подъемного моста рельсы совмещаются и тележки с изделиями закатываются внутрь котла. Крышка закрывается. В процессе вулканизации повышается температура (140 - 170?С) и давление. После вулканизации давление снижается и ключ в байонетном затворе поворачивается, при этом стержень вынимается из колец и днище открывается. [3;4]

Для изготовления резиновых изделий сложной конфигурации с высокой плотностью большой точностью широко используют формовой способ вулканизации в прессах. При этом способе вулканизации одновременно сочетают два процесса - формование методом компрессионного прессования (запрессовки) резиновой смеси в специальной пресс-форме и последующую вулканизацию под давлением. В некоторых случаях эти процессы можно проводить раздельно. Заполнение пресс-формы резиновой смесью происходит под давлением благодаря вязко-текучим свойствам смеси. Для улучшения текучести смеси их подогревают; резиновые смеси запрессовывают, как правило, в нагретую форму. При этом следует учитывать, что в процессе прессования подвулканизация резиновой смеси, не должна происходить до момента полного растекания смеси (до заполнения формы).

Вулканизационные гидравлические прессы оснащены контрольно-измерительными приборами - терморегуляторами и регуляторами давления. Управление прессом осуществляется с помощью специальной коробки (дистрибутора) автоматически или полуавтоматически.

Для получения изделий высокого качества в пресс-форму помещают заготовки резиновой смеси, выполненные таким образом, чтобы они не препятствовали вытеснению воздуха из полости форма при прессовании. Масса заготовок для обеспечения плотного заполнения формы должна быть на 3 - 8% больше массы получаемого готового изделия. Для сложных резинометаллических изделий заготовки включают металлическую арматуру. Если прессование совмещается с вулканизацией, заготовки помещают в нагретые формы, которые затем располагают на нагревательных плитах и прессуют.

Недостатками формовой вулканизации являются - высокая трудоемкость процесса; необходимость применения заготовок, масса которых превышает массу готового изделия, а, следовательно, и вулканизованных отходов (выпрессовок); неравномерность вулканизации толстостенных изделий; необходимость дополнительной отделки изделий (обрезание заусенцев и выпрессовок).

Вулканизация в прессах является наиболее выгодным и качественным способом вулканизации, т.к. пресс занимает гораздо меньшую по объему площадь; пресс обогревается электрически, что способствует меньшей энергоемкости, чем при вулканизации в котлах, где прогрев и поддержание температуры осуществляется, горячим паром; перед каждым циклом вулканизации из котла необходимо откачать воздух и произвести перезарядку, для чего требуется значительное время, что опять является недостатком по сравнению с вулканизационным прессом. При продолжительной перезарядке формы сильно остывают, что приводит к повышенному расходу пара. Операции, связанные с перезарядкой котлов и форм, трудно механизировать, поэтому способ вулканизации резиновых изделий в формах в горизонтальных вулканизационных котлах применяется только для изделий больших размеров, которые нельзя вулканизировать в гидравлических прессах или в пресс - автоклавах, а также для изделий средних размеров, выпускаемых в небольших количествах.

Помимо вулканизации на сегодняшний день один из самый эффективный способов изготовления РТИ является и метод литья под давлением. Так как этот процесс легко автоматизируется и приводит к малым потерям компонентов резиновой смеси. [9]

Основной компонент резиновой смеси для производства резиновых технических изделий типа сальниковых уплотнителей является каучук. Кроме каучука в состав входят и еще некоторые вещества: сера, ускорители вулканизации, активаторы, противостарители, модификаторы и некоторые другие компоненты. Вулканизации подвергается обычно смесь каучука с различными компонентами, обеспечивающими необходимые эксплуатационные свойства резин: наполнителями (технический углерод, мел, каолин, полидисперсная кремнекислота и т.д.), пластификаторами (нефтяные и талловые масла, дибутилфталат и т.д.), противостарителями (бисфенолы, диамины и т.д.), ускорителями вулканизации (ксантогенатами, тиазолами, сульфенамидами и т.д.), активаторами вулканизации (оксидом цинка, оксидом магния и т.д.), замедлителями подвулканизации (фталевый ангидрид, N-нитрозодифениламин и т.д.). Активаторы- компоненты резиновых смесей, повышающие эффективность структурирования каучуков при вулканизации. Применение активирующих веществ. в системах, содержащих вулканизующие агенты и ускорители вулканизации, позволяет повысить модуль, прочность при растяжении, сопротивление раздиру и динамические свойства вулканизатов. Активаторы используют главным образом при вулканизации каучуков серой и серосодержащими соединениями. Противостарители - вещества, повышающие стойкость пластических масс, каучуков, резин и др. материалов к старению.

К нормам физико-механических показателей резиновой смеси которые необходимо знать, можно отнести : условная прочность при растяжении, твердость единицы по ШОР А, относительная остаточная деформация при 25% статической деформации сжатия в течение 72 ч. при 100?С,%, температурный предел хрупкости, стойкость к озонному старению при 50?С в течение 72 ч. с концентрацией озона (5±0,5)*10^-5 объемных долей при статической деформации растяжения 20%, стойкость к термическому старению в воздухе при 100?С в течение 72ч

3 Перспективные методы модификация

Современные тенденции развития в производстве изготовления резинотехнических изделий для автомобилестроения.

Основными мероприятиями по совершенствованию технологического процесса являются: обновление действующих машин и оборудования; изготовление РТИ требуемого качества (в этой связи эффективно применение в процессе производства новых материалов и широкое внедрение достижений науки во все отрасли народного хозяйства); снижение затрат на производство РТИ; обеспечение гибкости производства.

Изготовление РТИ требуемого качества. [8]

Качество РТИ должно соответствовать требованиям, как производителей автомобилей, так и потенциальных покупателей. Необходимо также учитывать тенденции мирового производства РТИ. Требования к качеству, учитываются конструкторами РТИ при их создании.

Технологи должны обеспечить изготовление РТИ заложенного в проекты качества РТИ; для этого необходимо иметь на предприятии соответствующие технологии и оборудование.

Снижение затрат на производство РТИ. При этом имеется в виду снижение затрат без ущерба для качества продукции и его стабильности - использование процессов и оборудования, обеспечивающих меньшие отходы и потери материалов, экономное расходование энергоресурсов, уменьшение затрат труда как на основные, так и на вспомогательные операции. Сокращение запасов материалов, полуфабрикатов, деталей - принцип «тощее производство» (lean production) также позволяет снизить затраты.

Гибкость производства.

Гибкость производства, т.е. быстрая перестройка производства для выпуска других моделей или размеров РТИ, позволяет быстро реагировать на требования рынка. При этом необходима автоматизация вспомогательных операций переналадки и перенастройки оборудования.

Ивановым Ю.М. предложено использовать в качестве уплотнительного материала гранулированные полимеры, например, композицию из полиамида и резиновой крошки или гранулированного полимера с упругими свойствами, например, резина или полиуретан или гранул полимера выполненных в виде тонких пластин - чешуй. В состав уплотнительного материала может быть введена смазка.

Истоминым С. А., Котенковым В. В., Греховым А. Ф., Зародыш Д. В. И др. исследователями ЗАО «Нефтьстальконструкция» разработан сальник задвижки, включающий шпиндель с азотированной поверхностью, кольцо сальника, набивку, разделительное кольцо и грундбуксу, отличающийся тем, что кольцо сальника, разделительное кольцо и грундбукса предварительно химико-термически обработаны азотированием или карбонитрированием до твердости поверхностного слоя HV=700-1000.

На заводах РТИ неизбежно образование отходов производства. Это остатки сырья и материалов, продукция, не отвечающая требованиям технических условий или стандартов. Сырье и материалы, используемые для производства РТИ, дефицитны, их стоимость составляет 60-96% стоимости получаемых изделий, поэтому отходы необходимо утилизировать, возвращая их в производственный цикл или изготовляя из них изделия. В последнем случае отходы становятся вторичным сырьем. Вторичными материальными ресурсами могут быть не только отходы производства, но и отходы потребления, например различные амортизованные изделия из резины Резину относят к химически активным твердым промышленным отходам. В естественных условиях резина представляет собой стойкий к механическому воздействию материал, который почти не подвергается разложению микроорганизмами, стоек к воздействию света, атмосферных осадков, медленно окисляется кислородом воздуха и поэтому сохраняется практически очень долго. [19]

Захоронение отходов на полигонах производится с соответствие с «Санитарными правилами проектирования, строительства и эксплуатации полигонов».

Одной из причин, сдерживающих использование отходов в отрасли, являются то, что продукция, традиционно изготавливающаяся из отходов, в последнее время пользуется ограниченным спросом, а разработка новых видов продукции ведется медленно и в небольшом объеме. Недостаточно изучен рынок сбыта промышленных отходов РТИ, узок ассортимент изготавливаемых из отходов изделий.

Механическая переработка вулканизованных и невулканизованных резиновых отходов состоит в их дроблении различными способами. Конечным продуктом переработки является резиновая крошка различной дисперсности: от 1 мм до 10 мкм.

В последнее время появились новые направления использования отходов производства РТИ. По разработке ПО «Казаньрезинотехника» и Зеленодольского производственного фанерного объединения сборную резиновую крошку размером 1,0-2,0 мм можно применять для изготовления резинофанерного тарного и строительного материала, являющегося заменителем обычной фанеры и обладающего рядом ценных свойств, превосходящих свойство обычной фанеры. Такая резиновая фанера (резофан) не коробится при воздействии сырости и влаги, имеет значительную гибкость, обладает хорошими диэлектрическими свойствами. Срок службы резофановой тары значительно выше срока службы обычной деревянной тары.

Новый, наиболее перспективный способ использования вулканизованной крошки - обработка ее в смеси с алкилфенолоформальдегидными смолами. По этому способу резиновую крошку смешивают с небольшими количествами смолы и другими добавками, из смеси формуют и вулканизуют изделия. Из отходов ПВХ и отходов вулканизатов на основе наирита и бутадиеннитрильных каучуков можно изготавливать технические пластины для полов с хорошей поверхностью, отсутствием хрупкости, достаточной жесткостью и прочностью, а также изделия типа шифера. Некондиционные профилированные заготовки с такими дефектами, как включения подвулканизованной резины и загрязненная поверхность, или не прошедшие физико-механический контроль, не могут повторно перерабатываться в изделия заданного назначения и используются при профилировании малоответственных изделий, либо передаются в цех переработки отходов для изготовления шпальных пластин, ковриков и др.

Степень загрязнения приземного слоя атмосферного воздуха вредными веществами определяют по наибольшему рассчитанному значению концентраций вредных веществ - предельно допустимой концентрации (ПДК). Большинство процессов изготовления и переработки резиновых смесей сопровождается выделением газов, пыли, представляющих собой многокомпонентные смеси. Эти выделения токсичны и удаляются из производственных помещений с помощью вытяжной вентиляции.

При изготовлении уплотнителей выбросы в атмосферу загрязняющих веществ не превышает установленных ПДК для атмосферного воздуха населенных мест. Технологический процесс исключает возможность аварийных и залповых выбросов в атмосферу.

Для улучшения воздушной среды в цехах заводов РТИ существуют два пути: первый - снижение количества выделений летучих веществ, при изготовлении резин, в основном при вулканизации, второй - усиление и рациональное размещение приточно-вытяжной вентиляции. А в идеальном случае - создание «интеллектуальной» вентиляции, т.е. такой системы, при которой автоматически включаются только необходимые в данный момент терминалы.

Наиболее перспективным и осуществимым с современных позиций представляется путь снижения газовыделений и выбросов в атмосферу за счет совершенствования рецептуры и технологии. Так, интенсивность газовыделений можно снизить в десятки раз при быстром охлаждении водой готовых изделий, извлекаемых из горячих пресс-форм. Того же можно достичь и подбором ингредиентов, не выделяющих вредные вещества или выделяющих их в меньших количествах, например заменой серных вулканизующих систем на пероксидные, или, в частности, бифургина при вулканизации БНКС-18 на бисфенольные системы, что снижает количество газовыделений в 100 раз.

Современное состояние сырья для производства резинотехнических изделий.

Улучшение свойств резиновой смеси.

Была разработана новая резиновая смесь повышенной прочности и твердости. С сохранением технологических свойств при изготовлении и экструзии и обеспечением монтажных и эксплуатационных свойств сальников.

Поставленная цель была достигнута, в результате замены резиновой смеси бутодиен - нитрильный каучук на комбинацию бутадиен - стирольного каучука с содержанием 23 -24% связанного стирола и бутадиен - стирольного каучука с содержанием 63 - 64% связанного стирола. Также содержит парафинонафтеновое масло - пластификатор и дополнительно - техническую добавку, включающую смесь насыщенных жирных кислот, безводную смесь жирных кислот.

Полученная резиновая смесь имеет лучшие характеристики повышенную прочность и жесткость, хорошую технологичность при изготовлении.

Резинотехнические изделия, изготовленные из данной резиновой смеси, имеют необходимые монтажные и эксплуатационные свойства. [5]

Пластификация бутадиен - нитрильных каучуков.

Требования к эффективности пластификатора для нитрильных каучуков обусловлены, в первую очередь, необходимостью повышения морозостойкости нитрильных резин, что связанно с концентрационной зависимостью температуры стеклования пластифицированного эластомера. Для большей эффективности пластификатора необходимо, чтобы он имел низкую температуру стеклования. Однако эффективность пластификатора связана и с его термодинамической совместимостью с каучуком, так как при ограниченной совместимости полимера и пластификатора температура стеклования обычно снижается только в пределах диапазона концентраций, в котором полимер и пластификатор смешиваются.

Под эффективностью пластификатора можно также понимать степень его воздействия на механические свойства полимеров. При введение пластификатора в состав резин снижаются их модуль и прочность, увеличиваются разрывные деформации. Это часто связанно с температурной стеклования пластификатора.

Анализ литературных данных позволил предположить, что при постоянстве концентрации пластификатора в системе относительному увеличению модуля и прочности пластифицированного эластомера будет способствовать некоторое ухудшение сродства пластификатора к каучуку за счет ввода в «хороший» пластификатор некоторого количества вещества, плохо совмещающегося с данным каучуком.

Другая возможность повышения модуля пластифицированных полярных каучуков предлагается в работе [10]. Она основана на использовании концентрации сетки межцепных лабильных физических связей. Степень снижения плотности такой сетки при пластификации связанна не только с общей концентрацией пластификатора в системе, но и с концентрацией протоноакцепторных групп в молекуле пластификатора. Использование малополярных веществ в составе пластификаторов снижает концентрацию этих групп, разрушающих межцепные связи, что должно повышать относительное значение модуля пластифицированных полярных каучуков при одинаковой доле пластификатора в системе.

Бутадиен-нитрильные каучуки различной микроструктуры.

В настоящее время ассортимент изделий и материалов, при изготовлении которых используют бутадиен-нитрильные каучуки, насчитывает более сотни тысяч наименований. Доля потребления БНК в промышленности составляет около 10% от общего объема потребления всех синтетических каучуков. Это обусловлено комбинацией маслобензостойкости БНК при относительно невысокой стоимости.

В последнее время в отечественной промышленности вместо сульфональных каучуков типа СКН используют парафиновые каучуки типа БНКС; расширяется ассортимент и увеличивается потребление зарубежных марок БНК.

Несмотря на близкую химическую природу каучуков СКН и БНКС между ними имеется ряд различий, вызывающих необходимость корректировки рецептуры и технологических параметров процесса изготовления резин.

При сравнительном анализе микроструктуры бутадиен-нитрильных каучуков было установлено, что во всех каучуках основную долю звеньев бутадиена составляют звенья 1,4 (около 87-91%), причем в основном транс - 1,4 (около 74-80% от общего числа бутадиеновых звеньев.) Относительная доля транс - 1,4 - звеньев бутадиена несколько растет с увеличением содержания нитрильных групп.

Молекулы бутадиен-нитрильных каучуков, содержащие 1,4 - цис- и 1,4 - транс-звенья бутадиена, имеют различную подвижность и разный уровень межмолекулярного взаимодействия. Энергия межмолекулярного взаимодействия между нитрильными группами в сополимерах, содержащих 1,4 - транс-звенья бутадиена, выше вследствие более плотной упаковки и меньшей локальной подвижности. [24]

Повышение озоностойкости резин на основе бутадиен-нитрильных каучуков.

Локальное протекание термоокислительных процессов в резинах на основе комбинаций каучуков, прежде всего в межфазных областях, определяет необходимость использования технических приемов защиты резин от старения. Ранее основным способом было перенасыщение одного из каучука противостарителем. Технологические принципы определяющие условия постепенного пополнения противостарителем граничных слоев, могут быть использованы не только для неполярных эластомеров, но и для композиций бутадиен-нитрильных каучуков (БНК) с поливинилхлоридном (ПВХ), причем последнему отводится роль насыщенной противостарителем фазы.

Насыщение осуществляли через стадию образования пластизолей ПВХ с последующей их желатинизацией. Желатинизация и аминирование способствуют уменьшению нерационального расхода противостарителя, вызванного высокой скоростью его диффузии в поверхностные слои изделия с последующим испарением.

При изучении озоностойкости вулканизатов бутадиен-нитрильного каучука используют - ПД-1 (ТУ 38-303-31-98 «ПД-1-полимерная противостарительная паста»). В большей степени положительное влияние ПД-1 оказывает на резины в условиях термоокислительного старения. Так, более выражено пролонгирующее действие ПД-1, чем в случае комбинации диафена ФП и нафтама-2. После старения в течение 72 часов изменение свойств вулканизатов примерно одинаково, затем в интервале от 72 до 240 часов в случае смеси диафена ФП и нафтама-2 отставание от ПД-1 в обеспечении защитных функций увеличивается. [16]

Бутадиеннитрилстиролкарбоксилатный каучук СКНС-26-30-1.

Эпоксидные композиции БНК и СКНС хорошо известны. Благодоря высокой полярности БНК каучук совмещается с компонентами эпоксидной композиции, но именно высокая поляризуемость БНК ухудшает электроизоляционные свойства композиций. Снижение содержания связанного нитрила акриловой кислоты (НАК) в каучуке улучшает диэлектрические свойства композиции. Повысить диэлектрические свойства удалось в результате замены части звеньев связанного бутадиена в карбоксил содержащем БНК на звенья связанного стирола. В качестве оптимального варианта был разработан каучук СКН-26-30-1. Каучук получают методом водно-эмульсионной сополимеризации бутадиена, НАК, стирола и метакриловой кислоты. Каучук имеет высокие диэлектрические свойства: диэлектрическая проницаемость при частоте тока 1000 Гц не более 4,5. Резина на основе каучука СКНС-26-30-1 имеет высокую устойчивость к тепловому старению, более высокую, чем у БНК с близким содержанием НАК, устойчивость к набуханию в органических средах, высокую прочность и сопротивление раздиру. [13]

Нитриласт - новые бутадиен-нитрильные каучуки.

ОАО «Воронежсинтезкаучук» по оригинальной технологии приступило к производству нового бутадиен-нитрильного каучука.

В новом процессе получения композиционно-однородных каучуков Нитриласт в качестве эмульгатора используют соли кислот таллового масла, которые не приводят к загрязнению окружающей среды.

Нитриласты в отличии от СКН содержат органические кислоты и их соли, они способствуют определенному распределению наполнителей и других ингредиентов, а также влияют на технологию переработки резиновых смесей.

При использовании каучуков Нитриласт следует учитывать состав и содержание защитной группы в резиновой смеси: в каучуке содержится значительное количество свободных кислот, которые могут взаимодействовать с аминным стабилизатором. Нитриласт имеют преимущество по сравнению с серийно выпускаемыми каучуками, по прочностным свойствам, морозостойкости, динамической выносливости и др. [15]

Использование смеси диафена ФП и ДФФД.

В производстве резиновых изделий для замедления процесса старения используют аминные стабилизаторы - N-изопропил-N-фенил-n-фенилендиамин (диафен ФП) и N, N ^'-дифенил - n - фенилендиамин (ДФФД). Однако данные стабилизаторы имеют ряд недостатков, прежде всего пыление компонентов на подготовительных производствах предприятий резиновой промышленности. Потеря массы стабилизаторов при этом достигает 2%. Ежегодные потери компонентов серных вулканизирующих систем и стабилизаторов от пыления на предприятиях резиновой промышленности составляют несколько десятков тысяч в год.

Существенным недостатком диафенаФП является его неравномерное распределение в резиновой смеси. Это приводит к быстрой миграции стабилизатора на поверхность резиновых изделий с последующим выделением в окружающую среду. При использовании смеси диафена ФП и ДФФД характерен синергетический эффект, что повышает устойчивость резин к озонному старению и снижает миграцию диафена ФП на поверхность резинотехнических изделий.

Молекулы диафена ФП могут длительное время находиться в поверхностном слое резин из-за образования связанных водородными связями полимерных форм с молекулами ДФФД, не способных к миграции на поверхность из-за больших размеров. [21]

Влияние структурности высокопористого печного техуглерода на усиление эластомеров.

В серных вулканизатах переходные слои взаимодействуют между собой с образованием углерод-каучуковых цепочечных структур, а в смоляных вулканизатах с наиритом в качестве активатора вулканизации преобладает сегментальное взаимодействие этих слоев со свободным эластомером среды. Однако с увеличением степени наполнения доля последнего уменьшается вплоть до полного исчезновения в результате связывания углеродной поверхностью, а также в результате окклюдированния в межагргатных пустотах при повышении структурности тех углерода, т.е. при переходе от П36Э к П267-Э и далее к наиболее электропроводящему П399-Э.

В случае резин на основе каучука БНКС-28АМН с 2 мас. ч. серы и 1 мас. ч. сульфенамида Ц максимальная прочность достигается при содержании техуглерода П366-Э или П267-Э 40-60 мас. ч. на 100 мас. ч. каучука. При этом в области высоких наполнений наблюдается второе повышение прочности при снижении относительного удлинения до уровня, характерного для пластмасс (40-80%), что свидетельствует о переходе всего каучука в связанное и окклюдированное состояние. Уникальную способность резин с П399-Э сохранять высокую прочность в широкой области наполнений (от 20 мас. ч. до максимально возможной) можно объяснить значительным снижением доли свободного эластомера, а также соотношения связанного и окклюдированного эластомеров в результате окклюдированния не только в межагрегатных пустотах, но и внутри сферических частиц техуглерода.

Характер влияния структурности высокопористого техуглерода на усиливающий эффект зависит от состава вулканизующей группы. При оптимальной степени наполнения прочность при растяжении серных вулканизатов растет с увеличением степени диспергирования техуглерода, а смоляных - с увеличением количества окклюдированного эластомера со смещением оптимума наполнения в область более высоких значений. В обоих случаях с повышением структурности техуглерода расширяется область оптимального наполнения эластомера. [25]

Новый углеродный наполнитель для технических резин.

В производстве РТИ изучен новый кремнеуглеродистый наполнитель - шунгит, представляющий собой измельченную горную породу типа Ш-Х-К.

Особенности структуры и состава шунгита не позволяют рассматривать его в качестве усиливающего наполнителя. Введение шунгита в состав наполненных техуглеродом резин в отсутствии традиционно применяемых пластифицирующих добавок улучшает перерабатываемость резиновых смесей, повышает их упруго-деформационные и конфекционные свойства. Резиновые смеси наполненные шунгитом характеризуются повышенной скоростью структурирования, что вызывает необходимость корректировки вулканизующей системы в сторону снижения содержания ускорителя вулканизации. Применение нового углеродного наполнителя позволяет снизить каучукосодержание резин при сохранении их качества, что является актуальным в условиях непрерывного роста стоимости полимеров. [26]

Применение полимерной серы находящейся в метастабильном состоянии.

Полимерная сера нашла широкое применение в производстве резинотехнических изделий. Сера принадлежит к веществам, которые в свободном состоянии образуют несколько аллотропных форм с ограниченной термостабильностью. Наиболее распространена полимерная сера или альфа - форма - устойчивые при тобычной температуре прозрачные желтые кристаллы ромбической системы. Ромбическая сера имеет плотность 2070 кг/м3 и температуру плавления 112,8 С; она легко растворяется в сероуглероде и частично в каучуке.

Для введения в резиновые смеси используют серу в тонкодисперсном состоянии.

Молотая сера получается дроблением комовой серы с последующим отвеиванием. Состав и свойства молотой серы не отличаются от состава и свойств комовой серы, из которой она получена.

Однако ее применение в качестве вулканизующего агента вызывает ряд технологических трудностей, связанных с плохой текучестью порошка, повышенным пылеобразованием, способностью накапливать электростатический заряд и неудовлетворительной диспергируемостью в каучуке, что частично устраняется масло наполнением. Повышение технологичности применения полимерной серы, несмотря на тридцатилетнюю практику ее использования, по-прежнему остается актуальной задачей.

Разработан способ получения тонких дисперсий полимерной серы в резиновых смесях, предусматривающий применение вулканизующего агента в метастабильном состоянии. Это особенно актуально при замене компрессионного прессования на литье под давлением. Метастабильное состояние характерно для пересыщенных растворов; полимерная сера после стабилизации и закалки представляет собой пересыщенный раствор в циклооктасере, единственном известном для полимерной серы растворителе.

Известно, что метастабильное состояние термодинамически неустойчиво, но способно достаточно длительно сохраняться во времени. Применительно к полимерной сере это проявляется в том, что она находится в высокоэластическом состоянии в течении 10 суток. Поэтому практически задача тонкого диспергирования значительно упрощается, так как в данном случае речь идет о смешении двух эластомеров. Эксперимент показал, что применение полимерной серы в метастабильном состоянии позволяет получить вулканизаты, не уступающие по физико - механическим характеристикам вулканизатам на основе полимерной серы. При этом исключаются технологические трудности, связанные с эксплуатацией ромбической серы в производстве полимерной серы и с применением вулканизующего агента в порошкообразном виде с высокой степенью помола. [22]

Особенности стабилизации полимерной серы.

Стабилизированная полимерная сера представляет собой не выцветающий агент вулканизации. Ее получают из расплавов циклоокто серы, вводя в них специальные соединения - «стабилизаторы». Эффективный стабилизатор полимерной серы является гексахлор-пара-ксилол (ГХК).

Сера реагирует с ГКХ с образованием производных бензотиофена и хлорсульфанов. Синтез происходит по механизму инициируемой радикальной полимеризации, в качестве инициатора выступают хлорсульфаны.

Схема протекания реакции:

Сера взаимодействует с ГХК с образованием полихлорбензотиафена и хлорсульфанов

CCl _x Cl являются неустойчивыми соединениями и легко распадаются на радикалы

Образовавшиеся по реакции 1 радикалы в момент выделения инициируют процесс полимеризации серы

Обрыв растущих полимерных цепей.

На каждую молекулу полимерной серы приходится в среднем два атома хлора, которые расположены по ее концам. [12]

Стабилизация полимерной серы бромом.

Полимерная сера является, метастабильным аллотроном серы и для ее стабилизации используют достаточно эффективные стабилизаторы, также как галогены или соединения, являющиеся донорами галогенов. Стабилизирующий агент вводят на различных стадиях процесса получения полимерной серы в расплав во время полимеризации или на стадиях закалки и экстракции растворимой серы. В качестве закалочной серы используют природный минеральный раствор хлорида магния (биофит), который содержит около 0,5% бромида магния. Стабилизация полимерной серы происходит ввиду насыщения электронной плотности концевых групп макромолекул. Закалку расплава проводят при температуре ниже 0 ^оС. В результате получают полимерную серу с выходом 40-45%. После экстракции растворителем выделяют термостабильный продукт, содержащий более 98% полимерной серы. [27]

Микрокапсулированная сера - заменитель полимерной серы.

Микрокапсулированние ромбической серы позволяет предотвратить выцветание серы на поверхности резиновых заготовок. Микрокапсулированную серу получают путем заключения ромбической серы в полимерную оболочку. Оптимальное содержание полимера в оболочке, обеспечивающее замедление выцветания серы на поверхность резиновых смесей. Испытания показали, что резиновые смеси и вулканизаты, содержащие микрокапсулярную серу, практически не уступают эталону по всему комплексу свойств: конфекционным свойствам, клейкости, физико-механическим показателям. [23]

Композиционные эластомеры.

С целью получения каучуков нового типа применяются как специальные каталитические системы так и непосредственное смешение растворов полимеров с образованием вулканизующих композиций нового состава.

Большой интерес представляет СКД - 16, являющийся смесью эластомеров, полученных в присутствии титанового (СКД-1) и лактаноидного (СКД-6) катализаторов. Вулканизаты на основе СКД-16 обладают более высокими прочностными показателями. Кроме того, СКД-16 характеризуется повышенным содержанием цис - 1,4 - звеньев по сравнению с СКД-1, которое может быть согласованно с каждым конкретным потребителем. Смешение растворов двух цис - 1,4 - полубутадиенов позволяет решить проблемы понижения морозостойкости, высокой пластичности, характерные для СКД-6. [17]

Новые пластификаторы для резин на основе полярных каучуков.

ДАЭНДК - смесь сложных эфиров, полученных переэтерификацией диметиловых эфиров, низших дикарбоновых кислот С₄ - С₆ (адипиновой, глутаровой, янтарной) со смесью спиртов С₁ - С₂₀;

ТХЭФ - трихлорэтилфосфат;

ЭДОС - смесьдиоксановых спиртов и их высококипящих эфиров;

ДБЭА - дибутоксиэтиладипинат;

ПЭФ-1 - смесь монофениловых эфиров полиэтиленгликоля (мол. масса 140-190).

Установлено, что при смешение с каучуками новые продукты не вызывают технологических осложнений, не ухудшают технологичность резиновых смесей при их переработки. Пластификаторы ТХЭФ и ПЭФ-1 в большей мере влияют на кинетику вулканизации, чем другие пластификаторы; эти пластификаторы несколько повышают физико-механические показатели смесей и практически не влияют на изменение свойств вулканизатов под воздействием повышенных температур и агрессивных жидкостей. Морозостойкость вулканизатов, содержащих ДАЭНДК, сохраняется на уровне резин, содержащих ДБС, а для резин, включающих остальные пластификаторы, сохраняется на уровне вулканизатов, содержащих ДБФ, или несколько снижается. Использование ПЭФ-1 уменьшается индукционный период вулканизации резиновых смесей на основе БНК. [18]

4. Состав резиновой смеси

техническая резина каучук пластина

Основой любой резины служит каучук натуральный или синтетический, который и определяет основные свойства резинового материала.

Синтетический каучук в промышленном масштабе впервые получен в 1931 году в СССР по способу Лебедева. На полузаводской установке было получено 260 кг синтетического каучука из дивинила, а в 1932 году впервые в 1932 году впервые в мире осуществлен его промышленный синтез. В Германии каучук был синтезирован в 1936-1937 годах, а в США - в 1942 году.

Натуральный каучук (НК) является полимером изопрена (С5Н8)n. Он растворяется в жирных и ароматических растворителях (бензине, бензоле, сероуглероде и др.), образуя вязкие растворы, применяемые в качестве клеев. При нагреве выше 80-1000С каучук становится пластичным и при 2000С начинает разлагаться. При температуре -700С НК становится хрупким. Обычно НК аморфен, однако при длительном хранении возможна его кристаллизация. Для получения резины НК вулканизуют серой. Резины на основе НК отличаются высокой эластичностью, прочностью, водо- и газонепроницаемостью, высокими электроизоляционными свойствами. [5]