Основой производства каучука является

вулканизация. Вулканизация, заключительный этап производственного процесса, формирует физико-механические свойства резины. Горячая вулканизация проводится в котлах, вулканизационных прессах, пресс-контейнерах (рис. 17), машинах и вулканизаторах непрерывного действия под давлением в четко определенном диапазоне температур 130 — 150 о С. Вулканизующим агентом может быть горячий воздух, пар, горячая вода, расплавленная соль. Основными параметрами вулканизации являются время — зависит от состава сырой резины, температуры вулканизации, формы изделий, типа вулканизующей среды и способа нагрева.

Список тематических статей

Каждый человек в той или иной степени соприкасался с резиной в своей жизни, чаще всего с детства. Резина — это эластичное вещество, которое получается после реакции вулканизации как натурального, так и синтетического каучука. Резина, также известная как ‘вулканизат’, представляет собой эластомер, имеющий трехмерную, сшитую структуру, образованную путем сшивания макромолекул каучука химическими связями различной природы.

Как упоминалось выше, резина по своей природе является эластомером, что означает, что в отличие от обычных пластмасс, она способна возвращаться к своей первоначальной форме и размеру после снятия нагрузки.

Поиск

Резина в современной промышленности в основном создается путем вулканизации резиновых смесей, которые имеют довольно сложный состав. Основным ингредиентом и основой будущей резины является каучук, который может составлять до 60 процентов состава. Другие ингредиенты включают вулканизаторы, ускорители, активаторы, наполнители, антислеживающие агенты и пластификаторы. В дополнение к этим основным ингредиентам в состав могут быть добавлены другие химические вещества: регенераторы, модификаторы, красители, порофоры, ароматизаторы и т.д. Вся резиновая смесь может состоять из 20-30 веществ.

Конкретный каучук, который будет составлять основу данной резины, и другие компоненты смеси выбираются исходя из назначения, условий эксплуатации и других требований к резиновому изделию. Свойства изделия зависят от процесса, который будет использоваться для переработки, а также от экономических и других факторов.

Процесс производства изделий из рассматриваемого материала включает смешивание каучука с другими компонентами резиновой смеси в смесителе или путем вальцевания, получение полуфабрикатов, резку, сборку и другую последующую обработку, а также последующую вулканизацию изделий. Полуфабрикаты могут представлять собой экструдированные профили (аналогично экструзии пластмасс); каландрированные листы; прорезиненные ткани; корд и т.д. Прямая вулканизация происходит в реакторах периодического действия, таких как прессы, котлы, циклические автоклавы или автоклавы непрерывного действия, такие как туннели, барабаны и т.д.

Благодаря высокой пластичности материала партии, размеры и форма заготовки формируются и корректируются в процессе вулканизации. Вулканизационные прессы, как и машины для литья под давлением, широко используются в этом процессе. В этих процессах вулканизация и вулканизация совмещены в одной технологической операции. Основным вулканизующим агентом для каучуков является элементарная сера, которая обычно добавляется в количестве нескольких процентов по весу смеси. Смеси, содержащие от 30 до 50 процентов серы, дают эбонитовые изделия или заготовки.

Состав каучуков

Каучуки представляют собой сложную смесь различных компонентов, каждый из которых играет определенную роль в формировании их свойств (рис. 6). Основой каучука является каучук. Основным вулканизирующим агентом является сера.

Рис. 6 Составные части каучука

Вулканизующие агенты (оксиды серы, цинка или магния) принимают непосредственное участие в образовании (оксиды серы, цинка или магния) принимают непосредственное участие в образовании поперечных связей между макромолекулами. Каучук может содержать от 7 до 30 %.

Наполнители В зависимости от их воздействия на десны, они делятся на активныерезинообразующие, которые увеличивают твердость и прочность резины и тем самым повышают ее износостойкость, и инертныекоторые добавляются в состав резины для удешевления ее стоимости.

Пластификаторы Присутствуют в каучуках (8 — 30%), облегчают их переработку, повышают эластичность и морозостойкость.

Антиоксиданты Замедляют процесс старения резин, препятствуя присоединению кислорода. Кислород способствует разрушению макромолекул каучука, что приводит к потере эластичности, хрупкости и появлению сети трещин на поверхности.

Красители выполняют не только декоративную функцию, но и замедляют световое старение, поглощая коротковолновую часть света. Наиболее распространенные сорта натурального каучука — янтарного и светлого цвета.

Обычная классификация и номенклатура синтетических каучуков по. мономераммономерам, используемым при их производстве (изопрен, бутадиен, бутадиен-стирол и др.), или по характерной группировке (атомов) в основной цепи или боковых группах (например, полисульфид, уретан, силиконоргии), фторкаучуки.

Получение и применение каучуков

Синтетические каучуки более широко используются в производстве резины и характеризуются разнообразными свойствами. Синтетические каучукиСинтетические каучуки перерабатывают из спирта, сырой нефти, попутных нефтяных газов, природного газа и др. (рис. 7).

Рис. 7 Схема производства синтетических каучуков

СКБ — Бутадиеновый каучук более широко используется в производстве специальных каучуков (рис. 8).

Рис. 8 Прокладки — гибкие с трубчатым или другим сечением

SKS — Стирол-бутадиеновый каучук. Каучук СКС-30стирол-бутадиеновый каучук — наиболее универсальный и распространенный, используется в производстве автомобильных шин, резиновых шлангов и других резинотехнических изделий (рис. 9). Каучук СКС характеризуется высокой морозостойкостью (до -77°C).

SKI — изопреновый каучук. В промышленном масштабе производятся следующие каучуки СКИ-3 для производства шин и амортизаторов; СКИ-3Д — для производства электроизоляционных резин; СКИ-3В — для вакуумной технологии (рис. 10).

Рис. 10 Вакуумный выключатель (а), электрозащитные перчатки (б)

SKN — нитрильный каучук. В зависимости от содержания акриловой кислоты бутадиен-нитрильные каучуки можно разделить на следующие марки СКН-18, СКН-26, СКН-40. Они устойчивы к воздействию бензина и нефтяных масел. Эти резины производятся на основе SKN используются для производства резин для топливных и масляных шлангов, прокладок и мягких уплотнений для топливных баков (рис. 11).

Свойства каучука

Каучук — это универсальный материал, обладающий следующими свойствами:

1. Высокая эластичность — способность выдерживать большие обратные деформации в широком диапазоне температур.
2. Гибкость и стабильность формы при малых деформациях.
3. Аморфность — легко деформируется при низком давлении.
4. Относительно мягкий.
5. Плохо впитывает воду.
6. Твердость и долговечность.
7. В зависимости от типа каучука, резина может характеризоваться стойкостью к воде, маслу, бензину, термической и химической стойкостью, стойкостью к ионизирующему излучению и свету.

Со временем резина теряет свои свойства и теряет форму, что проявляется в виде износа и потери прочности. Срок службы резиновых изделий зависит от условий эксплуатации и может составлять от нескольких дней до нескольких лет. Даже при длительном хранении резина стареет и приходит в негодность.

Производство резины

Резина производится путем вулканизации каучука с компаундами. Каучук обычно составляет 20-60% от массы переработки. Другие ингредиенты резиновой смеси включают наполнители, вулканизующие агенты, ускорители, пластификаторы, антислеживающие агенты. В компаунд также могут быть добавлены красители, отдушки, модификаторы, антипирены и другие компоненты. Сочетание компонентов определяется требуемыми свойствами, условиями эксплуатации, технологией использования готового резинового изделия и экономическими расчетами. Так создается высококачественная резина.

Из чего состоят промежуточные резиновые смеси? Для этого каучук смешивают с другими ингредиентами в специальных смесителях или вальцах, из которых получают полуфабрикаты, которые затем режут и пилят. В производственном цикле используются прессы, автоклавы, барабанные вулканизаторы и туннельные вулканизаторы. Резиновой смеси придается высокая степень пластичности, чтобы придать готовому изделию окончательную форму.

Состав определяет свойства обеих смесей.

Каучук химически нерастворим в воде, ацетоне. При комнатной температуре она вступает в реакцию с кислородом и начинает ‘стареть’. — Она теряет свою прочность и эластичность. Разлагается при температуре выше 2000С.

Поскольку резина является ‘модифицированным’ каучуком, она лишена его недостатков. При его производстве используются ‘добавки’, придающие ему необходимые свойства:

• Устойчивость к кислотам.
• Устойчивость к агрессивным условиям окружающей среды.
• Устойчивость к сильным окислителям, включая озон.
• Устойчивость к высоким температурам и т.д.

Резина представляет собой ‘сшитое’ высокомолекулярное соединение и может расширяться под воздействием внешних сил и возвращаться в исходное состояние. Макромолекулы каучука не способны кристаллизоваться и не плавятся при воздействии тепла. Поэтому каучук является более универсальным материалом, чем резина. Но это и логично. Каучук является сырьем для производства резины и является основой для получения материала с запланированными свойствами.

Основные отличия каучука от резины

Каучук — это полимер, который можно получить двумя способами — извлечь из ‘кишок природы’ или синтезировать из более простых соединений.

Каучук — это синтетический полимер. Каучук можно использовать в довольно широком диапазоне температур, в то время как резина портится при нагревании и охлаждении. Резина — эластичный материал. Она легко деформируется и быстро возвращается к своей первоначальной форме.

Резина окисляется под воздействием кислорода воздуха, поэтому она быстро ‘стареет’. Каучук, с другой стороны, производится с заранее заданными свойствами, не боится кислорода воздуха, и существуют соединения, устойчивые к сильным окислителям.

Таким образом, каучук и резина образуют своеобразную ‘резиновую пищевую цепочку’. Каучук встречается в природе, добывается человеком и перерабатывается в резину, а резина используется для изготовления обуви, шин, ковриков и многих других полезных вещей для жителей нашей планеты. Попробуйте убрать из нашей жизни только автомобильные шины, и мир столкнется с транспортным коллапсом.

В заключение хочу сказать, что нельзя утверждать, что каучук лучше резины, что он прочнее и гибче. Да, она обладает лучшими свойствами, но обязана ими каучуку. Если бы резина, как химическое соединение, не вступала в реакцию с улучшителями резины, то не было бы создано нового соединения. Другими словами, можно сделать вывод о двух основных преимуществах:

Каучук — это реактивное соединение, полученное из недр природы, которое является сырьем для производства резины. Каучук — это высокоэластичный, коррозионностойкий и широко используемый полимер.

Производство резиновых изделий

Прорезиненные ткани изготавливаются из льняной, хлопчатобумажной или синтетической ткани путем пропитки резиновым клеем (специальной резиновой смесью, растворенной в бензине, бензоле или другом подходящем летучем органическом растворителе). После испарения растворителя получается прорезиненная ткань.

Для производства резиновых труб и прокладок с различными профилями сырая резина подается через шприцевую машину (экструдер), в которой нагретая (до 100-110°) смесь продавливается через профилирующую головку. В результате получается профиль или трубка, которая вулканизируется либо в вулканизационном автоклаве при повышенном давлении, либо в вулканизационной ‘трубе’ при нормальном давлении в циркулирующем горячем воздухе или в расплавленных солях.

Производство рукавов из каучуковой резины, армированных оплеткой из волокон или проволоки, осуществляется следующим образом: из каландрированной резиновой смеси нарезаются полосы и накладываются на металлическую оправку, внешний диаметр которой равен внутреннему диаметру изготавливаемых рукавов. Края полос смазываются резиновым клеем и сворачиваются в рулон, затем укладывается один или несколько парных слоев ткани или плетеной металлической проволоки, смазываются резиновым клеем, сверху укладывается еще один слой резины. Затем собранная заготовка обвязывается увлажненным бинтом и вулканизируется в автоклаве.

Производство автомобильных шин

Внутренние трубки для автомобильных шин изготавливаются из резиновых трубок, которые выдавливаются или склеиваются вдоль трубки. Существует два метода производства камер: формованный и дорн. Дорновые камеры вулканизируются на металлических или изогнутых оправках. Эти камеры имеют один или два поперечных шва. Камеры вулканизируются на стыке после изготовления шва. Камеры вулканизируются в индивидуальных вулканизаторах, оснащенных автоматическим регулятором температуры. После вулканизации в камеры помещается молотый тальк для предотвращения слипания стенок оболочки.

Хранение резиновых изделий

Темплаги, пробники хранятся в подвешенном состоянии на съемных вешалках под крышкой шкафа. Резиновые грелки, наколенники и пузыри со льдом хранятся слегка надутыми. Съемные резиновые части оборудования должны храниться отдельно. Гибкие катетеры, перчатки, бусы, резиновые бинты, подушечки пальцев должны храниться в герметичных коробках с молотым тальком. Резиновые бинты должны быть посыпаны тальком со всех сторон и храниться свернутыми. Шкафы для резиновых изделий должны иметь плотно закрывающиеся дверцы и гладкие внутренние поверхности.

Прорезиненную ткань в рулонах, горизонтально подвешенную на стеллажах, можно хранить отдельно. Ее можно хранить на полках, уложенных не более чем в 5 рядов. Гибкие лакированные бужи, катетеры, зонды следует хранить в сухом месте. Изделия выбрасывают, если они становятся липкими и мягкими.

Если резиновые перчатки теряют эластичность, их помещают в теплый 5% раствор аммиака на 15 минут, затем разминают и помещают в 5% раствор глицерина с водой при температуре 40-50°C на 15 минут.