Резинотехническое производство и его роль реферат
Обновлено: 08.07.2024
Уникальные конструкционные свойства резины предопределили столь широкое ее применение в самых различных отраслях хозяйства и в быту, что по уровню развития резиновой промышленности в стране можно судить о состоянии ее тяжелой индустрии (и прежде всего - машиностроительных отраслей). Чем сложнее и совершеннее техническое устройство, тем больше в нем использовано резиновых деталей. Так, в автомобиле типа "Камаз" применяется более 1000 резиновых изделий, в современном самолете - 10-12 тыс., морском судне - до 30 тыс., АЭС - 50 тыс.
Применяются РТИ практически во всех отраслях народного хозяйства и в быту. Научно - технический прогресс в ведущих отраслях промышленности - угольной, нефтяной, автотракторной, судостроительной, электротехнической и других - во многом зависит от достижений в области создания резинотехнических изделий. К резиновой промышленности относятся производства шин, резинотехнических и асбестотехнических изделий, резиновой обуви, изделий народного потребления, шиноремонтные.
Резиновая промышленность.
Отличительной особенностью производства РТИ является чрезвычайно широкий ассортимент (около 100 тыс. наименований), поскольку изделия находят применение практически во всех сферах деятельности современного общества. В связи с быстро растущими требованиями к РТИ решается комплекс сложнейших научно - технических задач, включающий наряду с использованием новых полимеров разработку специфических способов создания эластомерных композиционных материалов, высокомеханизированных и автоматизированных процессов, более совершенных конструкций и методов продления срока службы изделий путем дополнительной обработки.
В настоящее время в СНГ резинотехнические изделия выпускают около 50 специализированных предприятий, при этом относительно новые заводы (Анрен, Балаково, Барнаул, Караганда), используют современную технологию и оборудование, на остальных заводах проводятся реконструкция и модернизация отдельных производств.
Резиновая промышленность страны дважды (в гражданскую и Великую отечественную войны) разрушалась практически до нуля и затем в короткие сроки восстанавливалась. Однако состояние машиностроительного комплекса не давало возможности оснастить заводы наиболее прогрессивным и производительным оборудованием. Практикуемые закупки передового импортного оборудования и технологий позволяли выйти на мировой уровень, но не превзойти его.
Особенностью резиновой промышленности является высокая стоимость применяемого сырья, чаще всего являющегося продуктом других отраслей химической и нефтехимической индустрии. Доля труда сотрудников самой резиновой промышленности в себестоимости важнейших изделий составляет всего 6-7%. Поэтому огромное значение имеют экономия сырья и материалов, разработка безотходных технологий, продление сроков эксплуатации изделий.
Основные пути совершенствования резиновых изделий.
Развитие современной резиновой промышленности характеризуется следующими основными особенностями:
- расширением областей применения и ассортимента резиновых изделий
- ужесточение условий эксплуатации изделий (температуры, нагрузки, скорости, агрессивные среды и т.д.)
- стремление использовать наиболее дешевые и доступные армирующие материалы, каучуки и ингредиенты при невозможности беспредельного увеличения их ассортимента
- необходимостью снижения материалоемкости изделий и трудоемкости их изготовления
- требованиями охраны здоровья и защиты окружающей среды
Очевидно, что одновременное выполнение всех этих требований невозможно, и реальное решение всегда является компромиссным. Особенно резко стоимость изделий возрастает при их создании для предельных условий эксплуатации - для работы в условиях сильно агрессивных сред, при температурах выше 250 градусов или ниже минус 100 градусов, так как для этого требуются очень дорогие каучуки и химические добавки. Хотя стоимость комплектующих резиновых изделий в сравнении со стоимостью машин и механизмов, в которых они используются, обычно невелика, трудность замены резиновых деталей часто так высока, что для потребителя их долговечность является основным показателем. Для резиновой промышленности это оборачивается увеличением трудоемкости, снижением рентабельности, так как стоимость переработки составляет небольшую долю стоимости изделий.
Физико - химические основы вулканизации.
Основой резины является каучук или каучукоподобный полимерный материал. Слово каучук в переводе означает "слезы дерева", поэтому этот термин справедлив только для натурального каучука. Появление синтетического каучука, а также композиционных материалов со свойствами, похожими на свойства натурального каучука, позволило использовать для их обозначения более широкий термин - эластомеры.
Прежде, чем получить изделие из эластомера, необходимо изготовить композицию на его основе, включающую ряд веществ - ингредиентов, придающих готовому изделию определенные свойства. В эластомерной композиции макромолекулы, представляющие длинные полимерные цепи, могут перемещаться друг относительно друга, и поэтому изделие из такой композиции не может длительно сохранять приданную ему форму, особенно при воздействии напряжений, теплоты, растворителей и т.д. Для получения технически ценного материала - резины необходимо зафиксировать положение макромолекул. С технической точки зрения это означает процесс, в результате которого пластичная резиновая смесь переходит в эластичную резину, получивший название вулканизация.
Вулканизация является результатом физико - химических процессов, основной из которых - соединение макромолекул каучука друг с другом поперечными связями вследствие протекания химических реакций или физических процессов. Одновременно термин "вулканизация" подразумевает не только процесс образования поперечных связей (называемый также сшиванием или структурированием), но и способ его осуществления. В ходе вулканизации принципиально меняются свойства материала, причем наиболее сильно - эластические свойства, модуль, твердость, прочность, устойчивость к набуханию и т.д.
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. 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. 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:
1. Расширение областей применения и ассортимента резиновых изделий.
2. Ужесточением условий эксплуатации изделий (температуры, нагрузки, скорости, агрессивные среды и др.).
3. Стремление использовать наиболее дешевые и доступные армирующие материалы, каучук, ингредиенты, при невозможности беспредельного увеличения ассортимента.
4. Необходимость снижения материалоемкости изделий и трудоемкости их ассортимента.
5. 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:
1. Унификация и стандартизация резиновых смесей, конструкции и размеров изделия, разделение крупносерийного и мелкосерийного производства.
2. Расширение ассортимента специальных химикатов - добавок для облегчения обработки смесей и создание резин с улучшенными свойствами из имеющихся каучуков.
3. 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.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.
Свойства,область применения.
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. 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.К продукции из резинотехнических изделий относят асбестотехнические изделия, паронит, полимеры, изоленту, а также различные виды резинотехнических изделий, таких как ремни, рукава резиновые, техпластину.
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:
·техпластина повышенной твердости.
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:
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).
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.
Методы получения РТИ.
Основные стадии при производстве резинотехнических изделий состоят из:подготовка каучука и ингредиентов- смешениешприцевание резиновой смеси для получения заготовоквулканизация 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. 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. 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 - 170ºС) и давление. После вулканизации давление снижается и ключ в байонетном затворе поворачивается, при этом стержень вынимается из колец и днище открывается.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. 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 100ºС,%, температурный предел хрупкости, стойкость к озонному старению при 50ºС 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 100ºС в течение 72ч
Характеристика разновидностей резиновых изделий. Показатели, определяющие качество синтетического каучука. Износостойкие, маслобензостойкие, морозостойкие, теплостойкие специальные резины. Вулканизированные резиновые детали. Государственные стандарты.
Краткое сожержание материала:
Натуральный каучук (НК) получают из растений - так называемых каучуконосов. Натуральный каучук легко растворяется в воде. При нагреве до температуры 90°С каучук размягчается, становится липким, при температуре ниже нуля приобретает твердость и хрупкость [2].
Конструкция автомобиля включает в себя большое количество изделий из резины. Благодаря высокой упругости и способности поглощать вибрации и ударные нагрузки, изделия из резины являются незаменимым материалом в автомобилестроении. Кроме перечисленных свойств резина обладает и рядом других положительных качеств: сравнительно высокими показателями прочности, сопротивлением к износу и, что особенно важно - эластичностью, т.е. способностью восстанавливать первоначальную форму после прекращения действия сил, вызывающих деформацию [1].
Компании, изготавливающие РТИ (резинотехнические изделия), серьезно подходят к вопросам партнерства с предприятиями автомобильной промышленности, ведь резинотехника в автомобилях -- далеко не маловажная деталь.
Производители РТИ стремятся выделиться среди сильной конкуренции и разрабатывают для привлечения покупателей новые виды продукции. К примеру, наиболее востребованными запчастями для автолюбителей являются манжеты и сальники, которые незамедлительно нужно менять, когда в транспортном средстве что-либо подтекает. Это недорогие, но довольно важные детали машины, неисправностями которых не следует пренебрегать. Изношенные запчасти поменять несложно, главное, чтобы они были в наличии.
И еще важно отметить, что сальники, которые изготавливают отечественные производители, лучше не использовать для машин иностранного производства, так как качество резины не позволяет автомобилям проехать без ремонта даже десять тысяч километров.
Следует отметить, что само производство РТИ -- достаточно сложный процесс. Правильная подготовка материалов, обработка сырой резины, а также специальных резиновых смесей для отдельных видов изделий -- составляет основу длительного производственного процесса. Высокая точность, которая требуется при изготовлении деталей, имеет определяющее значение. Все производители РТИ стремятся довести качество своих изделий до достойного уровня [7].
Бурное развитие техники не могло ограничиться использованием только натурального каучука и привело к созданию синтетических (искусственных) каучуков (СК). Промышленность различных стран производит чрезвычайно разнообразные синтетические каучуко-подобные материалы. Исходным сырьем для получения каучука являются: этиловый спирт, ацетилен, бутан, этилен, бензол, изобутилен, некоторые галогенпроизводные углеродов и др. При полимеризации мономеров (дивинил, стирол, хлоропрен, хлористый винил и т.п.) получаются синтетические каучуки. При сравнительно большой прочности натуральный каучук значительно уступает синтетическом по морозостойкости и стойкости против воздействия растворителей. Свойства резины в основном зависят от каучуков, входящих в ее состав. Качество синтетического каучука определяет стойкость резины к растворителям, к атмосферному воздействию, кислороду, агрессивным средам, теплостойкость, морозостойкость, упругость и эластичность, клейкость растворов резиновых смесей и другие свойства металла.
По назначению резины подразделяются на резины общего и специального назначения. В группу резин общего назначения входят синтетические каучуки: бутадиеновый (СКВ), бутадиен-стирольный (СКС), изопреновый (СКИ), дивинильный (СКД). Изопреновый синтетический каучук по химическому составу наиболее близок к натуральному и обладает высокой клейкостью. Каучук СКД не уступает натуральному по эластичности и превосходит его по сопротивлению истиранию. Основной недостаток СКД состоит в низкой его клейкости. С учетом этого, при производстве шин применяют смесь СКД и СКИ(СКИ-З).
Специальные резины подразделяются на несколько видов: износостойкие, маслобензостойкие, морозостойкие, теплостойкие и др. [2].
2. Способ получения
Процесс изготовления резины и резиновых деталей состоит из приготовления сырой резиновой смеси, получения из нее полуфабрикатов или деталей и их вулканизации.
Технологический процесс включает в себя следующие операции: вальцевание, каландрирование, получение заготовок, формование и вулканизацию, обработку готовых деталей.
Для приготовления сырой резины каучук разрезают на куски и пропускают через вальцы для придания пластичности. Затем, в специальных смесителях каучук смешивают с порошкообразными компонентами, входящими в состав резины (вулканизирующие вещества, наполнители, ускорители вулканизации и т.д.), вводя их в резиновую смесь точно по весовой дозировке. Перемешивание можно производить и на вальцах. Таким образом, получают однородную, пластичную и малоупругую массу -- сырую резину. Она легко формуется, растворяется в органических растворителях и при нагревании становится клейкой.
Провальцованная резиновая смесь поступает на каландр для получения листов заданной толщины - процесс получения листовой резины. Из каландрованных листов заготовки деталей получают вырезкой по шаблонам, вырубкой штанцевыми ножами, формированием на шприцмашине.
Для изготовления резиновых деталей формовым способом используются гидравлические вулканизационные прессы с электрообогревом. Прессование производят в пресс-формах методами прямого и литьевого прессования. Литье под давлением применяют для изготовления деталей сложной конфигурации. Детали, изготовленные литьем под давлением, имеют повышенную вибростойкость и хорошо воспринимают знакопеременные нагрузки.
Формование резин имеет много общего с формованием отвердевающих пластических масс, однако есть и некоторые отличия. Вследствие высокой пластичности резиновых смесей для заполнения форм, даже сложной конфигурации, не требуется давление выше 5 МПа (50 кгс/см2). В большинстве случаев изделия формуют под давлением 1--2 МПа (10--20 кгс/см2).
Для получения высокоэластичных прочных изделий (покрышек, трансмиссионных лент, ремней, рукавов) резиновую смесь наносят на высокопрочные ткани (корд, белтинг) из хлопчатобумажного волокна, полиамидного или полиэфирного волокна. Для сцепления резины с тканью применяют способы напрессовывания или пропитывания. В первом случае тонкие листы каландрованной сырой резины на специальных дополнительных дублировочных каландрах напрессовывают на ткань. Во втором случае ткань пропитывают раствором резиновой смеси (резиновым клеем) и сушат для удаления растворителя. Прорезиненную ткань раскраивают, собирают в пакеты и прессуют в изделия.
Любой процесс формования заканчивается процессом вулканизации. Каучук состоит из линейных молекул. При нагревании с серой (вулканизации) происходит укрупнение молекул и образование сетчатой структуры молекул, при этом каучук превращается в резину. В резине кроме линейных есть и трехмерные молекулы.
Усложнение и укрупнение молекул приводит к тому, что вещество приобретает упругость, не снижая эластичности, а кроме того, и стойкость к температурным и химическим воздействиям. Резина примерно на одну треть состоит из сажи, которая создает кристалличность строения вещества, увеличивает его прочность.
Вулканизацию осуществляют с нагревом и без нагрева. Длительность и температура вулканизации определяются рецептурой резиновой смеси (типом каучука и эффективностью введенного ускорителя); но обычно вулканизацию проводят при температуре 120-150.
При формировании деталей вулканизация их производится в пресс-формах на вулканизационных гидравлических прессах с паровым или электрическим обогревом. Формовой метод вулканизации дает более плотную, однородную структуру, более точные размеры и более чистую поверхность резинового изделия. При невозможности вулканизации в пресс-форме особенно изделий, полученных на шприц-машине накатыванием и дублированием, вулканизацию проводят в вулканизационном котле.
Почти все синтетические каучуки получают методом эмульсионной полимеризации в водных средах. Образующийся в этих условиях полимер получается с частицами, близкими к размерам коллоидных частиц. В присутствии специально вводимых веществ (эмульгаторов) частицы полимеров образуют устойчивую эмульсию полимера в воде, которая называется латексом.
В настоящее время выпускается большое количество латексов, из которых непосредственно можно изготовлять резиновые изделия. Они применяются для получения фрикционных изделий, для пропитки корда, для изготовления абразивных шлифовальных камней, резиновых нитей, волосяных эластичных подушек, маканых изделий (перчатки, шары-пилоты), толстостенных изделий, для замены клеев латексными пастами, для получения резиновых пеноматериалов.
Для получения резиновых изделий толщиной не.
Практическое применение жидкой резины
Современные решения по гидроизоляции и защите от коррозии. Технология изготовления жидкой резины. Ограничения напыляемых жидких битумных мембран. Осно.
Резина и ее применение в энергетике
Понятие и общая характеристика резины, физические и потребительские свойства данного материала. Способы и методы, основные этапы получения, сферы и пр.
Резины
Физико-механические свойства каучуков. Классификация резин, маркировка, ее хранение и применение. Ингредиенты, добавляемые при производстве резины и и.
Экологические аспекты строительства дорожного полотна с добавлением резины
Статистика образования шинных отходов. Экологические аспекты утильных автошин, в которых содержится больше канцерогенных веществ, чем в выхлопных газа.
Разработка цеха производства резинотехнических изделий для автомобильного транспорта из резины на основе СКИ-3
Резины на основе изопреновых каучуков. Конструктивные особенности многогнездовых пресс-форм для прямого прессования резины. Расчет количества необходи.
Технология резинового производства включает переработку каучука и изготовление резиновых изделий. Резина — продукт вулканизации каучука, поэтому история развития производства резиновых изделий начинается со времени открытия способа вулканизации каучука, т. е. с 1839 г.; особенно быстро оно начало развиваться с конца XIX столетия одновременно с развитием машиностроения и в первую очередь автомобилестроения.
Каучук стал известен человечеству значительно позднее, чем медь, бронза, железо. Первое знакомство европейцев с каучуком относится к концу XV столетия. Достаточно подробные сведения о получении, свойствах и применении каучука появились только в конце первой половины XVIII века после экспедиции французской Академии наук в Южную Америку. Участники экспедиции установили, что каучук получается из млечного сока тропического дерева, названного бразильской гевеей. Каучук в виде млечного сока использовался местным населением для пропитки тканей, изготовления водонепроницаемой обуви и сосудов для хранения жидкостей.
Применение такого каучука в европейских странах оказалось невозможным, так как еще не были известны методы предотвращения самопроизвольного свертывания млечного сока и выделения из него каучука.
В XVIII столетии были найдены растворители каучуков, после чего начали применять растворы каучука для пропитки тканей и изготовления из него других изделий.
В 1826 г. был открыт способ пластикации натурального каучука. В результате механической обработки на валковых машинах каучук приобретает пластичность и способность формоваться. Позднее стали смешивать каучук, предварительно приведенный в пластичное состояние, с различными порошкообразными веществами для уменьшения поверхностной липкости и экономии каучука при изготовлении из него изделий (прокладок, трубок, водонепроницаемой обуви, плащей).
Изделия из каучука, которые выпускались в то время, были мало пригодны для применения вследствие их липкости.
В 1839 г. был открыт способ вулканизации каучука путем нагревания его смеси с серой. В результате вулканизации коренным образом изменяются свойства каучука: повышается его прочность и эластичность, он становится более стойким к действию различных растворителей, повышается стойкость к нагреванию и изменению температуры, каучук теряет липкость.
В 1932 г. вступил в строй действующих предприятий Ярославский резино-асбестовый комбинат, в состав которого входили крупнейший в Европе шинный завод, завод резиновых технических изделий, регенератный завод, асбестовый завод и ряд других вспомогательных производств. Резиновая промышленность постепенно превращалась в передовую отрасль промышленности. На заводах резиновой обуви была введена конвейерная сборка галош и механизированы различные мелкие трудоемкие операции; на шинных заводах стал применяться полуплоский метод сборки покрышек, что
привело к значительному повышению производительности труда и улучшению условий труда сборщиков. Было механизировано производство приводных ремней, транспортерных лент, резиновых рукавов и т. п.
Изменился и ассортимент выпускаемых резиновых изделий. Резиновая промышленность становится составной частью тяжелой промышленности, так как основная масса изделий из резины стала поставляться предприятиям машиностроения для комплектования автомобилей, станков, оборудования, тогда как раньше главную массу продукции резиновой промышленности составляла резиновая обувь.
В 1932 г. было организовано промышленное производство синтетического каучука и начался период освоения его резиновой промышленностью. Эта задача была успешно решена, и натуральный каучук постепенно заменялся синтетическим натрий-бутадиеновым.
Объем выработки синтетических каучуков отечественной промышленностью с 1932 года непрерывно возрастал, наряду с этим расширялся их ассортимент.
В связи с ростом отечественного машиностроения к резиновым изделиям предъявляются все возрастающие требования. Возникла необходимость в организации производства синтетических каучуков, обладающих морозостойкостью, масло- и теплостойкостью, стойкостью к агрессивным средам. Эта задача была успешно разрешена. Было организовано производство маслостойких хлоропренового и бутадиен-нитрил ьного каучуков, бутилкаучука, обладающего высокой газонепроницаемостью и другими ценными качествами, теплостойкого силоксанового каучука, акриловых каучуков, стойких к действию горячих масел, озона и солнечного света, износостойких и прочных уретановых каучуков, хлорсульфированного полиэтилена (ХСПЭ), обладающего повышенной стойкостью к действию нефтепродуктов и окислению, - и других каучуков [5, с.50].
Большие успехи по совершенствованию технологии и оборудования, автоматизации и механизации производства, разработке новых материалов были достигнуты в резиновой промышленности в последние 30 лет. В эти годы создаются поточные технологические линии, устанавливается более совершенное и производительное оборудование: современные быстроходные резиносмесители и каландры, мощные червячные машины, форматоры-вулканизаторы для автопокрышек, вулканизаторы непрерывного действия в
производстве резиновых технических изделий. Были освоены новые виды изделий и новые технологические процессы: скоростное автоматизированное смешение, шины радиальной конструкции, резинотросовые конвейерные ленты, новые конструкции и способы производства резиновых рукавов и др.
Увеличение доли стереорегулярного синтетического изопренового каучука в общем потреблении каучуков, расширение ассортимента каучуков специального назначения, технического углерода (саж), ускорителей и других материалов, совершенствование технологии и конструкции изделий открывают широкие возможности повышения ходимости шин, а также надежности и долговечности резиновых технических изделий.
Каучук и получаемая из него резина являются важнейшими продуктами химической промышленности; находят применение почти во всех отраслях народного хозяйства и имеют большое значение для повышения обороноспособности страны.
Каучуками принято называть полимерные материалы, отличающиеся от остальных полимеров высокой эластичностью, т.е. способностью давать значительные деформации при сравнительно небольших нагрузках. Эластичность каучука объясняется тем, что образующие каучук макромолекулы имеют линейную структуру и находятся в обычных условиях в изогнутом зигзагообразном состоянии или свернуты в спираль. При растяжении концы молекулы раздвигаются и молекулы ориентируются по направлению растягивающего усилия. Если усилие устранить, концы молекул вновь сблизятся. Способность каучука к растяжению обусловливается также способностью его молекул скользить относительно друг друга. Каучук также и пластичен, что проявляется при нагревании [5, с.51].
По назначению каучуки обычно делятся на две группы: универсальные общего назначения, идущие для производства изделий широкого потребления (шин, приводных ремней, транспортных лент, обуви и т. п.), и специального назначения, используемые для производства изделий с особыми свойствами: химически стойких, тепло-, морозе-, масло- и безностойких и т. д.
К каучукам общего назначения относятся натуральный и синтетические каучуки.
Натуральный каучук (НК)—полимер изопрена С5Н«. Молекула его представляет зигзагообразную углеводородную цепь, в углах которой расположены атомы углерода:
Такое стро..эсть и прочность
полимеру и носит название цыс-1,4-полимера.
Натуральный каучук водостоек, имеет хорошие электроизоляционные свойства, низкую газопроницаемость, малые потери на внутреннее трение при деформации, сравнительно высокую прочность. Эти свойства делают его очень ценным компонентом резин, идущих на изготовление ответственных изделий, и как бы эталоном, по которому оценивают свойства синтетических каучуков.
Синтетические каучуки общего назначения получают главным образом на основе мономеров бутадиена С4Нб, изопрена С5Н8, стирола СбН5СН = СН2 и их композиций. Строение и свойства получаемых полимеров в большой степени зависят от способа получения. Молекулярная структура таких каучуков может быть линейной и разветвленной, регулярного и нерегулярного строения, благодаря чему каучуки одинакового химического состава могут иметь различные свойства.
Бутадиеновые каучуки являются продуктами полимеризации бутадиена. Бутадиеновый каучук марки СКД (СКД — синтетический каучук дивиниловый) содержит до 95% звеньев цисформы. Эластичность каучука СКД близка к эластичности натурального, а некоторые свойства, например износостойкость, на 10—20% выше, чем у натурального. Эти достоинства позволяют отнести каучук СКД к одним из наиболее перспективных каучуков общего назначения.
Бутадиен-стирольные (СКС) и бутадиен-метилстирольные (СКМС) каучуки представляют сополимеры бутадиена и стирола или метилстирола.
Наличие в молекулах полимера 10—30% стирольных звеньев благоприятно влияет на его прочность. Эти каучуки по морозостойкости и стойкости к действию кислорода и водяного пара превосходят натуральные. По объему производства бутадиен-стирольные каучуки в настоящее время занимают одно из ведущих мест среди синтетических каучуков общего назначения.
Стереорегулярные изопреновые каучуки являются продуктом полимеризации изопрена. Эти каучуки по химическому составу и структуре идентичны натуральному. Изопреновый стереорегулярный каучук, выпускаемый в СССР под маркой СКИ-3, содержит до 99% звеньев цисформы и по свойствам почти не уступает натуральному.
Хлоропреновые каучуки, получаемые путем полимеризации хлоропрена СН2 = СС1 —СН = СН2, обладают высокой свето- и озоностойкостью, тепло- и огнестойкостью, стойкостью к действию бензинов, масел, щелочей и кислот. В связи с этим хлоропреновый каучук применяется не только для получения изделий общего назначения, но и специальных изделий, например для обкладки химической аппаратуры, различных уплотнительных деталей и защитных покрытий и т. д. Хлоропреновый каучук выпускается в СССР под торговым названием Наирит (Н). Наирит характеризуется сравнительно низкой себестоимостью.
Для получения специальных каучуков применяются мономеры, содержащие полярные группировки, например нитрилакриловой кислоты, или полярные атомы хлор, фтор.
К каучукам специального назначения, отличающимся от обычных некоторыми специфическими свойствами, относятся следующие виды синтетических каучуков: полиизобутиленовый — стойкий к действию агрессивных сред и имеющий высокие диэлектрические свойства; бутадиен-нитрильные — масло- и бензостойкие; полисульфидные (тиоколы) — масло-и бензостойкие; кремнииорганические — тепло-, морозостойкие и имеющие высокие диэлектрические свойства; фторсодержащие — тепло-, масло-, атмосфере- и огнестойкие, стойкие к действию агрессивных сред; уретановые — озоностойкие и имеющие высокую прочность при растяжении; акрилатные — тепло- и маслостойкие.
Резиновые материалы и комбинированные резинотехнические изделия невозможно заменить другой продукцией. Уникальное сочетание характеристик и эксплуатационных качеств позволяет использовать такие материалы в сложных рабочих процессах, дополняя устройство машин, станков, приборов и строительных конструкций. Современное производство резины заметно продвинулось технологически, что отразилось и на качестве выпускаемой продукции . Технологи стремятся повышать долговечность, прочность и стойкость изделий к воздействию сторонних факторов.
Из какого сырья делают резину?
Большая часть резиновых материалов получается в результате промышленной обработки синтетических и натуральных каучуковых смесей. Достигается эта обработка посредством сшивки каучуковых молекул химическими связями. Последнее время используется порошкообразное сырье для производства резины, характеристики которого специально рассчитаны на образование литьевых форм. Это готовые композиции на базе жидкого каучука, из которых в том числе выпускают эбонитовые изделия. Сам процесс вулканизации не обходится без специальных активаторов или агентов – это химические вещества, способствующие сохранению оптимальных рабочих качеств смеси. Обычно для данной задачи используют серу. Это компоненты, составляющие основу набора, требуемого для изготовления резины. Но, в зависимости от требуемых эксплуатационных качеств и назначения продукта, технологи вводят производственные этапы, на которых структура изделия обогащается и модифицирующими элементами.
Добавки для модификации резиновых смесей
В процессе изготовления резиновая смесь может наполняться ускорителями, активаторами, агентами вулканизации, смягчителями и другими компонентами. Поэтому вопрос о том, из чего делают резину, в немалой степени определяется вспомогательными добавками. Например, для сохранения структуры материала используют регенераты. С помощью данного наполнителя резиновый продукт может подвергаться вторичной вулканизации. Немалая часть модификаторов не оказывает влияния на конечные технико-эксплуатационные свойства, но играет существенную роль непосредственно в процессе изготовления. Тот же процесс вулканизации корректируют ускорители и замедлители химических реакций.
Отдельную группу добавок представляют пластификаторы, то есть смягчители. Их используют для понижения температуры при вулканизации и диспергирования других ингредиентов состава. И здесь может возникнуть другой вопрос – насколько добавки и сам каучук влияют на химическую безопасность формируемой смеси? То есть из чего делают резину с точки зрения экологической чистоты? Отчасти это действительно опасные для здоровья смеси, которые включают ту же серу, битумы и дибутилфталаты, стеариновые кислоты и т. д. Но часть ингредиентов представляют натуральные вещества – природные смолы, тот же каучук, растительные масла и восковые компоненты. Другое дело, что в разных смесях соотношение вредной синтетики и натуральных ингредиентов может меняться.
Этапы процесса изготовления резиновых изделий
Промышленное изготовление резины начинается с процесса пластификации сырья, то есть каучука. На этом этапе обретается главное качество будущей резины – пластичность. Посредством механической и термической обработки каучук смягчается до определенной степени. Из полученной основы в дальнейшем будет осуществлено производство резины, но перед этим пластифицированная смесь подвергается модификации рассмотренными выше добавками. На этой стадии формируется резиновый состав, в который добавляют серу и другие активные компоненты для улучшения характеристик состава.
Важным этапом перед вулканизацией является и каландрование. По сути, это формование сырой каучуковой смеси, прошедшей обогащение добавками. Выбор способа каландрирования определяет конкретная технология. Производство резины на этом этапе может предполагать также и выполнение экструзии. Если обычное каландрование ставит целью создание простых резиновых форм, то экструзия позволяет выполнять сложные изделия в виде шлангов , кольцевых уплотнителей , протекторов для автомобильных шин и т. д.
Вулканизация как завершающий этап производства
В процессе вулканизации заготовка проходит финальную обработку, благодаря которой изделие получает достаточные для эксплуатации характеристики. Сущность операции заключается в воздействии давления и высокой температуры на модифицированную каучуковую смесь, заключенную в металлическую форму. Сами формы устанавливаются в специальной автоклаве, подключенной к паровому нагревателю. В некоторых сферах производство резины может предусматривать и заливку горячей воды, которая стимулирует процесс распределения давления через текучую среду. Современные предприятия также стремятся к автоматизации этого этапа. Появляются все новые пресс-формы, которые взаимодействуют с подающими пар и воду форсунками на основе компьютерных программ.
Как производятся резинотехнические изделия?
Это комбинированные изделия, которые получаются путем соединения тканевых материалов с каучуковой смесью. В процессе изготовления резинотехнической продукции нередко используется паронит – гибридный материал, получаемый путем соединения термостойкой резины и неорганических наполнителей. Далее заготовка проходит обработку вальцеванием и вулканизацию. Получают резинотехнические изделия и с помощью шприц-машин. В них на заготовки оказывается термическое воздействие, после чего осуществляется пропуск по профилирующей головке.
Оборудование для процессов изготовления резины
Полный производственный цикл осуществляет целая группа машин и агрегатов, выполняющих разные задачи. Один лишь процесс вулканизации обслуживают котлы, прессы, автоклавы, форматоры и другие устройства, обеспечивающие промежуточные операции. Отдельный установки применяют для пластификации – типовая машина такого типа состоит из шипованного ротора и цилиндра. Вращение роторной части производится посредством ручного привода. Не обходится производство резины без варочных камер и каландровых агрегатов, которые осуществляют раскатку каучуковых смесей и термическое воздействие.
Заключение
Процессы изготовления резиновых изделий во многом стандартизированы как в плане механической обработки, так и в части химического воздействия. Но даже при условии использования одинаковых производственных аппаратов характеристики получаемых изделий могут быть разными. Это доказывает и резина отечественного производства, предлагающая разные наборы эксплуатационных свойств. Наибольшую долю резиновой продукции в российском сегменте промышленности занимают автомобильные шины. И в этой нише особенно ярко проявляются способности технологов к гибкой модификации составов в соответствии с жесткими требованиями к конечной продукции.
Выбирая детали, обращайтесь в РТИ-Промэкспорт , Наши изделия – стабильность и надежность вашего оборудования!
Не забывайте ставить "палец вверх" и подписываться на наш канал , чтобы получать больше полезной информации каждый день.
Читайте также: