Курсовая работа: Губчатые изделия
Введение
Тема данной курсовой работы «Губчатые изделия», эта тема довольно актуальна, так как производство губчатых изделий занимает не маловажное место в промышленности. Потому что эти изделия имеют широкое применение: в мебельной промышленность (производство мягкой мебели, офисных кресел и стульев) и производство матрацев, подушек; автомобильной промышленность (детали внутреннего интерьера),; текстильной промышленности; в качестве упаковочного материала; в технических целях (фильтры, изоляционные материалы); в быту (хозяйственные губки, малярные валики и т.п.); в медицине; в вагоностроение и самолетостроение (повышение огнестойкости, тепло- и шумоизоляции); в военной промышленности (изнутри корпусы некоторых танков оклеивался губчатой резиной, чтобы предохранить экипаж от мелких осколков брони); уплотнительные прокладки и амортизаторы сложной конфигурации в различных отраслях техники; стельки и прокладки для обуви; ударо-, тепло- и звукозащитные детали специального назначения. Такое широкое применение обусловлено свойствами губчатых изделий. Губчатая резина не образует пыли и не собирает ее из атмосферы, его можно мыть водой и мылом и стерилизовать. Губчатая резина не разрушается под действием влаги, не боится моли и устойчива против плесени. Губчатую резину можно изгибать, скатывать, складывать, разрезать и склеивать, придавая ей любую форму, она обладает высокими тепло- и звукоизоляционными свойствами. Пенополиуретаны обладают хорошей атмосферной стойкостью, устойчивостью к действию света и окислителей. На свету они темнеют, но другие свойства заметно не ухудшаются. Пенополиуретаны физиологически инертны и хорошо совмещаются с бактерицидными добавками.
Пенополиуретаны полученные на основе простых олигоэфиров, устойчивы даже в кипящей воде.
Губчатые изделия могут быть разнообразных форм, цветов, мягкости, плотности, порозности, но объединяет их наличье пор. Губчатые изделие может иметь сообщающиеся или замкнутые поры, размер которых изменяется от ~ 0,4 мкм до 0,2-0,4 мм.
1.Виды губчатых изделий и их применение
Известны два основных вида губчатых резиновых материалов: пористая и пенорезина. Пористую резину изготовляют, применяя резиновые смеси, в которые введены порообразующие материалы. В зависимости от состава и особенностей технологического процесса, поры в резине сообщаются между собой или же изолированы тонкими резиновыми стенками. Пористая резина с большим количеством сообщающихся пор давно известна как туалетная губка, способная поглощать значительное количество воды. Пористая (ячеистая) резина с малыми и среднего размера преимущественно замкнутыми порами воду почти не поглощает. Ее применяют для звуко- и теплоизоляции, виброизолирующих прокладок, дверных уплотнителей и т. п.
Губчатую резину можно изгибать, скатывать, складывать, разрезать и склеивать, придавая ей любую форму. Для изготовления мягкой мебели губчатая резина выпускается в виде листового материала или формованных элементов. Листовая губчатая резина может быть трех степеней мягкости: мягкая (объемная масса 0,10 г/см3), средней мягкости (объемная масса 0,13 г/см3) и твердая (объемная масса 0,16 г/см3). Мягкую губчатую резину применяют в основном для обивки спинок с пружинами или без них, а также для изготовления особо мягких накладных подушек. Из губчатой резины средней мягкости изготовляют подушки сидений на пружинном основании (мягкие пружины). Твердую губчатую резину используют для обивки сидений в автомашинах, для изготовления подушек сидений на основании без пружин.
Наряду с применением в бытовой мебели губчатая резина широко используется при изготовлении мебели для медицинских учреждений. Это обусловлено гигиеничностью материала: он не образует пыли и не собирает ее из атмосферы, его можно мыть водой и мылом и стерилизовать. Губчатая резина не разрушается под действием влаги, не боится моли и устойчива против плесени. Различия губчатой резины с большими сообщающимися порами и небольшими замкнутыми порами наглядно проявляются при сжатии.
Ячеистая губка «оназот» применяется для обивки стен в ателье звукозаписи, кабин самолетов, в установках глубокого охлаждения.
Губчатая резина с крупными сообщающимися порами оказывает малое сопротивление сжатию вследствие того, что воздух легко выходит из пор. После выхода воздуха сопротивление сжатию возрастает, но это уже свойство самой резины, а не губки. При сжатии губчатой резины ячеистого строения преобладающую роль играет заключенный в ячейки воздух, стенки ячеек работают на растяжение.
Пенорезину выпускают в виде формованных изделий, блоков или пластин. Применяют для изготовления мягкой мебели, матрацев, подушек, мягких сидений в автомобилях и др. средствах транспорта, как подложки ковров, уплотнительные прокладки и амортизаторы сложной конфигурации в различных отраслях техники, стельки и прокладки для обуви, ударо-, тепло- и звукозащитные детали специального назначения.Латексная губка представляет собой ячеистый материал с небольшой объемной массой, с высокими тепло- и звукоизоляционными свойствами. В основном изготовляется мягкая эластичная губка с высокой амортизирующей способностью. В зависимости от состава и условий производства может быть получен эбонит с микроскопически малыми порами.
К губчатым изделиям так же относится и поролоны. Поролон - это вспененный полиуретан. Различают следующие типыпоролона: стандартные, повышенной жесткости и жесткие, мягкие, твёрдо-мягким, супермягкие, высокоэластичные, специальные (негорючие и вязкоэластичные).
Его применяют в: мебельной промышленность (производство мягкой мебели, офисных кресел и стульев) и производство матрацев; автомобильной промышленность (детали внутреннего интерьера),; текстильной промышленности; в качестве упаковочного материала; в технических целях (фильтры, изоляционные материалы); в быту (хозяйственные губки, малярные валики и т.п.); вагоностроение и самолетостроение (повышение огнестойкости, тепло- и шумоизоляции).
губчатая резина прочность поролон
2.Способы производства губчатых изделий
Губчатая резина с крупными сообщающимися порами оказывает малое сопротивление сжатию вследствие того, что воздух легко выходит из пор. После выхода воздуха сопротивление сжатию возрастает, но это уже свойство самой резины, а не губки. При сжатии губчатой резины ячеистого строения преобладающую роль играет заключенный в ячейки воздух, стенки ячеек работают на растяжение.
Характер и размер пор зависят от вида порообразующих материалов, условий их применения и особенностей процесса вулканизации.
Порообразователи должны удовлетворять ряду требований: термическое их разложение должно происходить не скачкообразно, а постепенно, они не должны быть токсичными или обладать неприятным запахом, ухудшать физико-механические свойства готовых изделий. В зависимости от происхождения порообразователи подразделяют на неорганические и органические. Неорганические порообразователи (карбонат аммония, гидрокарбонат натрия, смесь нитрита натрия и хлорида аммония и др.) используют реже, например при производстве туалетной губки. Технический карбонат аммония представляет собой смесь с переменным содержанием трех солей: средней, кислой и карбаминовоаммонийной, что сказывается на скорости его разложении. Разложение его начинается при 30 - 40 оС и энергично протекает при 80 оС, что приводит к образованию крупных пор с тонкими стенками. Ввиду того что карбонат аммония оказывает вредное действие на организм человека (разлагается с выделением аммиака, диоксида углерода и водяных паров), его применяют в виде таблеток.
Бикарбонат натрия разлагается при температуре выше 80 оС, образует губчатую резину с меньшим количеством пор и поэтому более тяжелую. Смесь нитрита натрия и хлорида аммония при обменном разложении образует нитрит аммония, который легко разлагается на воду и азот. Необратимость реакции разложения нитрита аммония выгодно выделяет данную смесь порообразователей от других неорганических соединений. Азот после охлаждения изделий остается в газообразной форме, давление, создаваемое им после остывания формы, может быть рассчитано заранее.
Наибольшее распространение получили органические пенообразователи (порофоры). Они хорошо диспергируются в каучуках, обладают высоким газовым числом (объем газа, выделяющегося при разложении 1г порообразователя), имеют разные температуры разложения, что позволяет использовать их в резиновых смесях при различных температурах вулканизации. Органическими порофорами являются соединения классов диазоаминов (диазоаминобензол - порофор ДАБ), азонитрилов (азодинитрил изомасляной кислоты — порофор N, порофор ЧХЗ - 57), производные азодикарбоновых кислот (диамид азодикарбоновой кислоты — порофор ЧХЗ-21) идругие соединения. Наиболее широко применяются порофоры N и ЧХЗ-21.
На образование пористой структуры в резине большое влияние оказывает свойство каучука растворять выделяющиеся при разложении порообразователя газы и способствовать миграции их из резиновой смеси. Газопроницаемость резиновой смеси зависит в основном от типа и строения каучука, а также от структуры вулканизата. Пористая структура образуется тем легче, чем больше сорбционная способность полимера и меньше проницаемость его для газов. Поэтому, например, для получения пористых резин с больший числом замкнутых пор рекомендуется применять каучуки с малой газопроницаемостью: бутил- и хлорбутилкаучук, хлоропреновый, бутадиеннитрильный.
Резиновая смесь, предназначенная дли изготовления пористых изделий, должна быть достаточно пластичной (пластичность по Карреру 0.40— 0.55). чтобы обеспечить равномерное порообразование во всей массе изделия. При этом также важно, чтобы пластичность разных партий резиновой смеси была близкой, т.е. неравномерность пластичности смеси приводит к неравномерному порообразованию во время вулканизации изделий.
Получение полиуретановых губок не требует применения газообразователей (пенистая масса образуется уже в процессе получения полиуретана) и заканчивается термообработкой, при которой завершается процесс трехмерной конденсации и «отверждение» пены (перевод полимера в неплавкое и нерастворимое состояние).
Известны упругие пористые силиконы, изготовляемые из силиконовых эластомеров. Технология производства их включает вальцевание резиновой смеси, вспенивание и подвулканизацию в прессе, а также термостатирование в свободном состоянии.
Туалетная губка — наиболее известное из резиновых губчатых изделий. Для ее получения резиновую смесь а виде пластины толщиной 35 мм подвергают прессованию в холодном прессе до высоты 25 мм и обрезают кромки. Вулканизацию осуществляют на открытых противнях в автоклавах. Режим вулканизации рассчитан так, чтобы к моменту обильного газовыделения образующиеся стенки пир обладали достаточной прочностью. Если газовыделение запаздывает, то в резине не образуются поры достаточно большого размера; если запаздывает вулканизация, то газ разрушает стенки, не создавая необходимого давлении и не обеспечивая достаточного порообразования. Затем температуру в автоклаве снижают для того, чтобы давление газа не привело к разрыву стенок, и вулканизация завершается при этой температуре.
Свулканизованные, значительно увеличившиеся по высоте пластины пропускают 4-5 раз через двухвалковый каландр с зазором между валками 20— 25 мм. При этом часть стенок пор разрывается — поры становятся сообщающимися между собой, и водоёмкость губки возрастает. Поверхность пластин, вследствие давления вулканизационной среды, имеет вид кожи. Поверхностным слой срезают ленточным ножом, а пластину разрешит на куски установленных размеров Используют также прессовую вулканизацию туалетных губок в формах, однако в этих условиях трудно добиться равномерной и мягкой структуры туалетной губки.
Для получения ячеистой губки «оназот» заготовку резиновой смеси определенной толщины загружают в автоклав с обогреваемой паровой рубашкой. Через 30 мни при 135-140оС в автоклав подают азот под давлением 20-30МПа. Подачу азота и нагрев при той же температуре осуществляют в течение 2 - 6 ч. После этого впуск пара и азота прекращают, а рубашку автоклава охлаждают водой. После охлаждения давление азота стравливают, полуфабрикат выгружают из автоклава, закладывают в формы и помещают в вулканизационные прессы, в которых завершается процесс вулканизации в течение 20 – 60 мни при 145 - 160 оС. Таким образом, порообразование и первое вздувание, при котором объем материала увеличивается в 6 раз, протекает в свободном состоянии, но при большом внешнем давлении. Второе же вздувание, в результате которого материал увеличивается в объеме до 13,5 раз против начального, осуществляется в период вулканизации в формах.
Для получения губчатых пластин используют способ «запрессовки» и прессовый способ «роста». Особенность запрессовки заключается в применении заготовки резиновой смеси, высота которой несколько больше, чем у гнезда пресс-формы. Вулканизацию осуществляют при 140 -180оС с использованием двух различных внешних давлений: высокого ( ≥2.5 МПа, продолжительность 3—20 мин) и низкого (≤0.5 МПа, продолжительность 5-15 мин). Продолжительность вулканизации при высоком и низком давлениях определяет плотность губчатой резины. Прессовый способ «роста» предусматривает вулканизацию (10-40мин. 140 170°С) резиновой смеси в пресс-форме, высота гнезда которой больше, чем высота заготовки смеси. Соотношение между этими высотами определяет плотность губчатой резины.
Пенистую резину изготовляют вспениванием латексных смесей с последующей вулканизацией пены. Подвижная вспененная смесь позволяет удобно и просто изготовлять различные фасонные изделия; подушки, сиденья, подголовники, подлокотники для автобусов и иных средств безрельсового транспорта, матрицы. Латексная губка, получаемая способом вспенивания латекса, имеет большие и малые частично сообщающиеся поры; губка, получаемая по способу образования пластин геля с последующей вулканизацией этого геля, дает эбонит с микроскопически малыми сообщающимися порами. Способы эти основаны на применении сенсибилизирующих добавок к латексным смесям, ведущих к тому, что смеси при последующем нагревании или охлаждении, спустя определенное время, загустевают в компактную массу. Дальнейшая обработка и вулканизация таких заготовок дает губчатые изделия. Сенсибилизирующими добавками являются соединения двух- или трехвалентных металлов, обычно применяемые вместе с аммонийными или щелочными солями кремнефтористоводородной кислоты.
--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--