Курсовая работа: Резина и резиноподобные материалы

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 (рис. 180). Затем, в специальных смесите­лях каучук смешивают с порошкообразны­ми компонентами, входящими в состав ре3ины (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.

Многие резиновые изделия армируют металлическими деталями. Металлы или сплавы (за исключением латуни) не обладают адгезией (прилипаемостью) к резине, поэтому легко вырываются из изделия. Для придания адгезии металлической арматуры к резине на металл наносят клеевую пленку или осуществляют латунирование. Наибо­лее высокая прочность сцепления металла с резиной достигается путем нанесения на металлическую поверхность пленки изоционатного клея «лейконат» или ее латунирования.

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 шприцмашине 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 более 0,2 мм форму (обычно стеклянную) несколько раз погружают в латекс. После каждого погружения на форме остается слой латекса, из которого удаляют воду высушиванием.

Процесс изготовления изделий из латексов состоит из следую­щих операций: смешения латекса с вулканизирующими аген­тами и другими компонентами резиновой смеси: высаживания резины на форму в виде пленки по мере испарения воды; вулка­низации.

Вулканизированные резиновые детали, в зависимости от предъ­являемых к ним требований, подвергают дополнительной обработке. В большинстве случаев достаточно удаления облоя (заусенцев), что может выполняться и небольшими ножницами с загнутыми концами. При наличии в деталях сквозных отверстий применяют вырубные ножи. Для окончательного удаления следов облоя про­водят дополнительную зашлифовку. В некоторых случаях для получения точных размеров требуется обточка и шлифовка всей поверхности детали. Эти операции проводятся в токарном патроне с помощью абразивных или фетровых кругов.

1.3 Свойства и основные виды резины

Применение резины в машиностроении обусловливается ее цен­ными свойствами. Резина обладает высокой упругостью и способ­ностью поглощать вибрации, хорошо сопротивляться истиранию и многократному изгибу. Резина газо- и гидронепроницаема, стойка против воздействия масел, жидкого топлива и ряда других сред. Резина является диэлектриком. Резина в готовом изделии находится в термостабильном состоянии, она нерастворима (но обладает спо­собностью набухать) в растворителях и не пластична. Исходная же невулканизированная резиновая смесь обладает хорошей пластичностью, обеспечивающей возможность формообразования разнообразных изделий;

Свойства вулканизированных резин в значительной степени определяются характеристикой каучуков.

Резины из СКВ (синтетического бутадиенового каучука) имеют удовлетворительную механическую прочность и морозостойкость, ограниченную теплостойкость, сравнительно малую эластичность, легкую окисляемость, ограниченную химическую стойкость и газо­непроницаемость. Резина применяется для изготовления почти всех видов резиновых деталей, особенно для изготовления автомобильных шин.

Нейритовые резины обладают высокой прочностью, теплостойко­стью до 110—120° С, малой набухаемостью в бензинах и маслах, достаточной атмосферостойкостью и химической устойчивостью. Они применяются преимущественно для изготовления маслоупорных и бензоупорных, а также термостойких изделий: спецодежды, обкладки для химической аппаратуры и валов, транспортных лент, оболочки аэростатов, противогазных шлемов, оболочки электричес­ких кабелей, различных клеев и заменителей кожи.

Полисульфидные резины имеют невысокую прочность, морозо­стойкость и теплостойкость, повышенную бензо- и маслостойкость, высокую газонепроницаемость и применяются для изготовления шлангов, труб, рукавов, прокладок для бензина, масла и бен­зола.

Изопреновые резины обладают высокой прочностью при растя­жении и при истирании, эластичностью и морозостойкостью, огра­ниченной теплостойкостью (80—100° С), повышенной окисляемостью, набухаемостью в бензинах и маслах, ограниченной химичес­кой стойкостью и газонепроницаемостью, пригодны для изготовле­ния изделий общего назначения.

В резине не все линейные молекулы скреплены в трехмерные, поэтому она не теряет эластичности каучука. Если содержание серы в резине довести до 30—35%, то атомы серы скрепляют все ните­видные молекулы каучука в трехмерные. При этом молекулы кау­чука становятся крупнее, эластичность уменьшается, твердость увеличивается, образуется материал — эбонит.

Эбонит хорошо обрабатывается на токарном, сверлильном и дру­гих станках. Он инертен, водостоек и широко используется в авто­тракторной, химической, электрорадиотехнической промышленностях как диэлектрик.

Если соединения молекул каучука производить не через атомы серы, а прямо — углерод с углеродом (такая реакция соединения молекул каучука происходит при температуре выше 300° С), полу­чается твердое вещество — эскапон, обладающее исключительными электроизоляционными свойствами. Эскапон — прозрачная, стек­лообразная масса, хорошо обрабатывается и полируется. Он обла­дает высокой химической стойкостью, выдерживает нагревание до 400—500° С, нашел применение как высокочастотный диэлектрик в радиолокации и радиотехнике и для изготовления лаков.

На способности каучука абсорбировать газы и на его газопро­ницаемости основано производство пористых резин. В качестве порообразователя применяется двууглекислый натрий, вводимый в резиновые смеси в количестве 10—15%. Как упругий материал, хорошо поглощающий удары, пористая резина применяется для амортизации в качестве теплоизоляции, звукоизоляции и как мате­риал для фильтров. Она используется в автомобильной и химичес­кой промышленностях, в холодильных установках, в производстве изделий санитарии и гигиены, медицинских приборов, спортивных товаров.

1.4 Силиконовая резина