Товары народного потребления

Ассортимент товаров народного потребления, выпускаемых ре­зиновой промышленностью, разрабатывается под влиянием моды, спроса, достижений науки и техники в тесной связи с потребностям ми населения, запросами торговли. Выпускаемые товары народного потребления можно условно разделить на три группы:

Ø спортивно-туристические (изделия для подводного плавания: гидрокостюмы, ласты, маски, купальные шапочки;

Ø резинометаллические изделия: гантели, штанги, диски; теннисные мячи, ракетки настольного тенниса, спортивные мячи, матрацы', резиновые лодки и др.);

Ø изделия культурно-бытового назначения (игрушки, надувные изделия, стирательная резинка, туалетная губка и др.);

Ø изделия хозяйственного обихода (крышки для консервирова­ния, коврики, хозяйственные перчатки, линолеум и плитки для пола, вантузы, пробки и др.).

Полые резиновые изделия

Традиционным способом производства полых изделий (напри­мер, игрушек, детских мячей) является метод формования из листовой резиновой смеси: резиновые смеси каландруют, заготовки выполняют с замкнутой полостью (пустотелые), в которую помещают газообразующие вещества (вздуватели). Для вул­канизации заготовки вкладывают в формы. В процессе вулканиза­ции под действием давления, создаваемого в полости заготовки образующимся газом, происходит оформление полости изделия и его внешнего вида.

Изготовление детских мячей, резиновых баллонов для спринцо­вок, пульверизаторов по традици­онной технологии осуществляется методом вакуумного формо­вания на лепестковых машинах. Рабочая часть машины имеет четыре подвижных стальных сегмента — лепестковых штанца. В раскрытые сегменты машины вкладывают квадратную пластину резиновой смеси и газообразователь. В средней части каждого сегмента есть отверстие, а против него с наружной стороны сегмен­та прикреплен патрубок, который соединен с вакуумом-насосом. Разрежение создается в течение всего цикла формования и обеспечивает плотное прилегание листа резиновой заготовки к внутренней стороне сегмента. Сегменты сближаются, кромки их сжимают лист заготовки и вытесняют в виде складок излишки смеси. Отходы резиновой смеси при формовании (до 200 % от мас­сы заготовок) добавляют в свежеприготовленную резиновую смесь и используют повторно.

Вулканизацию детских мячей проводят в стальных или алю­миниевых формах на поточно-непрерывных линиях в трубчатых туннельных вулканизаторах, в которых циркулирует воздух, нагре­ваемый калориферами. Внутри туннеля движется замкнутая тя­говая цепь с прикрепленными к ней формами.

После вулканизации большую часть полых изделий подвергают отделке и окраске. Для удаления вулканизационных швов (вы­прессовок), загрязнений с поверхности изделия шлифуют, поли­руют на станках-полуавтоматах с помощью наждачного полотна, матерчатых шайб. Далее изделия обмывают от наждачной пыли и обдувают нагретым воздухом. Для окраски применяют быстро- высыхающие краски на основе различных полимеров. Пленкообра­зующими веществами служат натуральный и синтетические кау­чуки, полимеризационные масла и др. Для улучшения внешнего вида мячи и другие изделия часто покрывают лаками на основе полиамидных, полиуретановых и других смол. Наносят такие покрытия путем погружения в ванну или пульверизацией. Раскра­шивание многих изделий, в частности игрушек, производят обычно вручную, это наиболее трудоемкая операция (до 50 % общих затрат рабочего времени на изготовление игрушек).

Наиболее современной технологией изготовления полых изде­лий (игрушек, детских мячей, различных емкостей для воды и пищевых продуктов, лодок и др.) является ротационное формова­ние, позволяющее в 2 раза уменьшить трудоемкость процесса. Этим методом перерабатывают жидкие пластизоли и почти все тер­мопластичные порошкообразные материалы.

В установках ротационного формования (рис.45) использован принцип вращения форм с полимером вокруг двух взаимно пер­пендикулярных осей. Сущность метода заключается в том, что равномерный слой пасты или порошка, нагреваясь на внутренней поверхности металлической формы, желатинируется, уплотняется и после охлаждения затвердевает, образуя эластичную пленку или оболочку в форме изделия. Камеры и узел загрузки и выгрузки расположены в горизонтальной плоскости под углом 120° друг к другу. Шпиндели, поворачиваясь после каждого цикла на 120° вокруг вертикальной оси, поочередно проходят от загрузки до выгрузки через обе камеры и возвращаются в перво­начальное положение.

Рис. 45. Схема установки ротационного формования: 1 — узел загрузки и выгрузки; 2 — камера нагрева; 3 - камера охлаждения; 4— кару­сель; 5 — шпиндель; 6 — пневмошины; 7 — рама: 8 — ось

Вращение формы в двух взаимно перпендикулярных плоскостях достигается вращением в горизонтальной плоскости шпинделя и вращением формоносителя в виде рам вокруг своей оси. Вращение осуществляется с помощью тех же пневмошин, ко­торые вращают формы через шкив наружного вала. Вращение внутреннего вала регулируют индивидуально, что позволяет формовать изделия с переменной частотой вращения и различными циклами нагрева. Термокамера обогревается газом или другими теплоносителями. Охлаждают ее, как правило, холодной проточ­ной водой из форсунок, установленных на внутренних стенках камеры, и воздухом.

Продолжительность цикла желатинизации зависит от размеров деталей, состава и вязкости пасты, а также температуры нагрева. Так, в производстве пластизольных игрушек процесс формования протекает в течение 6—10 мин при температуре в камере нагрева 290—300 °С. Паста пластизоля заливается в формы пневмодозато- рами. Съем готовых изделий производится вакуум-приспособлени­ями и вручную.

Изделия с открытой полостью (грелки, пузыри для льда, маски и шлемы противогазов и пр.) обычно изготавливают мето­дом компрессионного формования из цветных резиновых смесей. Каландрованное резиновое полотно режут на заготовки определен­ного размера, которые укладывают в форму по обе стороны сердечника (сердечник необходим для образования полости в из­делии), пресс-форму смыкают и изделие вулканизуют в прессе. По окончании процесса грелку вместе с сердечником вынимают из формы, охлаждают в ванне с водой и специальным приспособле­нием, имеющим пневматический привод, растягивают горловину грелки и из нее извлекают сердечник.

Наиболее прогрессивным для изготовления изделий с открытой полостью, в частности грелок, является метод литья под давлением.

Губчатые резиновые изделия

Резиновые губчатые изделия характеризуются наличием мно­жества пор разного размера. Поры могут сообщаться между собой или быть изолированы друг от друга тонкими резиновыми стенками. Губчатая резина с крупными сообщающимися порами поглощает значительные количества воды и используется в качест­ве туалетной губки. Губчатая резина с небольшими или средними замкнутыми порами («ячеистая») применяется для звуко- и тепло­изоляции, в мебельной промышленности и пр.

Различия губчатой резины с большими сообщающимися пора­ми и небольшими замкнутыми порами наглядно проявляются при сжатии. Наибольшее распространение получили органические порообразователи (порофоры). Они хорошо диспергируются в каучуках, обладают высоким газовым числом (объем газа, выде­ляющегося при разложении 1 г порообразователя), имеют разные температуры разложения, что позволяет использовать их в резино­вых смесях при различных температурах вулканизации.

Туалетная губка — наиболее известное из резиновых губчатых изделий. Для ее получения резиновую смесь в виде пластины толщиной 35 мм подвергают прессованию в холодном прессе до вы­соты 25 мм и обрезают кромки. Вулканизацию осуществляют на открытых противнях в автоклавах.

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 водоемкость губки возрастает. Поверхность пластин, вследствие давления вулканизационной среды, имеет вид кожи. Поверхност­ный слой срезают ленточным ножом, а пластину разрезают на куски установленных размеров. Используют также прессовую вулканизацию туалетных губок в формах, однако в этих усло­виях трудно добиться равномерной и мягкой структуры туалет­ной губки.

Ячеистая губка применяется для обивки стен в ателье звукозаписи, кабин самолетов, в установках глубокого охлажде­ния. Для получения такой ячеистой губки заготовку резиновой смеси определенной толщины загружают в автоклав с обогревае­мой паровой рубашкой. Через 30 мин при 135—140 °С в автоклав подают азот под давлением 20—30 МПа. 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 мин при 145—160 °С. 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—180 °С с использованием двух раз­личных внешних давлений: высокого и низкого. Продолжительность вулканизации при высоком и низ­ком давлениях определяет плотность губчатой резины. Прессовый способ «роста» предусматривает вулканизацию (10—40 мин, 140— 170 °С) резиновой смеси в пресс-форме, высота гнезда которой больше, чем высота заготовки смеси. Соотношение между этими высотами определяет плотность губчатой резины.

Латексные изделия

Латексы представляют собой коллоидные дисперсии поли­меров (каучуков) в водной среде, достаточная агрегативная устойчивость которых обеспечивается присутствием стабилиза­торов — поверхностно-активных веществ, чаще всего анионо-активных (соли высших жирных кислот, сульфокислот). Более половины товарных латексов используют в резиновой промыш­ленности для получения изделий, в которых каучук латекса явля­ется основным материалом. Остальные латексы находят широкое применение для пропитки корда, в производстве нетканых мате­риалов, бумаги, строительных материалов и т. д.

Отличительной чертой латексной технологии является отно­сительно низкая вязкость перерабатываемой среды (латексной смеси), что позволяет значительно уменьшить энерго- и металло­емкость используемого оборудования. Достоинствами латексной технологии являются возможность получения изделий сложной кон­фигурации, в том числе с тонкими стенками, высокая степень механизации и автоматизации процессов. Однако наличие вод­ной фазы при формовании изделия и низкая паропроницаемость эластомера создают трудности по удалению воды из внутренних слоев материала, что ограничивает применимость метода. Эко­номически оправдан выпуск трех типов резиновых изделий из латексов: тонкостенных (в широком ассортименте), эластичных нитей и пенорезины.

Для этих целей наибольшее применение получили следую­щие латексы: натуральные — центрифугированный (Данлоп С-60, Квалитекс) и предвулканизованный (Ревультекс МК и др.); синтетические — бутадиенстирольные СКС-С, БС-85, БСК-30/4, бутадиеннитрильный БН-ЗОК-2. Во всех случаях для получения изделий необходима деста­билизация латекса, приводящая к коагуляции и выделению кау­чука в виде заготовки определенной формы и размеров. Такая дестабилизация может быть вызвана физическими воздействиями (повышение температуры, замораживание-оттаивание, испарение воды и т.д.), но чаще всего коагуляция происходит при введении в латекс электролитов (кислот, солей и др.). В кислых средах большая часть поверхностно-активных анионов превращается в соответствующие кислоты, не являющиеся стабилизаторами дисперсий. Катионы электролитов образуют с ПАВ нераствори­мые в воде соли, что также приводит к коагуляции (наибольший эффект достигается при применении солей бария и кальция). Например, при использовании в качестве ПАВ солей высших карбоновых кислот эти превращения можно представить схемой:

При соприкосновении латекса с кислотой или электролитом вследствие локальной коагуляции образуется рыхлая простран­ственная структура взаимодействующих друг с другом латексных частиц (сырой гель), которая в результате синерезиса посте­пенно уплотняется и достигает определенной механической проч­ности, позволяющей проводить различные операции с полученной заготовкой. Подобные методы коагуляции применимы при изго­товлении тонкостенных изделий и нитей.

Для получения более крупных изделий, в частности пено­резины, необходима замедленная дестабилизация латекса во всем объеме, приводящая к постепенному образованию геля (желати­нирование системы). Например, при введении в латекс кремнефторида натрия происходит медленный его гидролиз, и образую­щаяся кислота дестабилизирует латекс.

Технологическая схема получения латексных изделий в боль­шинстве случаев включает следующие стадии:

Ø приготовление латексной смеси,

Ø получение заготовок путем гелеобразования или желатинирования,

Ø уплотнение геля,

Ø его промывка,

Ø сушка,

Ø вулканизация.