Ингредиенты эластомерных материалов и их назначение

ВВЕДЕНИЕ

Резиновая промышленность охватывает предприятия, основным сырьем которых является каучук, а готовой продукцией – резиновые изделия. Ассортимент резиновых изделий чрезвычайно широк и постоянно расширяется. Потребителями продукции резиновой промышленности являются почти все отрасли промышленного производства – производителя автотранспортных средств (автомобилестроение, тракторостроение, авиастроение и др.) , машиностроение, строительство, нефте- и газодобыча, производство медицинских изделий и др.

Основными изделиями на заводе «РТИ-КАУЧУК», куда мы приезжали ознакомляться со спецификой работы, являются рукава резиновые, рукава специального назначения, резиновые смеси, поручни для эскалаторов в метрополитенах и торговых центрах, поливочные шланги различных типов, благодаря которым «РТИ-КАУЧУК» становится известным всем слоям населения.

Рис.1 Рукава резиновые напорные с текстильным каркасом ГОСТ 18698-79.

Резина представляет собой многокомпонентную систему, состоящую из эластомера(каучука) и добавок, которые вступают в сложное взаимодействие друг с другом и каучуком.

При всем разнообразии резиновых изделий в основе их производства заложена единая технологическая схема: подготовка материалов, приготовление резиновых смесей, изготовление полуфабрикатов, производство заготовок, вулканизация, отделка. Первые три процесса - общие для производства всех видов изделий. Последующие три различны в каждом из видов производств, а иногда и отдельных групп изделий одного вида.

Технологические процессы на заводе «РТИ-КАУЧУК» можно разделить на ручные, машинные, аппаратные и смешанные. Так же технологический процесс может быть выполнен на заводе «РТИ-КАУЧУК» на заказ, что делает это очень удобным для заказчиков. Современный машинный технологический процесс производства шин и РТИ состоит из ряда последовательно выполняемых основных(с изменением свойств, состояние объекта в пространстве) и вспомогательных операций(загрузочно-разгрузочные, установочно-съемные). Чем меньше будет продолжаться процесс вспомогательных операций, тем выше будет коэффициент полезного действия машин.

ИНГРЕДИЕНТЫ ЭЛАСТОМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ИХ НАЗНАЧЕНИЕ

Полимерные материалы, как правило, содержат, помимо полимерной основы ряд других ингредиентов , причем в некоторых случаях содержание полимера составляет всего несколько десятков процентов. В состав различных полимерных материалов входят различные ингредиенты, тип и назначение которых могут быть уникальными. Ингредиентами называют различные добавки, которые вводят в полимеры для придания им требуемых эксплутационных свойств и облегчения переработки.

Основные компоненты резиновых смесей в зависимости от их назначения делят на следующие группы:

Пластификаторы

Противостарители

Наполнители активные, увеличивающие прочность вулканизата и неативные

И многое другое

Общие требования к ингредиентам полимерных смесей :

1) способность диспергироваться в полимере с образованием достаточно однородных композиций.

2) стабильность свойств при хранении ,а так же в условиях переработки и эксплуатации полимерного материала

Желательно так же , чтобы продукты, применяемые в качестве ингредиентов, были безвредны для организма человека. Немаловажную роль играет экономичность и охрана окружающей среды.

Наполнители могут оказывать влияние на самые разнообразные свойства полимеров: прочность, твердость, теплопроводность, теплостойкость, стойкость к действию агрессивных сред.

Перечень компонентов, входящих в состав резиновой смеси, с указанием их содержания в заводской практике называют рецептом смеси. Запись рецептов ведут по установленным правилам. Каждый рецепт имеет свой номер и шифр. Что мы как раз и видели на резиновых рукавах в «РТИ-КАУЧУК».Указывают название смеси, её плотность, цвет в невулканизованном и вулканизованном виде, пластичность каучука в смеси, твердость вулканизата. Очень важна запись объемного содержания каучука и ингредиентов в смеси.

Таким образом, к наполнителям можно отнести тот же тальк, который мы видели рассыпанным по всему полу завода, который применяется как опудривающий материал для предохранения листов резиновых смесей от слипания. Иногда в тальке проводят вулканизацию различных технических изделий.

Большое распространение в технической промышленности обрело армирование резин. Наиболее массовыми изделиями являются шины, объём производства которых в России в 2003 году составил 38,6 млн. штук. В 2010 году объем потребления шин в России по прогнозу достигнет 57-60 млн.штук. Современные шины должны обеспечивать высокую безопасность движения при повышенной скорости, иметь стабильные габариты, повышенную износостойкость протектора и повышенную ремонтопригодность. Этим требованиям отвечают шины радиальной конструкции с брекером из металлокорда и текстильным или металлокордом в каркасе, объём производства которых в дальнем зарубежье и СНГ непрерывно возрастает.

С целью снижения массы, материало- и трудоёмкости изготовления таких шин разрабатываются и изготавливаются шины с уменьшенным числом слоёв текстильного корда в каркасе, для чего необходимы высокопрочные типы корда. К ним относятся высокопрочный капроновый (типа найлон-6) и анидный корд (типа найлон-66) для каркаса грузовых шин, анидный и полиэфирный корд для каркаса легковых радиальных шин. Легковые радиальные шины с одним слоем анидного или полиэфирного корда в каркасе наряду с меньшей массой и материалоёмкостью имеют также преимущество перед аналогичными шинами с двумя слоями вискозного корда в каркасе и диагональными по работоспособности.

Шинный корд относится к текстильным армирующим материалам, которые включают волокна, нити и ткани. Текстильное волокно - гибкое протяженное тело длиной, на 3-5 порядков превышающей его толщину. Моноволокно представляет собой тело неопределенно большой длины, полученное формированием из фильеры с одним отверстием. Пучок тонких волокон неопределенно большой длины называется нитью. Скручиванием волокон ограниченной длины получают пряжу, а скручиванием нескольких нитей - нити первой крутки (комплексные нити или стренги). Скручивая пряжу или нити первой крутки, получают нити второй крутки, к которым относятся нити шинного корда.

К техническим характеристикам нитей корда относятся разрывная нагрузка, относительное удлинение при заданной нагрузке, характеризующее модуль корда, относительное удлинение при разрыве, линейная усадка, термостойкость, прочность связи с резиной и усталостная выносливость. Определение этих характеристик, кроме двух последних, проводится согласно ГОСТ 23785.1-79, ГОСТ 23785.5-79 и ГОСТ 23785.6-79. Прочность связи с резиной определяется согласно ГОСТ 23785.7-89, определение усталостной выносливости проводится по различным нестандартизированным методикам.

Основными типами текстильного корда являются алифатический полиамидный, обычно называемый просто полиамидным, вискозный, полиэфирный и ароматический полиамидный корд, чаще всего называемый арамидным. В производстве шин применяется сверхпрочный вискозный корд типа супер-2 и супер-3. Сырьем для производства вискозных нитей является высококачественная целлюлоза высокой чистоты, содержащая 95-98% a-целлюлозы.

Наибольшее распространение получили две разновидности полиамидного корда: капроновый, известный также под названиями найлон-6 и полиамид-6, и анидный, известный также под названиями найлон-66 и полиамид-66. Цифры в этих названиях означают количество атомов углерода в повторяющихся звеньях макромолекул волокнообразующих полимеров. Капрон получают полимеризацией e-капролактама, его макромолекула содержит повторяющиеся звенья -NH-CO-(CH₂ ) ₅ -

Анид получают сополиконденсацией адипиновой кислоты HOOC-(CH₂)₄-COOH и гексаметилендиамина H₂N-(CH₂)₆-NH₂, его макромолекулы содержат повторяющиеся звенья -CO-(CH₂)₄-CO-HN-(CH₂)₆-NH-

Такой волокнообразующий полимер характеризуется большей плотностью межмолекулярных водородных связей и, как следствие, более плотной упаковкой кристаллической структуры по сравнению с капроном. Полиамидный корд содержит термостабилизаторы, которые вводят в расплав волокнообразующего полимера перед формированием нитей.

Наибольшей усталостной выносливостью обладает полиамидный корд. Поэтому корд этого типа применяется, главным образом, для армирования каркаса многослойных шин, воспринимающих большие нагрузки - грузовых, автобусных, троллейбусных, авиационных и шин большого диаметра. Из-за меньшей стоимости по сравнению с анидным практически во всех таких шинах, кроме авиационных и шин для тяжёлых специальных автомобилей, используется капроновый корд. В каркасе авиационных шин и шин для тяжёлых автомобилей, где требуется высокая работоспособность при повышенных температурах, применяется анидный корд.