Характеристика резиновых материалов: виды, свойства, применение

Резины. Состав, свойства, применение резины

Резина – пластмассы с редкосетчатой структурой, в которых связующим выступает полимер, находящейся в высокопластическом состоянии.

В резине связующим являются натуральные (НК) или синтетические (СК) каучуки.

На рис. 1 и 2 показаны область применения каучуков и получаемые изделия.

Рис. 1 Применение каучуков

Рис. 2 Изделия, где используются каучуки

Каучуку присуща высокая пластичность, обусловленная особенностью строения их молекул. Линейные и слаборазветвлённые молекулы каучуков имеют зигзагообразную или спиралевидную конфигурацию и отличаются большой гибкостью (рис. 3, верхний). Чистый каучук ползёт при комнатной температуре и особенно при повышенной, хорошо растворяется в органических растворителях. Такой каучук не может использоваться в готовых изделиях. Для повышения упругих и других физико-механических свойств в каучуке формируют редкосетчатую молекулярную структуру. Это осуществляют вулканизацией – путём введения в каучук химических веществ – вулканизаторов, образующих поперечные химические связи между звеньями макромолекул каучука (рис. 3, нижний). В зависимости от числа возникших при вулканизации поперечных связей получают резины различной твёрдости – мягкие, средней твёрдости, твёрдые.

Рис. 3 Структуры каучука и резины

Механические свойства резины определяют по результатам испытаний на растяжение и на твёрдость. При вдавливании тупой иглы или стального шарика диаметром 5 мм по значению измеренной деформации оценивают твёрдость (рис. 4).

Рис. 4 Определение твёрдости резины протектора

При испытании на растяжение определяют прочность Ϭ_z (МПа), относительное удлинение в момент разрыва ε_z (%) и остаточное относительное удлинение Ѳ_z (%) (рис. 5).

Рис. 5 Лабораторная установка для проведения механических испытаний резины

В процессе эксплуатации под воздействием внешних факторов (свет, температура, кислород, радиация и др.) резины изменяют свои свойства – стареют. Старение резины оценивают коэффициентом старения К_стар, который определяют, выдерживая стандартизованные образцы в термостате при температуре -70 о С в течение 144 час, что соответствует естественному старению резины в течение 3 лет. Морозостойкие резины определяется температурой хрупкости Т_хр, при которой резина теряет эластичность и при ударной нагрузке хрупко разрушается.

Для оценки морозостойкости резин используют коэффициент К_м, равный отношению удлинения δ_м образца при температуре замораживания к удлинению δ_о при комнатной температуре.

Состав резины

Резины являются сложной смесью различных ингредиентов, каждый из которых выполняет определённую роль в формировании её свойств (рис. 6). Основу резины составляет каучук. Основным вулканизирующим веществом является сера.

Рис. 6 Компоненты, которые входят в состав резины

Вулканизирующие вещества (сера, оксиды цинка или магния) непосредственно участвуют в образовании поперечных связей между макромолекулами. Их содержание в резине может быть от 7 до 30 %.

Наполнители по воздействию на каучуки подразделяют на активные, которые повышают твёрдость и прочность резины и тем самым увеличивают её сопротивление к изнашиванию и инертные, которые вводят в состав резин в целях их удешевления.

Пластификаторы присутствия в составе резин (8 – 30%), облегчают их переработку, увеличивают эластичность и морозостойкость.

Противостарители замедляют процесс старения резин, препятствуют присоединению кислорода. Кислород способствует разрыву макромолекул каучука, что приводит к потере эластичности, хрупкости и появлению сетки трещин на поверхности.

Красители выполняют не только декоративные функции, но и задерживают световое старение, поглощая коротковолновую часть света. Наибольшее распространение получили сорта натурального каучука янтарного цвета и светлого тона.

Обычно приняты классификация и наименование каучуков синтетических по мономерам, использованным для их получения (изопреновые, бутадиеновые, бутадиен-стирольные и т.п.), или по характерной группировке (атомам) в основной цепи или боковых группах (напр., полисульфидные, уретановые, кремнийорг), фторкаучуки.

Каучуки синтетические подразделяют также по другим признакам, например, по содержанию наполнителей – на ненаполненные и наполненные каучуки, по молекулярной массе (консистенции) и выпускной форме – на твердые, жидкие и порошкообразные.

Получение и применение каучуков

Более широкое применение в производстве резин получили синтетические каучуки, отличающиеся разнообразием свойств. Синтетические каучуки получают из спирта, нефти, попутных газов нефтедобычи, природного газа и т.д. (рис. 7).

Рис. 7 Схема получения синтетических каучуков

СКБ – бутадиеновый каучук, чаще идёт на изготовление специальных резин (рис. 8).

Рис. 8 Уплотнители — упругие прокладки трубчатого или иного сечения

СКС – бутадиенстирольный каучук. Каучук СКС – 30, наиболее универсальный и распространённый, идёт на изготовление автомобильных шин, резиновых рукавов и других резиновых изделий (рис. 9). Каучуки СКС отличаются повышенной морозостойкостью (до -77 о С).

Рис. 9 Изделия из каучука СКС

СКИ – изопреновый каучук. Промышленностью выпускается каучуки СКИ-3 – для изготовления шин, амортизаторов; СУИ-3Д – для производства электроизоляционных резин; СКИ-3В – для вакуумной техники (рис. 10).

Рис. 10 Вакуумный выключатель-прерыватель (а), электрозащитные перчатки (б)

СКН – бутадиеннитрильный каучук. В зависимости от содержания нитрила акриловой кислоты бутадиеннитрильные каучуки разделяют на марки СКН-18, СКН-26, СКН-40. Они стойки в бензине и нефтяных маслах. На основе СКН производят резины для топленных и масляных шлангов, прокладок и уплотнителей мягких топливных баков (рис. 11).

СКТ – синтетический каучук теплостойкий имеет рабочую температуру от -60 до +250 о С, эластичный. На основе этих каучуков производят резины, предназначенные для изоляции электрических кабелей и для герметизирующих и уплотняющих прокладок (рис. 12).

Рис. 11 Масляные шланги и уплотнители топливных баков

Рис. 12 Уплотняющая прокладка и изоляция электрических кабелей

Технология формообразования деталей из резины

Из сырой резины методами прессования и литья под давлением изготавливают детали требуемой формы и размеров. Каждый метод имеет только ему присущие технологические возможности и применяется для изготовления определённого вида деталей.

Прессование. Детали из сырой резины формуют в специальных прессформах на гидравлических прессах под давлением 5 – 10 МПа (рис. 13).

Рис. 13 Гидравлический пресс и готовые изделия

В том случае, если прессование проходило в холодном состоянии, отформованное изделие затем подвергают вулканизации. При горячем прессовании одновременно с формовкой протекает вулканизация. Методом прессования изготавливают уплотнительные кольца, муфты, клиновые ремни.

Литьё под давлением. При этом более прогрессивном методе форму заполняют предварительно разогретой пластичной сырой резиновой смесью под давлением 30 – 150 МПа. Резиновая смесь приобретает форму, соответствующую рабочей полости пресс-формы. Прочность резиновых изделий увеличивается при армировании их стенок проволокой, сеткой, капроновой или стеклянной нитью (рис. 14).

Рис. 14 Резиновые изделия с увеличенной прочностью

Сложные изделия – автопокрышки, гибкие бронированные шланги и рукава – получают последовательно. Сначала наматывают на полый металлический стержень слои резины, затем изолирующие и армирующие материалы (рис. 15).

Рис. 15 Бронированные шланги и устройство автопокрышки

Сборку этих изделий выполняют на специальных дорновых станках (рис. 16).

Рис. 16 Один из разновидностей дорновых станков литья под давлением резины

Вулканизация. В результате вулканизации – завершающей операции технологического процесса – формируются физико-механические свойства резины. Горячую вулканизацию проводят в котлах, вулканизационных прессах, пресс-автоматах (рис. 17), машинах и вулканизационных аппаратах непрерывного действия под давлением при строгом температурном режиме в пределах 130 – 150 о С. Вулканизационной средой могут быть горячий воздух, водяной пар, горячая вода, расплав соли. Основной параметр вулканизации – время – определяется составом сырой резины, температурой вулканизации, формой изделий, природой вулканизационной среды и способом нагрева.

Вулканизацию можно проводить и при комнатной температуре (рис. 18). в этом случае сера отсутствует в составе сырой резины, а изделие обрабатывают в растворе или парах дихлорида серы или в атмосфере сернистого газа.

Рис. 17 Пресс-автомат и котёл для вулканизации резины

Рис. 18 Вулканизация (ремонт) шин при комнатной температуре

В результате вулканизации увеличиваются прочность и упругость резины, сопротвление старению, действию различных органических растворителей, изменяются электроизоляционные свойства.

На фото 1 и 2 показано сборочное оборудование Нижнекамского завода и цех вулканизации шин ЦМК (цельнометаллокордных покрышек).

Главное преимущество цельнометаллокордных покрышек — возможность их двукратного восстановления путем наварки протектора. Это позволяет в конечном итоге удвоить срок их службы и довести до 500 тыс. км пробега. Помимо ресурсосбережения достигается значительный экологический эффект — вдобавок к уменьшению выхлопных газов сокращаются и отходы в виде изношенных покрышек.

Резина. Виды и свойства. Плюсы и минусы. Применение и особенности

Резина – эластичный материал, получаемый вследствие вулканизации каучука с добавлением активатора, обычно серы. В основном используется для изготовления автомобильных шин, камер, мячей, спортивных снарядов, лодок, шлангов.

История появления

Изначально резина изготавливалась исключительно из натурального каучука. Это сок гевеи, произрастающей в Южной Америки. С древних пор его использовали индейские племена для изготовления мячей, а также непромокаемых чулок. На территорию Европы каучук попал только в первой половине 18 века. Исследовав его качества, тогдашние промышленники придумали использовать получаемую из него массу только для изготовления ластиков для стирания карандаша.

Вся проблема в том, что эластичный каучук после обработки становился твердым. Лишь в 1823 году был найден способ и пропорции компонентов, при котором он сохранял эластичность. Тогда примитивную резину начали применять для пропитки тканей с целью обеспечения их водонепроницаемости.

Полноценную же резину впервые получили лишь 1839 году, когда была разработана технология вулканизации. Новый материал сразу получил признание и начал использоваться для изготовления уплотнителей и изоляции.

Состав резины

Для производства резины требуется провести полимеризацию каучука, но не просто нагревом, а с добавлением серы. Создаваемая ею среда позволяет сделать вулканизацию, благодаря чему масса становится не твердой, а эластичной.

Вещество, полученное этим способом, уже является резиной, но с совершенно не такой, какой ее знают сейчас. Она имеет мутный сложно определяемый цвет, сильно подвержена эффекту старения и обладает многими другими недостатками. Для ее улучшения первоначальный состав был усовершенствован.

Сейчас в него входит:

• Каучук.
• Регенерат.
• Вулканизирующие вещества.
• Ускорители вулканизации.
• Наполнители.
• Размягчители.
• Противостарители.
• Красители.

Регенерат – это вторсырье. В состав практически всей резины, кроме высококачественной медицинской и подобной ей, входят уже отработанные резиновые изделия. Их наличие снижает необходимую концентрацию каучука, который является самым дорогостоящим компонентом состава.

В качестве вулканизирующего вещества обычно применяется сера. Она включается в 1-35%. Причем от ее количества зависит уровень эластичности. У самой тягучей ее всего 1-4%. Процесс вулканизации достаточно продолжителен. Чтобы его ускорить, используются добавки, обычно каптакс или окись свинца. Их нужно совсем немного 0,5-2%. Причем они не только работают как ускорители, но и уменьшают температуру вулканизации.

Современная резина не является чистым вулканизированным каучуком. В ее состав входят различные наполнители, доля которых может доходить до 80%. От того какой из них применяется, зависят качества резины.

Всего используется 3 типа наполнителей:

• Активные.
• Неактивные.
• Специальные.

В качестве активного применяется сажа или свинцовые белила. Такие наполнители укрепляют резину, делают ее более прочной, но при этом в некоторой мере позволяют ей сохранить эластичность. С ними она становится более прочной на разрыв и истирание. Автомобильные покрышки являются ярким примером резины, которая изготовлена на основании сажи.

К неактивным наполнителям для резины можно отнести тальк и мел. С ними получается менее прочный и стойкий материал, но более дешевый. Талька и мела много, их несложно добыть, намного проще, чем производить сажу. Такой наполнитель просто увеличивает объем резины.

Специальные наполнители это каолин и асбест. С ними резина приобретает нехарактерные для себя свойства, такие как температурная или химическая стойкость. Применение в качестве наполнителя диатомита делает ее улучшенным электроизолятором.

Размягчители в составе резины как понятно из названия делают ее более мягкой. Это дает характерную упругость, гибкость. Противостарители же снижают склонность материала к эффекту старения. С ними растрескивание резины со временем проявляется в меньшей мере.

Где используется резина

Применение резины получило широкое распространение благодаря ее упругости, долговечности, устойчивости отдельных ее видов к воздействию масла, бензина. Даже в обычном легковом автомобиле используется 200 видов резиновых деталей. Это шланги, приводные ремни, манжеты, втулки и т.д.

Из резины производят десятки тысяч наименований продукции. Большая доля этого сырья идет на изготовление автомобильных шин. Из нее делают коврики, тротуарную плитку, жгуты, транспортировочные ленты и т.д.

Виды резины

Изменяя соотношение компонентов, а также видов каучука и наполнителя, можно получать совершенно разные по своим качествам типы резины. Одни ее образцы отличаются великолепной тягучестью и упругостью, другие жесткостью, температурной устойчивостью, стойкостью к истиранию.

Таким образом, различают много видов резины, которые можно разделить на несколько объединенных групп:

• Армированная.
• Пористая.
• Твердая.
• Мягкая.

Армированной называют резину, внутри которой имеются армирующие включения. Это может быть металлическая сетка, спираль, трос, нитка. Сталь обычно покрывается тонким слоем латуни, что обеспечивает ее устойчивость к коррозии. Армирующее включение размещается в массе, которая еще не является резиной, и поддается вулканизации. После срабатывания серы в условиях высокой температуры и происходит надежное закрепление сетки, проволоки и т.д. Обычно армированными делают резиновые изделия, такие как шины, ремни, ленты транспортеров, трубы высокого давления и т.п. Также армируют и рулонную резину, но обычно ниткой или проволокой, так как они позволяют сохранить хорошую гибкость.

Пористая резина имеет внутри небольшие поры. Это достигается за счет свойства каучука абсорбировать на себе пузырьки газа. Для изготовления данной резины через подготовленную массу пропускают газ, который задерживается в ее толще. Для этого необходимо включение большего количества каучука, размягчителей и меньшего наполнителей. Пористая резина бывает губчатая и однородная. У первой поры получаются крупными и открытыми. У однородной они представляют собой внутренние закрытые ячейки. Пористую резину используют при изготовлении амортизаторов, прокладок, в частности уплотнителей для окон. Она отличается высокой мягкостью, отлично заполняет неровности при сжатии. Кроме этого пористость снижает вес резины, уменьшает теплопроводность.

Для твердой резины характерно присутствие большого количества серы при вулканизации. За счет этого происходит ее отвердевание. Одним из ее видов выступает эбонит. Он отличается высокой прочностью и жесткостью, благодаря чему может применяться для изготовления корпусов электроприборов вместо пластика. Эбонит меньше подвержен растрескиванию при ударах или понижении температуры, при этом обладает лучшей электроизоляцией. Для твердой резины характерна большая масса. Так, эбонит имеет плотность в среднем 1300 кг/м³.

Мягкие резины занимают основной ассортимент всей продукции производимой из каучука. Они имеют различную степень эластичности и упругости. Из них делают прокладки, медицинские жгуты, мембраны, манжеты и т.д.

Свойства резины

Для резины характерны уникальные качества, которых лишены прочие материалы. В связи с этим она и получила столь высокое значение.

К ее главным свойствам относят:

• Эластичность.
• Непроницаемость.
• Выраженная химическая стойкость.
• Электроизоляция.
• Малая теплопроводност.

Самым выдающимся качеством резины выступает высокая эластичность. Она может подвергаться любым деформациям, в том числе и растяжению. При этом после механического воздействия практически полностью возвращает свою первоначальную форму, причем мгновенно. Она обладает высоким сопротивлением к разрыву. Выраженная упругость позволяет ее применять для изготовления, к примеру, оружия для подводной охоты, жгутов для остановки кровотечений на конечностях.

Резина является непроницаемым материалом для воды, газов. Не удивительно, что из нее делают водонепроницаемые сапоги, перчатки. Но нужно отметить, что большинство видов резины все же могут пропустить сквозь себя агрессивные жидкости если будут с ними долго контактировать. Те просто ее растворят. Так, зачастую она боится бензина, масла. Но в целом ее химическая стойкость более чем высокая.

Материал выступает отличным электроизолятором. Именно поэтому защитные перчатки для электриков делают из резины. Кроме этого самая лучшая изоляция для гибких проводов также изготавливается из нее. Резину используют для получения уплотнителей на окна, так как она обладает низкой теплопроводностью, особенно если имеет пористую структуру.

Важные недостатки резины:

• Низкая теплостойкость и морозостойкость.
• Эффект старения.

Под воздействием высоких температур резина начинает сильно размягчаться, приобретает текучесть. В холод она наоборот затвердевает, от чего ее упругость снижается. В таких условиях ее действительно можно разорвать, приложив усилие, которое она с легкостью переносит при нормальной температуре.

Для резины характерным является эффект старения. Она теряет свои качества под воздействием света, воздуха, тепла, особенно бензина и масла. Это проявляется растрескиванием, появлением белесого цвета, потерей упругости. Для решения этой проблемы в ее состав добавляют различные добавки. Чем их больше и они лучше, тем меньше проявляется эффект старения. Большинство видов резиновых изделий без проблем служат десятки лет, так что эта проблема почти решена.

Mse-Online.Ru

Резина и ее применение

В машиностроении часто используется резина — слож­ная смесь, в которой основным компонентом является каучук. Резина обладает высокой эластичностью, кото­рая сочетается с рядом других важнейших технических свойств: высоким сопротивлением разрыву и истиранию, газо- и водонепроницаемостью, химической стойкостью, высокими электроизоляционными свойствами и малым удельным весом. К недостаткам резины относятся ее не­высокая теплостойкость и малая стойкость к действию минеральных масел (за исключением специальной маслостойкой резины).

Применение резины. Резиновые изделия находят са­мое широкое применение во всех отраслях народного хозяйства. Ассортимент резиновых изделий исчисляется в настоящее время десятками тысяч наименований. Основное применение резина находит в производстве шин.

Кроме шин, в автомобиле насчитывается около 200 самых различных резиновых деталей: шланги, ремни, прокладки, втулки, муфты, буфера, мембраны, манжеты и т. д.

Резина обладает высокими электроизоляционными свойствами, поэтому ее широко применяют для изоля­ции кабелей, проводов, магнето, защитных средств — перчаток, галош, ковриков.

Состав резины. В состав резины входят каучук, реге­нерат, вулканизирующие вещества, ускорители вулкани­зации, наполнители, мягчители, противостарители, кра­сители. Каучук натуральный и синтетический является основным сырьем для получения резиновых изделий. В настоящее время резиновые материалы преимуществен­но производятся из синтетического каучука, который до­бывается из этилового спирта, нефти, природного газа и других веществ.

Регенерат — пластичный материал, получаемый пу­тем переработки старых резиновых изделий и отходов резинового производства. Применение регенерата умень­шает содержание каучука в резиновой смеси, снижает себестоимость резиновых изделий и несколько повыша­ет их пластичность.

Основным вулканизирующим веществом является се­ра. Изменяя количество серы в составе резиновых сме­сей, можно получить резину, обладающую различными степенями эластичности. Процесс химического соедине­ния каучука с серой при нагревании называется вулка­низацией. При получении эластичных резин сера вводит­ся в количестве 1—4% от массы каучука. Резина, со­держащая 25—35% серы, представляет собой твердый материал, называемый эбонитом. Для сокращения про­должительности и температуры вулканизации вводятся в небольшом количестве (0,5—2,5%) ускорители (каптакс, окись свинца и т. д.).

Наполнители бывают активные, неактивные и спе­циальные. К активным наполнителям (усилителям) от­носятся сажа, цинковые белила, каолин и другие веще­ства, повышающие механические свойства резины (проч­ность на разрыв и сопротивление истиранию). Сажа яв­ляется основным наполнителем для получения прочной резины, обладающей высоким сопротивлением истира­нию. К неактивным наполнителям относятся тальк, мел, инфузорная земля и др. Их вводят с целью увеличения объема и удешевления резины. К специальным напол­нителям относятся каолин и асбест, придающие резине химическую стойкость, и диатомит, повышающий элект­роизоляционные свойства резины.

Мягчители (пластификаторы) придают резиновой смеси мягкость, пластичность и облегчают ее обработку.

Противостарители — это вещества, предохраняющие резину от старения.

Основные виды резин. Армированной называют рези­ну, внутрь которой введены прокладки из металлической сетки или спирали с целью повышения прочности и гиб­кости, что особенно важно для таких изделий, как авто­мобильные шины, приводные ремни, ленты транспорте­ров, трубопроводы и т. д. При ее приготовлении в рези­новую смесь закладывают металлическую сетку, покры­тую слоем латуни и обмазанную клеем, и подвергают одновременному прессованию и вулканизации.

Пористые резины по характеру пор и способу полу­чения разделяются на губчатые — с крупными открытыми порами, однородные ячеистые — с закрытыми порами и микропористые. Способ их получения основан на способности каучука абсорбировать газы и на диффузии тазов через каучук. Пористая резина применяется при изготовлении амортизаторов, сидений, оконных прокла­док, протекторных слоев покрышек.

Твердая резина, или эбонит, имеет темно-коричневую или красную окраску, теплостойкость от 50 до 90°С, вы­держивает высокое пробивное напряжение (25— 60 кВ/мин).

Эбонит применяется для изготовления конструкцион­ных деталей, измерительных приборов и различной электроаппаратуры и поставляется для этих целей в ви­де пластин, прутков и трубок двух марок: А и Б. Кроме этого, выпускаются, эбонитовые аккумуляторные моно­блоки, сепараторы (в виде гладких и ребристых плас­тин) и различные детали для щелочных аккумуляторов.

Мягкие резины — это подавляющее большинство ре­зин с самой различной твердостью, применяемые в про­изводстве изделий промышленной техники, изделий ши­рокого потребления и изделий электроизоляционного назначения.

РЕЗИНА

Что такое резина

Любой человек в своей жизни сталкивался с резиной в тех или иных случаях, причем обычно с самого детства. Резина – это эластичная субстанция, которая получается после протекания реакции вулканизации как натурального, так и синтетических каучуков. Резиновый материал, который еще называют «вулканизат» является эластомером, имеющим трехмерную сшитую структуру, образующуюся при сшивке макромолекул каучуков химическими связями различной природы.

Как было сказано выше, резина по природе эластомер, то есть в отличие от обычных пластмасс, они способны при механическом воздействии возвращаться к своим первоначальным форме и размерам после снятия нагрузки.

Получение

Резину в современной промышленности производят в основном путем вулканизации резиновых смесей, имеющих достаточно сложную композицию. В составе этих смесей главной составной частью и основой будущей резины являются каучуки, их количество может составлять до 60 процентов от массы смеси. Прочими ее компонентами являются вулканизаторы, ускорители, активаторы, наполнители, противостарители и пластификаторы. Кроме этих основных компонентов в состав смеси возможно введение и других химикатов: регенератов, модификаторов, красителей, порофоров, отдушек и т.д. Вся резиносмесь может состоять из 20-30 веществ.

Конкретный каучук, который будет служить основой той или иной резины и прочие компоненты смеси выбираются исходя из предназначения, условий применения и прочим требованиям к резиновому продукту. Также для свойств продукта важен технологический процесс, который будет использоваться для переработки, экономические и прочие факторы.

Техпроцесс изготовления изделий из рассматриваемого материала состоит из операции смешения каучука с прочими компонентами резиносмеси в смесителях или при помощи вальцевания, изготовления полуфабрикатов, их резку, сборку и прочую постобработку, а также последующую вулканизацию продуктов. Полуфабрикатами могут служить профили, полученные шприцеванием (аналог экструзии пластмасс); листы, полученные каландрованием; прорезиненные ткани; корд и т.п. Непосредственно вулканизация проходит в реакторах периодического типа, например в прессах, котлах, автоклавах циклического или непрерывного типа, например тоннельных, барабанных и прочих.

Рис.1 Автоклав для вулканизации шин

Размеры и конфигурация изделия из-за высокой пластичности исходного материала придаются и фиксируются непосредственно в ходе вулканизации. При переработке активно применяется формование продуктов в вулканизационных прессах, а также метод литья под давлением. В случае использования этих методов формовка и вулканизация совмещаются в рамках единственной технологической операции. Основным вулканизатором для резин является элементарная сера, которая обычно вводится в количестве нескольких процентов от массы смеси. При использовании смесей, имеющих от 30 до 50 процентов серы в составе, на выходе получают эбонитовые изделия или заготовки.

Свойства резины

Рассматриваемый материал представляет интерес прежде всего своей эластичностью. Резина, по сути, представляет собой сшитую коллоидную субстанцию, где каучук является дисперсионной, а наполнители – дисперсной фазами. Главное качество резин – это высокая эластичность, она способна подвергаться большим деформациям при различных температурах, которые в свою очередь являются обратимыми.

Резине присущи свойства и твердого тела, и жидкости, и даже газа, например таким качеством является энтропийное качество ее упругости. В общем виде характеристики каждого типа резины зависят главным образом от использованного типа каучука. Ее качества изменяются в широких пределах при применении различных каучуков, их смешения или модификации.

Значения модуля упругости резин при небольших деформациях варьируется от 1 до 10 МПа. Значение коэффициента Пауссона около 0,5. Обратимая деформация в случае растяжения составляет до 10 размеров изделия.

Резины обладают хорошей звукоизоляцией, фрикционными свойствами, износостойкостью, теплоизоляционными показателями. Также они являются хорошими диамагнетиками и диэлектриками. Существуют специальные марки проводящих электрический ток и магнитных резин.

Рассматриваемый материал известен низким водопоглощением и набуханием в органике. Некоторые из резин имеют хорошую масло-, бензо-, водо-, паро-, хим-, радио- и термостойкость. Срок эксплуатации резиновых изделий может в разных случаях составлять от нескольких дней до десятилетий.

Виды резин

По своему назначению рассматриваемые материалы подразделяются на:

– тепло- или морозостойкие,

– огне- и радиационностойкие,

– с допуском к пище и применению в медицине,

Многие резины совмещают в себе полезные качества разных групп и могут применяться в разных условиях и для разных целей. Также существуют материалы транспарентные, пористые, окрашенные, для применения в тропиках и т.д.

Применение

Резину в больших количествах применяют в сельском и домашнем хозяйстве, медицинской технике, строительных материалах, промышленности, спортивной индустрии и т.д. Свыше 50 процентов производимого материала применяется для производства автошин.

Кроме этого, известны десятки тысяч видов изделий из резин, наиболее известные из которых: транспортерные ленты, различные ремни, рукава, шланги, прокладки, кольца, кабели, подошвы, коврики, материалы покрытий, герметики и др.

Рис.2 Покрытие детской площадки резиновой крошкой

Объявления о покупке и продаже оборудования можно посмотреть на

Обсудить достоинства марок полимеров и их свойства можно на

Зарегистрировать свою компанию в Каталоге предприятий

Характеристика резиновых материалов: виды, свойства, применение

Существует многочисленная группа эластомеров – веществ с повышенной гибкостью и эластичностью, которые можно производить либо естественным путём, из различных растительных источников, либо синтетическим путём, с помощью различных химических процессов. К ним относится и резина материал, изготавливаемый в многочисленных вариациях и с различными характеристиками. Поэтому резиновая продукция пригодна для различных производственных, санитарно-гигиеничееких и бытовых применений.

Состав резины

Резина служит важным сырьем для производства всего, от автомобильных шин до хирургических перчаток. Однако для успешного производства необходимо выбрать правильный тип резины, который бы отвечал эксплуатационным условиям изделий и среде их применения.

Основой любой резино-технической продукции является каучук, эластичное вещество, получаемое из выделений некоторых тропических растений (натуральный каучук) или из нефти и природного газа (синтетический каучук).

Основными химическими составляющими резины являются эластичные полимеры, большие цепочечные молекулы, которые можно растянуть на большую длину и при этом не изменить их первоначальную форму.

Первым распространенным эластомером был полиизопрен, из которого делают натуральный каучук. Он состоит из твердых частиц, взвешенных в молочной жидкости, называемой латексом, которая циркулирует во внутренних частях коры многих тропических и субтропических деревьев и кустарников.

Натуральный каучук и сегодня по-прежнему занимает важное место на рынке; его устойчивость к накоплению тепла делает его ценным для шин, используемых на гоночных автомобилях, грузовиках, автобусах и самолетах. Тем не менее, он составляет менее половины производимого в промышленных масштабах каучука. Остальное — это каучук, произведенный синтетическим путем с помощью химических процессов.

Резиновые материалы, независимо от происхождения, могут быть упрочнены путём вулканизации, а также улучшены и модифицированы для специальных целей путем армирования другими материалами.

Виды резиновых материалов

Каждый тип резинового материала демонстрирует различные свойства, которые делают его пригодным для определенных применений. Некоторые из наиболее распространенных типов резины и их свойства включают:

• натуральную резину;
• хлоропрен;
• полисилоксан;
• нитрилбутадиеновый каучук;
• резину с этиленпропилендиеновым мономером;
• стиролбутадиеновый каучук;
• изобутилен-изопрен;
• фторсиликоновую резину.

Каждый из вышеперечисленных видов резины имеет рациональные области применения. Натуральная резина, обладая высокой прочностью на разрыв и растяжение, упругостью и устойчивостью к истиранию, экстремальным температурам и набуханию в воде, используется для производства клеевых составов, полов, кровли, перчаток и изоляционных материалов.

Хлоропрен демонстрирует исключительно низкую подверженность горению, коррозии и разложению, поэтому используется для производства прокладок высокого давления, ремней, оконных и дверных уплотнений.

Полисилоксан известен своей пластичностью, биосовместимостью и устойчивостью к экстремальным температурам, огню, озону и ультрафиолетовому излучению.

Нитриловый каучук характеризуется высоким сопротивлением остаточной деформации при сжатии, а также стойкостью при нагревании.

Отличительной особенностью резины с этиленпропилендиеновым мономером является её биосовместимость. Из-за отсутствия аллергенных белков она используется при производстве хирургических перчаток.

Бутадиен-стирольный каучук отличается превосходной твердостью и долговечностью. Он демонстрирует высокую стойкость к истиранию, воздействию спиртов, обладает малой остаточной деформацией при сжатии, не разбухает в воде.

Изобутилен-изопрен обеспечивает один из самых высоких уровней газонепроницаемости. Это качество в сочетании с превосходной гибкостью материала делает его пригодным для изготовления воздухонепроницаемых компонентов, например, камер, спортивных мячей, герметиков. В качестве жидкого соединения он используется в составе добавок к дизельному топливу.

Фторсиликоновый каучук обладает высокой устойчивостью к экстремальным температурам (-70…–150 0С), трансмиссионным жидкостям, нефтяным маслам и топливам, синтетическим смазочным материалам, огню и озону. Эти свойства делают его идеальным материалом для топливных систем самолетов.

Классификация резиновых материалов по назначению и области применения

Резиновые материалы делят на группы общего и специального назначения.

Для резин общего назначения основными компонентами явля­ются неполярные каучуки — НК, СКИ, СКС и СКВ. Резины на осно­ве НК отличаются высокой эластичностью, прочностью, водо- и га­зонепроницаемостью, высокими электроизоляционными свойствами. Наибольшее распространение в промышленности получили резины на основе СКС (СКС-10, СКС-30, СКС-50). Это те резины, которые хорошо работают при многократ­ных деформациях, с хорошим сопротивлением старению; по газоне­проницаемости и диэлектрическим свойствам равноценны резинам на основе НК.

Резиновые материалы общего назначения используются дляпроизводства изделий, работающих в воде, на воздухе, в слабых рас­творах кислот и щелочей при температуре эксплуатации – 35. + 130 о С. Такими изделиями являются шины, рукава, конвейерные ленты, изо­ляция кабелей и др.

Резиновые материалы специального назначения делятся на бензиномаслостойкие, химически стойкие, коррозионно-стойкие, светостойкие, тепло- и морозостойкие, электротехнические и износостойкие.

Бензиномаслостойкие резиновые материалы изготавливают на основе наирита, тиокола, СКН и других типов каучуков. Их основ­ными потребительскими свойствами являются устойчивость к воз­действию гидравлических жидкостей, масло-, бензино- и озоностойкость, а также водонепроницаемость. Резины, стойкие к воздействию гидравлических жидкостей, изготавливают: для работы в масле – на основе СКН, для кремнийорганических жидкостей – на основе каучуков НК, СКМС-10 и др.

Бензиномаслостойкие резины на основе каучуков СКН могут работать в среде бензина, топлива, масел в интервале температур -30…+ 130°С. Акрилатные резины (марки БАК) теплостойки, обладают адгезией к полимерам и металлам, стойки к действию серосодержащих масел и кислорода, но обладают малой эластичностью, низкой морозостойкостью и невысокой стойкостью к воздействию воды и пара. Из бензиномаслостойких резин изготавливают шины, варочные камеры, диафрагмы и др. Акрилатные резины широко применяют в автомобилестроении.

Химически стойкие резиновые материалы изготавливают на основе бутилкаучука. К изделиям из таких резин предъявляются повышенные требования по масло-, бензино-, растворителе- и теплостойкости. Они используются, например, для транспортных лент для подачи горючих материалов.

Коррозионно-стойкие резиновые материалы изготавливают на основе ХСПЭ. Они являются незаменимым конструкционным материалом для изделий, работающих в морской воде. Коррозионно-стойкие резиновые материалы, кроме того, не обрастают при эксплуатации водорослями и микроорганизмами.

Светоозоностойкие резиновые материалы изготавливают на основе насыщенных каучуков — СКФ, СКЭП, ХСПЭ и БК. Резины на основе фторсодержащего каучука СКФ устойчивы к тепловому старению, воздействию масел, топлива, различных растворителей (даже при повышенных температурах), негорючие, обладают высоким сопротивлением истиранию, но имеют низкую эластичность и малую стойкость к большинству тормозных жидкостей. Резины на основе СКФ и этиленпропиленовых каучуков СКЭП стойки к действию сильных окислителей (HNO₃ и др.) и не разрушаются при работев атмосферных условиях в течение нескольких лет. Резины на основе хлорсульфополиэтиленового каучука ХСПЭ применяют как конструкционный материал (противокоррозионные, не обрастающие в морской воде водорослями и микроорганизмами покрытия), для защиты от гамма-излучения. Резины на основе бутилкаучука БК широко применяют в шинном производстве, а также для изделий, работающих в контакте с концентрированными кислотами и другими химикатами. Светоозоностойкие резиновые материалы предназначены для масло- и бензиностойких изделий — гибких шлангов, диафрагм, уплотнителей и др.

Теплостойкие резиновые материалы изготавливают на основе НК, СКТ и СКС. Морозостойкими являются резины на основе каучуков, имеющих низкие температуры стеклования, например, НК. СКС-10, СКТ. Эти резиновые материалы используются для сверхтеп­ло- и морозостойких изделий, электротехнических деталей и др.

Электротехнические резиновые материалы делятся на две группы: изоляционные и проводящие. Электроизоляционные резиновые материалы изготавливают на основе неполярных каучуков, напри­мер, НК, СКБ, СКС, СКТ и БК. Электропроводящие резины для экранированных кабелей получают из каучуков НК, СКН, наирит с обязательными добавками сажи и графита в количе­стве 65 . 70 % по массе каучука. Удельное электросопротивление проводящих резин p_ov= 10 2 . 10 4 Ом . см.

Износостойкие резиновые материалы изготавливают на основе СКУ. Рабочие температуры резин составляют – 30. + 130 °С. Они предназначены для производства шин, амортизаторов, буферов, клапанов, обкладок в транспортных системах для абразивных материа­лов, обуви и др.

Резина листовая

Резина — это материал, который получают в результате процесса вулканизации натурального или синтетического каучука. Ее применяют для изготовления шин для колесного транспорта, уплотнителей, конвейерных лент и множества других изделий, применяемых в медицине, быту и пр. В частности, один из продуктов переработки каучука — резина листовая (техническая пластина).

Виды листовых резиновых пластин

Основополагающим документом для производителей листовой резины является ГОСТ 7338 –90. Этот документ действует в отношении резиновых пластин, которые предназначены для производства деталей, применяемых для уплотнения неподвижных соединений, предотвращающих трения между поверхностями деталей выполненных из металла. Кроме этого, детали, выполненные из резины этого типа должны воспринимать ударные нагрузки, которые могут возникать в машинах и механизмах, работающих в разных отраслях промышленности и строительства. В этом же документы определены типы резин и условия работы, для которых они предназначены. Так, маслостойкая резина имеет три степени твердости, и может работать при температуре от – 40, до +90 градусов Цельсия. Она должна сохранять работоспособность в средах, содержащих жиры, масла, эмульсии, инертные газы и пар.

ГОСТ определяет, что в зависимости от сферы применения и условия работы, выпускают три основных типа резины технической листовой.

• тепломорозокислотошелочестойкая (ТМКЩ);
• маслостойкая МС;
• маслобензостойкая МБС.

Пластина резиновая ТМКЩ сохраняет работоспособность в таких средах, как – водная, кислотная, щелочная и газовая. Ее допускается эксплуатировать, в зависимости от степени твердости от – 45 до +90 градусов Цельсия.

Маслобензостойкая (МБС) листовая резина может работать в масляной или в среде, в которой присутствуют углеводородные топлива. Диапазон рабочих температур составляет от -30 до +80 градусов Цельсия.

В форме листов производят еще несколько видов резины:

• вакуумная;
• силиконовая;
• губчатая.

Белая вакуумная резина марки 7889 отличается следующими параметрами – она невосприимчива к воздействию высокого давления и температуры, обладают высокой упругостью и одновременно она с успехом сопротивляется сжатию. Резина ваккумная, кроме листового исполнения может поставляться потребителю в виде рукавов, шнуров и пр.
К вакуумной относят и цветную резину листовую вулканизованную. Кстати, разные цвета не несут никакой смысловой нагрузки. Такую резину производят исключительно из эстетических соображений.
Силиконовая листовая резина – это материал, который производят, используя высокомолекулярные веществ, в которые входят кремний и некоторые органические вещества. По внешнему виду она неотличима от той, которую производят из обычного каучука. Но ее химическая формула позволяет ей работать в температурном диапазоне от -50 до +480 градусов Цельсия. Если температура среды не более +100 градусов, то можно сказать, что детали из этого сорта резины будут работать вечно. Кстати, работа в таких экстремальных условиях длительное время не отражается на ее эксплуатационных мастерских.

Губчатая (пористая) резина – по сути, это вспененный каучук, который может быть отформован в листы и пр. Промышленность выпускает несколько марок этой продукции, которые отличаются друг от друга плотностью и областями применения. Кстати, нередко пористую резину используют для творчества.

Пищевую листовую резину производят, руководствуясь требованиями ГОСТ 17133-83. Изделия из этого материала применяют для изготовления уплотнений, которые контактируют с пищевыми веществами.
Техническая пластина может быть поставлена заказчику в виде пластин определенного размера или в виде рулонов.

Технические характеристики листовой резины

Как уже отмечалось основные технические параметры листовой резины регламентированы в ГОСТ 7338-90. Кстати, в некоторых документах можно встретить ссылки на ГОСТ 7339 – 65, который уже не имеет силы.

Технические характеристики листовой резины

В частности, в нем определено, то что готовая продукция имеет следующие размеры:

Листы ширина от 250 до 1350, длина от 250 до 1000 мм.
Рулоны ширина от 250 до 1750, длина может достигать 10 000 мм.
Толщина техпластины составляет от 1 до 60 мм.
Удельный вес техпластины колеблется в пределах 1000 г на 1 куб. дм.

Технические характеристики вакуумной пластины дополнены следующими параметрами:

Габариты техпластин, преимущественно квадратной формы, сосавляют 500х500, 600х600, 700х700 и пр.
Она должна сохранять работоспособность при температурах от – 8 до +70 градусов Цельсия.

Вакуумную пластину производят в соответствии с требованиями ТУ 38105116-81.
В форме листов или рулонов производят и специальную трансформаторную. Ее применяют при производстве трансформаторов и других устройств, применяемых в электротехнике. Технические требования к ней определены в ГОСТ 12855.

Обозначение листовой резины

Обозначения листовой резины

Для того чтобы потребители продукции этого класса могли спокойно ориентироваться в номенклатуре РТИ определен порядок обозначения готовой продукции. К примеру, запись пластина 2Н-1-ТМКЩ-С-5 обозначает, что перед заказчиком находится неформованный (Н) лист резиновый(1) пластины второго класса, средней степени твердость (С). ТМКЩ – марка пластины. Последняя цифра обозначает толщину листа.

Сфера применения листовой резины

Технические пластины, производимые в соответствии с требованиями ГОС 7338-90 нашли свое применение в различных отраслях промышленности – машиностроительной, авиационной, станкостроительной, пищевой, атомной и пр. Изделия из этого материала применяют при производстве изделий, применяемых в здравоохранении, спорте и пр.

Чаще всего листовую резину применяют для производства изолирующих и герметизирующих прокладок. Кроме того, ее применяют в амортизирующих устройствах и пр.

Преимущества и недостатки технических пластин

Как и любая продукция, техническая пластина обладает рядом достоинств и недостатков. К несомненным достоинствам можно отнести то, что она — это термостойкое изделие. Как уже выше отмечалось, предельный диапазон рабочих температур составляет от – 40/30 до +80 градусов Цельсия, то есть морозостойкость — это тоже ее достоинство. Резина термостойкая силиконовая может выдержать температуру до +400 градусов. Эластичность резины листовой позволяет ее применять в различных движущихся механизмах, например, в качестве защитных кожухов. Техническая пластина обладает высокой износостойкостью и это позволяет ее использовать в качестве отвалов на бульдозерах. Для этого используют пластину марки ТМКЩ.

Листовая резина для отвалов на бульдозерах

• температурный режим;
• наличие агрессивных сред;
• характеристики физических воздействий во время эксплуатации РТИ.

То есть, от правильности выбора марки основного материала зависит, насколько долго и эффективно будут работать РТИ. Между тем, большая часть производителей, которые ориентируются на требования упомянутого ГОСТ, попали в двойственное положение.
Все дело в том, что нормы в нем определенные не позволяют выпускать по-настоящему эффективные материалы. Отчасти дело заключается в том, что у потребителя сложилось твердое мнение о том, что техническая пластина, по своим параметрам, может превосходить требования, которые определены в ГОСТ 7338-90.

Для изготовления технических пластин, которые должны отвечать требованиям этого упомянутого документа, достаточно использовать дешевое сырье из разряда синтетических каучуков, а именно бутадиенстирольные, изопреновые и пр. В результате такого подхода пластина ТМКЩ может работать только в 20% растворах кислот и щелочей и этого явно недостаточно.

Марочная резина B-14

Но развитие технологий привело к тому, что ряд современных материалов, например, силиконовые резины, никакого отношения к ГОСТ 7338-90 не имеют.
Для преодоления устаревших требований ГОСТ многие предприятия этой отрасли занимаются самостоятельной разработкой и серийным выпуском листовой резины, которая по своим характеристикам превосходит нормы ГОСТ 7338-90. К такому типу изделий можно отнести так называемые марочные резины. Например, В-14. Ее используют для создания маслобензостойких изделий, которые по своим параметрам и стоимости превышают стандартные. Эту продукцию, заводы изготавливают на основании им же разработанных ТУ.
Конечно, нельзя утверждать, что резиново – технические изделия, которые выпускают на основании этого нормативного документа, обладают низким качеством.

Скорее всего, пришло время кардинальным образом изменять содержание этого документа и дать возможность производителям спокойно выпускать продукцию, отвечающую технологическим требованиям нашего времени.