Виды латексов

Натуральный латекс — млечный сок каучуконосных растений. Натуральный латекс представляет собой жидкость молочно-белого цвета с желтым или розовым оттенком. В неконцентрированном латексе около 52—60% воды, 34—37% каучука в виде отрицательно наряженных глобул грушеобразной формы размером 0,17—0,26 мкм; остальное — белки, смолы, сахара, ферменты и минеральные вещества. Латекс имеет щелочную реакцию, поэтому при добавлении к нему кислоты, например уксусной, он легко коагулирует. После соответствующей обработки коагулянта (промывки, вальцевания) получают высокоэластичный продукт. В целях консервации снятые с вальцов листы коптят, что обеспечивает повышение стойкости полуфабриката к окислению и действию микроорганизмов.

Искусственные латексы (искусственные дисперсии, синтетические латексы) — продукты, которые образуются при диспергировании «готовых» полимеров в воде. Как правило, такие латексы получают из каучуков, синтезируемых полимеризацией в растворе, например бутилкаучука, изопреновых каучуков. Образующийся в процессе синтеза раствор каучука в углеводороде эмульгируют в воде, а затем углеводород отгоняют. К синтетическим латексам относят также дисперсии пластиков, например поливинилхлорида, поливинилацетата.

Свойства латексов

Свойства латексов (табл. 1.) в значительной степени определяют и свойства изделий и материалов, получаемых из них.

Применение латексов позволяет получать такие изделия, которые из твердых каучуков вообще не могут быть изготовлены, например тонкостенные бесшовные медицинские перчатки.

В основном для изделий медицинского назначения применяют натуральный латекс.

¶Таблица 1. Потребительные свойства латексов на основе различных полимеров.

Тип латекса	Тип полимера	Сухой остаток, %	Вязкость, мн-сек/м2, или спз	Средний диаметр глобул, нм
Натуральный центрифугированный	Цис-полизопрен	61—62	500—600	600
Синтетический хлоропреновый (неопрен 750)	Полихлоропрен	50	13	200
Синтетический бутадиеновый карбоксилатный (СКД-1)	Сополимер бутадиена с метакриловой кислотой	24	2—5	100—130
Искусственный изопреновый (СКИ-3)	цис-Полизопрен	58—60	400—500	550

Технологический процесс получения изделий медицинского назначения из латексов

Технологический процесс получения изделий медицинского назначения из латексов включает следующие основные стадии:

1. приготовление латексной смеси;

2. получение полуфабриката латексного изделия;

3. уплотнение геля;

4. сушка готового изделия;

5. вулканизация готового изделия;

1. контроль качества, упаковка и маркировка.

Приготовление латексной смеси. Как правило, в состав латексной

смеси кроме обычных ингредиентов резиновой смеси входят поверхностно-активные вещества, загустители, антисептики, пеногасители и др.

Полуфабрикат латексного изделия получают методом макания.

Для этого нагретую до 60—100 °С форму, моделирующую изделие, опускают в ванну с латексной смесью. Образовавшийся на поверхности формы тонкий слой геля подсушивают на воздухе и снова макают. Так повторяют столько раз, сколько нужно для получения изделия необходимой толщины (не более 2 мм).

Уплотнение геля. Форму с полученным на ней изделием опускают в ванну с водой и выдерживают при комнатной температуре. При этом происходит уплотнение геля.

Сушка готового изделия в воздушной камере при температуре 40—80 °С в течение 10—15 ч.

Вулканизация готового изделия проводится в специальных камерах горячим воздухом при температуре 100—140 "С. Для этого форму с изделием помещают в камеру и выдерживают при заданной температуре необходимое количество времени в соответствии с технологическим регламентом на конкретное изделие.

Контроль качества, упаковка и маркировка производятся в соответствии с требованиями государственного стандарта или технического условия предприятия на изделие.

Каучук

Натуральный каучук

Натуральный каучук является цис-1,4-полиизопреном со структурной формулой:

-СН₂С=СНСН₂-СН₃

Этому природному полимеру отводится исключительное место в истории развития химии и технологии высокомолекулярных соединений, так как он служил тем прототипом, по образу и подобию которого создавались первые синтетические полимеры, прежде всего каучуки.

Натуральный каучук содержится в млечном соке (латексе) каучуконосных растений; отдельные включения каучука имеются также в клетках коры и листьев этих растений. Добывают его главным образом из латекса бразильской гевеи, которая произрастает на плантациях в тропических странах. Крупнейший производитель — Малайзия (свыше 40% мирового производства).

Историю натурального каучука ведут обычно с 1738 г., когда французский исследователь III. Кондамин представил в Академию наук в Париже образцы каучука, изделия из него и описание способов добычи в странах Южной Америки. Промышленное применение каучука началось после открытия процесса вулканизации (Ч. Гудьир — США, 1839; Т. Гэнкок — Великобритания, 1843).

При получении натурального каучука латекс извлекают подсечкой коры деревьев; из латекса каучук выделяют коагуляцией с помощью муравьиной, щавелевой или уксусной кислоты. Образующийся рыхлый сгусток (коагулят) промывают водой и прокатывают на вальцах для получения листов, которые сушат и обычно коптят в камерах, наполненных дымом. Копчение придает каучуку устойчивость против окисления и действия микроорганизмов.

Стереорегулярное строение каучука обусловливает его способность к кристаллизации. Температура его стеклования минус 70 "С.

Потребительные свойства натурального каучука обусловливаются его нетоксичностью и высокой эластичностью, что обеспечивало его широкое применение в медицине до последней четверти XX века. В последние годы каучук постепенно утрачивает доминирующее положение в производстве медицинских товаров. Основная причина этого — усиливающаяся тенденция к переходу на изделия одноразового применения из технологически более удобных синтетических полимеров: поливинилхлорида, полиэтилена высокого давления, сополимеров этилена с винилацетатом и других термопластичных полимеров, а также термореактивных полиорганосилоксанов. Так, натуральный каучук теперь практически не применяют в производстве трубчатых изделий (катетеры, зонды, трубки для переливания крови и т.д.).

Резины

Резина - эластичный материал, образующийся в результате вулканизации натуральных и синтетических каучуков.

Резина представляет собой полимерный материал с низкой способностью к высокоэластической деформации в достаточно широком интервале температур. Резины отличаются от каучуков наличием между длинными цепными молекулами прочных поперечных связей, возникающих при вулканизации. Различными технологическими приёмами из резины возможно изготовление разнообразных по форме и назначению изделий. Сырой резиновой смеси можно придать любую конфигурацию путём формования, штампования или литья под давлением.

Современные резины представляет собой композиционный материал, включающий до 10—15, а иногда и более разнообразных ингредиентов. Её состав зависит от требований, предъявляемых к изделию. Изделия медицинского назначения не должны обладать токсичностью и иметь неприятный запах, должны быть устойчивы к воздействию света, растворителей и иметь привлекательный цвет.

Все ингредиенты резины подразделяют на две большие группы.

• Ингредиенты первой группы определяют важнейшие технические свойства резин: способность к многократным обратимым деформа циям (т.е. эластичность), механическую прочность, сопротивление разрастанию порезов, истиранию и старению и некоторые другие. От этих ингредиентов (табл. 9.2-3) зависят основные технологичес кие свойства резиновых смесей: текучесть (вязкость), стойкость к преждевременной вулканизации, скорость и оптимальный режим вулканизации. Ингредиенты этой группы присутствуют практичес ки во всех промышленных резиновых смесях.

• К ингредиентам 2-й группы относят вещества, придающие резинам специфические свойства (табл.2).

Таблица 2. Классы и назначение ингредиентов, определяющих технические свойства резин

Класс ингредиентов	Назначение ингредиентов
Каучуки	Придание эластичности резиновым изделиям
Вулканизирующие агенты (органические примеси, фенолформальдегидные смолы, оксиды металлов)	Образование поперечных связей между длинными цепными молекулами
Ускорители и ингибиторы вулканизации (тиурам, едкая щёлочь)	Регулирование и сопротивление преждевременной вулканизации и управление процессом вулканизации
Наполнители (мел, тальк, барит, каолин, оксид цинка)	Повышение физико-механических характеристик, снижение стоимости резиновых изделий и улучшение технологических свойств резиновых смесей
Пластификаторы (стеарин, парафин, масла)	Повышение эластичности резин, снижение затрат энергии при изготовлении и переработке резиновых смесей
Противостарители (пятисернистая сурьма)	Удлинение срока эксплуатации резиновых изделий

К этой группе относят также ряд веществ, облегчающих изготовление или переработку резиновых смесей, — активаторы пластификации каучука (увеличивают пластичность), соединения, повышающие клейкость невулканизированных смесей, пропиточные составы, повышающие прочность связи резины с текстильными материалами, и др. Все перечисленные выше ингредиенты необходимы для изготовления главного полуфабриката — резиновой смеси.

Таблица 3. Классы и назначение ингредиентов, придающих резинам специфические свойства

Класс ингредиентов	Назначение ингредиентов
Порообразователи (амилнитрит)	Изготовление пористых резин
Органические красители и пигменты	Изготовление светлых и цветных резин
Фунгициды	Защита резин от разрушения грибами
Дезодоранты	Подавление неприятного запаха изделий

Этапы технологического производства резиновых изделий

Классификация методов производства резиновых изделий:

1. изготовление шприцевым методом (экструзия);

2. изготовление бесшовным методом;

3. изготовление методом формования

4. изготовление методом прессования.

5. изготовление методом ручной клейки.

Существенная особенность производства любого изделия из резины — неразрывное сочетание в нём механических и химических процессов. В большинстве технологических схем производства резиновых изделий можно выделить следующие основные этапы:

• Все поступающие на предприятие ингредиенты проходят входной контроль, подготовку и поступают на дозирование. Подготовка сводится к сушке порошкообразных компонентов, их просеиванию и (иногда) размолу; нагреванию мягчителей для удаления низкокипящих фракций. Кипы каучука нагревают и разрывают или разрезают на листы, затем проводят пластификацию каучука, способствующую приданию ему пластичности. Пластификацию производят на вальцах в закрытых смесителях или червичных пластификаторах. Для уменьшения расхода энергии и повышения эффекта пластификации в смесь вводят мягчители. Для синтетических каучуков применяют термоокислительную пластификацию в котлах при температуре 125—135 °С.

• Изготовление резиновых смесей. Подготовленные навески ингредиентов в строгом соответствии с технологическим регламентом смешивают на смесительном оборудовании. Цель процесса смешения

— равномерное распределение ингредиентов в среде полимера. Каучуки до вулканизации находятся в вязкотекучем состоянии и обладают пластическими свойствами. Ингредиенты в массе каучука рас пределяются под действием деформации сдвига, возникающей при обработке каучуков и ингредиентов в смесительных машинах. В процессе смешения происходят равномерное распределение компонентов и ряд сложных физико-химических и химических явлений. Кроме того, возникают структурные превращения полимеров под действием механических напряжений; взаимодействие компонентов друг с другом. Характер этих явлений зависит от условий переработки, поэтому резиновые смеси одинакового состава при изменении режима смешения могут иметь различные свойства. В связи с этим режим изготовления резиновых смесей строго регламентирован по ряду параметров, например температуре, длительности.

• Изготовление деталей резиновых изделий. В промышленности наиболее широко применяют два метода формования заготовок — шприцевание и каландрование.

— Шприцевание — продавливание разогретой резиновой смеси через профилирующее отверстие. Этот метод используют для изготовления неформовой продукции (трубок, шлангов).

— Каландрование (от фр. calandre — прокатывать) — пропуск разогретой резиновой смеси через зазор между горизонтальными валками, вращающимися навстречу друг другу. Полученный полу фабрикат представляет собой бесконечную ленту определённой ширины и толщины. В связи с недостаточностью одноразового пропуска смеси используют трёх-, четырёх- или пятивалковые каландры. На каландрах производят прорезинивание тканей, сдваивание прорезиненных тканей и листов резины.

— При компрессионном формовании заготовки из резиновой смеси помещают в полость пресс-формы, конфигурация и размеры ко торой определяют конфигурацию и размеры готового изделия. Масса заготовки должна превышать массу изделия для создания необходимого давления в полости и получения монолитного из делия.

— Перспективный метод изготовления формовых изделий — литьё под давлением. Сущность метода заключается во впрыскивании подогретой резиновой смеси в замкнутую форму с последующей вулканизацией смеси в этой форме. Литьевые формы отличаются от форм для компрессионного формования наличием метниковых каналов, через которые поступает резиновая смесь, и каналов для выхода воздуха. Гнездо формы должно быть больше размеров готового изделия, так как при этом способе более выражены усадочные явления (вулканизация проходит при более высоких температурах).

• Вулканизация. Независимо от назначения, конструкции, технологических особенностей изготовления все резиновые заготовки подвергают вулканизации в течение определённого времени при заданном внешнем давлении. На этой стадии закрепляется форма изделия. Исходный пластичный материал («сырая» резиновая смесь) приобретает высокоэластические свойства, сохраняющиеся при широком диапазоне температур, а изделие — необходимые эксплуатационные характеристики. За относительно короткий промежуток времени при температуре вулканизации претерпевают изменения основные механические характеристики резин (прочность, напряжение при заданном удлинении, относительное и остаточное удлинение при разрыве, сопротивление раздиру и истиранию, устойчивость к набуханию и др.).

— Качественные и количественные изменения, происходящие в резиновой смеси при вулканизации, обусловлены рядом физико-химических процессов, приводящих к связыванию отдельных молекул каучука между собой. Это приводит к формированию в массе резины пространственной сетки, что и является причиной изменения свойств резин при вулканизации.

— Важнейшие вулканизационные характеристики резиновой смеси — оптимальное время вулканизации (т.е. время, за которое рези новая смесь достигает требуемых технических свойств) и индивидуальный период (т.е. время сохранения текучести или пластичности смеси при температуре 120-140 °С).

— Вулканизацию большинства резиновых изделий проводят под воз действием внешнего давления, величина которого зависит от многих факторов и прежде всего — от состава смеси и конструкции резинового изделия. Внешнее давление необходимо для придания резиновой смеси формы (при формовых методах вулканизации) и предотвращения образования пор в массе резин, которые могут быть причиной быстрого износа изделия в условиях эксплуатации.

- Непрерывная вулканизация в среде горячего воздуха при атмос ферном давлении. Этот метод применяют в производстве формо вых изделий, тонкостенных и пористых изделий, предметов меди цинского назначения, латексных изделий.

Процесс вулканизации — ключевой и завершающий процесс производства резиновых изделий, в значительной мере определяющий их поведение при эксплуатации.

Резиновые изделия после вулканизации подвергают механической обработке с целью устранения исправляемых дефектов, придания изделию товарного вида, получения необходимой точности размеров и формы изделия.