17.2. Резина – конструкционный материал

В машиностроении существует понятия «холодная» и «горячая» обработка металлов. В резиновой промышленности холодной обработки резины нет. Резиновую деталь нельзя выточить на токарном станке, всё резиновое производство - горячий цех. Чтобы получить 1т резины, нужно 5 т сырья и до 20 т условного топлива, а изготовление резиновых изделий – один из наиболее трудоёмких процессов химической технологии. Резина – один из самых дорогих конструкционных материалов.

Резиновое производство имеет три таких значительных особенности, которые объясняют сложность его.

Первая особенность – чрезвычайно широкий ассортимент изделий – более 60 тыс. наименований. В резиновом производстве для изготовления изделий почти каждого типоразмера требуется своё оборудование, своя технология, а иногда и своя рецептура. Вторая особенность – резина представляет собой сложную многокомпонентную систему, в состав которой, помимо каучука, входит до 15, а иногда и более разнообразных веществ (ингредиентов). Рассчитать такую многокомпонентную систему очень сложно. Поэтому рецепты резин подбираются эмпирически. Например, к Олимпийским играм 1980 г. потребовалось изготовить простую хоккейную шайбу, отвечающую современным требованиям по твёрдости, морозостойкости, эластичности. На создание рецепта резины ушло 2 года, хотя в отдельности имелись рецепты резин с заданной твёрдостью и требуемым показателем отскока.

Третья – многостадийность процесса её изготовления: большое количество операций и перерывов между ними (технологических выдержек).

Поэтому решение любых вопросов, связанных с удешевлением процесса, с уменьшением длительности производства резиновых деталей, с заменой дорогостоящих компонентов на более дешёвые даёт ощутимый экономический эффект.

17.3. Компоненты резиновых смесей

В производстве резиновых технических деталей основным видом сырья являются натуральные и синтетические каучуки. Натуральные каучуки не нашли широкого применения, так как сырьем для их получения является каучукосодержащий сок отдельных сортов растений. Сырьем для получения синтетических каучуков являются нефть, нефтепродукты, природный газ, древесина. Каучук в чистом виде в промышленности не применяют.

Каучук превращают в резину вулканизацией. В качестве вулканизирующего вещества используют серу. Количество серы определяет эластичность резиновых деталей. Например, мягкие резины содержат 1 – 3 % серы, твёрдые (эбонит) – до 30 % серы. Процесс вулканизации происходит под температурным воздействием (горячая вулканизация) или без температурного воздействия (холодная вулканизация). Для улучшения физико-механических и эксплуатационных свойств резиновых технических деталей и снижения расхода каучука в состав резиновых смесей вводят различные компоненты.

Наполнители уменьшают расход каучука, улучшают эксплуатационные свойства деталей. В качестве порошкообразных наполнителей применяют сажу, тальк, мел и др. К тканевым наполнителям относят хлопчатобумажные, шёлковые и другие ткани. В некоторых случаях для повышения прочности деталей их армируют стальной проволокой или сеткой, стеклянной или капроновой тканью. Количество наполнителя зависит от вида выпускаемых деталей.

Мягчители (парафин, стеариновая кислота, канифоль и др.) служат для облегчения процесса смешивания резиновой смеси и обеспечения мягкости и морозоустойчивости.

Для замедления процесса окисления в резиновые смеси добавляют противостарители (вазелины, ароматические амины и др.).

Процесс вулканизации ускоряют введением в смесь оксида цинка, свинцового глета и других.

Красители (охра, пятисернистая сурьма, ультрамарин и др.) вводят в смесь в количестве до 10 % массы каучука.

Высокая эластичность, способность к большим обратимым деформациям, стойкость к действию активных химических веществ, малая водо – и газопроницаемость, хорошие диэлектрические и другие свойства резины обусловили её применение во всех отраслях народного хозяйства. В машиностроении применяют разнообразные резиновые технические детали: ремни – для передачи вращательного движения с одного вала на другой; шланги и напорные рукава – для передачи жидкостей и газов под давлением; сальники, манжеты, прокладочные кольца и уплотнители – для уплотнения подвижных и неподвижных соединений; муфты, амортизаторы – для гашения динамических нагрузок; конвейерные ленты – для оснащения погрузочно-разгрузочных устройств и т.д.