Производство резиновых смесей

В настоящее время резина – один из важнейших конструкционных материалов. Изделия из резины обладают комплексом уникальных свойств и используются машиностроении, медицине, легкой и пищевых промышленностях. А производство резиновых смесей одна из сложных, но увлекательных задач!

Отличительными чертами резины и изделий из нее являются высокая эластичность, сохраняющаяся в широком диапазоне температур, усталостная выносливость, устойчивость к действию многих агрессивных сред и возможность вторичной переработки.

 

Составление рецептур резиновых смесей

 

Рецептуростроение – большая область эластомерного материаловедения, основанная на знаниях о свойствах каучуков и большого числа химических компонентов, образующих в итоге эластомерный материал и изделия на его основе с прогнозируемым набором свойств.

Основанием для разработки рецепта эластомерной композиции является техническое задание, в котором указывается наименование изделия и перечень условий эксплуатации (окружающая среда, температурный интервал эксплуатации, условия механических воздействий, критические режимы эксплуатации, срок службы изделия, условия переработки и т.д.).

Ключевой момент в создании рецептуры для производства резиновых смесей – выбор типа каучука, исходят из основных свойств, которые он должен придать композиции. Нередко один тип каучука не может обеспечить весь спектр свойств в этом случае в композицию включают два или более эластомеров (ИРП-1347, ИРП-1348, ИРП-1315).

Вторым этапом в разработке рецепта является выбор ингредиентов резиновых смесей, позволяющих улучшить свойства каучука и обеспечивающих заданные свойства резиновой смеси.

Следует отметить, что в зависимости от состава композиции некоторые компоненты могут выполнять совершенно противоположные функции в зависимости от типа применяемой полимерной основы или вулканизующей системы.

Чаще всего технологи на предприятиях занимаются усовершенствованием готовых «базовых» рецептур с целью нахождения наилучшего соотношения между техническими и технологическими свойствами и стоимостью производства.

 

Состав резиновой смеси

 

Резина – сложная многокомпонентная гомогенная система, до 90% состоящая из натурального или синтетического каучука, остальную же часть занимают наполнители, ускорители пластикации, антиоксиданты, мягчители, красители и пигменты, вулканизирующие агенты, ускорители и активаторы. При необходимости, с помощью модифицирующих добавок, можно придать резине специальные свойства, такие как: маслобензостойкость (НО-68-1, 7-В-14 и др.), повышенная твердость (51-1524), износостойкость, электропроводность и антистатичность, стойкость к повышенным температурам (ИРП 1338, ИРП 1401) и УФ-излучениям (ИРП 1287 НТА) т.д.

Наполнители – вещества, предназначенные для удешевления стоимости резины и придания им некоторых свойств, например, таких как повышение прочности, облегчение выемки изделий из пресс-форм, повышение термостойкости и вулканизаторов. Часто используемые наполнители: печной технический углерод, мел, силикаты, тальк, стекловолоконо, каолин, полимеры стирола, полиэтилен, формальдегидные, эпоксидные смолы.

 

Ускорители пластикации (химические пластификаторы) – подставляют собой акцепторы свободных радикалов, стабилизирующие макрорадикалы, образующиеся при механической или термоокислительной деструкции макромолекул каучука. Широко применяются ароматические меркаптаны и дисульфиды.

Антиоксиданты (противостарители) – вещества, защищающие резину от воздействия высоких температур и кислорода, т.е. предотвращающие термическую и термоокислительную деструкцию. К антиоксидантам относятся: фениламины, дигидрохинолины, фенолы, производные имидазола, фосфорсодержащие соединения.

Мягчители – продукты переработки нефти и каменного угля, лесохимического производства, животного и растительного происхождения, а также синтетические смолы. Наиболее применяемые: стабилойл, вазелиновое масло, масло ПН-6.

Красители и пигменты – мелкодисперсные твердые вещества, органического и неорганического происхождения, предназначенные для придания цвета резиновым изделиям. Например, ультрамарин, диоксид титана, пигмент желтый прочный, пигмент оранжевый Ж, пигмент красный 5С, лак оранжевый.

Вулканизирующие агенты– вещества, способствующие сшиванию каучуков. В качестве основного вулканизирующего агента используется сера. В производстве шин и резинотехнических изделий используются две модификации: ромбическая (растворимая) и полимерная (не растворимая). Помимо серы в качестве вулканизирующих агентов используются дитиодиморфолин, тетраметилсульфид, тетрабутилтиурамдисульфид, теллур и его соединения, селен и его соединения, фенольные смолы, оксиды металлов, органические пероксиды.

Вулканизирующие агенты

Ромбическая сера производится из самородных руд или природного газа. Распределяется в каучуках, отличается малой теплопроводностью, плохой проводимостью электрического тока. Способна взаимодействовать с ненасыщенными каучуками без добавок.

Полимерная сера содержит до 90% нерастворимой модификации, не растворяется во всех растворителях и каучуках. При температурах вулканизации превращается в обычную ромбическую серу. Не мигрирует на поверхность сырых резиновых смесей, не вызывает подвулканизации и перевулканизации стекающихся поверхностей.

Ускорители вулканизации – компоненты вулканизирующей системы, применяемые для повышения скорости вулканизации и улучшения физико-механических свойств резины. К ним относятся такие вещества, как гуанидины, дитиокарбаматы, тиазолы, сульфенамиды, тиомочевины, тиурамы и другие.

Активаторы вулканизации – компоненты вулканизирующей системы, повышающие эффективность действия ускорителей. Обычно применяют неорганические и органические активаторы, наиболее распространены оксиды металлов и длинноцепные жирные кислоты. К активаторам вулканизации относят оксид цинка, оксид магния, стеариновую кислоту, стеарат цинка, олеиновую кислоту, диэтиленгликоль, триэтаноламин.

Замедлители подвулканизации – вещества, снижающие или предотвращающие преждевременную вулканизацию во время изготовления, хранения и переработки резиновых смесей. В качестве замедлителей используют фталевый ангидрид, нитрозодифениламин, бензойную кислоту, оксид магния, оксид свинца.

 

Технология изготовления резины

 

Первый этап произодства резиновых смесей – пластикация полимера, представляющая собой разрушение структуры полимеров, с целью сделать их мягкими и эластичными, для будущего добавления ингредиентов. Может проходить на открыты вальцах или в закрытых смесителях (книдерах).

Первоначально вальцы были двухвалковыми, в настоящее время принцип их работы не изменился, появились лишь некоторые модификации: возможность регулирования зазора между валками, добавление дополнительных валков и изменение их размеров.

Закрытый резиносмеситель представляет собой закрытую смесительную камеру с двумя роторами, вращающимися в противоположных направлениях, Резиновая смесь смешивается между стенками камеры и роторами, а также между самими роторами. При этом она находится под давлением, воздаваемым пневматическим плунжером. Диапазон частоты вращения ротора в закрытых смесителях 20-30 об/мин.

Пластикация обычно проводится в закрытом смесителе при добавлении пластификаторов при температуре 150℃. Время смешения смеси прямо пропорционально числу оборотов ротора и зависит от природы и типа используемых каучуков.

В закрытом смесителе невозможно произвести всё смешение сразу из-за высоких температур, достигаемых в ходе процесса. Поэтому сначала смешивается маточная смесь (практически готовая смесь, но без введенных каких-либо компонентов), после охлаждения из нее получают готовую.

Выгруженная маточная смесь перерабатывается под смесителем на вальцах или проходит через экструдер и извлекается в виде листа или гранул.

Второй этап – доработка маточной смеси, заключающаяся в добавлении недостающих компонентов, происходит в червячных машинах или вальцах.

Третий этап – очистка резиной смеси от различных включений и неразрушенных агломератов ингредиентов с помощью фильтр-машин (стрейнеров). Очистку проходят смеси для тонкостенных резиновых изделий.

Четвертый этап – формований смеси для дальнейшего хранения, используют каландры или экструзионные аппараты.

Пятый этап – переработка резиновой смеси в готовую продукцию в экструдерах (для резиновых профилей, трубок, шнуров) или на вулканизационных прессах (для формовых и литьевых РТИ). Производством вулканизационных прессов с 2015 года занимается наша компания Гидросервис, уже освоен выпуск такого оборуования, как ПВЗК-40-260 и ПВГК-300-650.

Заказать резиновые изделия, пресс-формы и многое другое можно обратившись в нашу компанию по адресу г.Казань, ул.Обнорского, д.30 А, прислав всю необходимую информацию о материале на адрес электронной почты gidroservis-kazan@mail.ru или отправив образец изделия нам почтой или транспортной компанией.

Больше новостей о группе компаний Гидросервис в наших группах в Facebookи ВКонтакте.