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!

Производство резиновых смесей

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.

Производство резиновых смесей

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.

Производство резиновых смесей

 

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.

Производство резиновых смесей

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.