Состав резины и ее получение. Резины: состав, свойства и виды

Резиновые материалы и комбинированные резинотехнические изделия невозможно заменить другой продукцией. Уникальное сочетание характеристик и эксплуатационных качеств позволяет использовать такие материалы в сложных рабочих процессах, дополняя устройство машин, станков, приборов и строительных конструкций. Современное производство резины заметно продвинулось технологически, что отразилось и на качестве выпускаемой продукции. Технологи стремятся повышать долговечность, прочность и стойкость изделий к воздействию сторонних факторов.

Из какого сырья делают резину?

Большая часть резиновых материалов получается в результате промышленной обработки синтетических и натуральных каучуковых смесей. Достигается эта обработка посредством сшивки каучуковых молекул химическими связями. Последнее время используется порошкообразное сырье для производства резины, характеристики которого специально рассчитаны на образование литьевых форм. Это готовые композиции на базе жидкого каучука, из которых в том числе выпускают эбонитовые изделия. Сам процесс вулканизации не обходится без специальных активаторов или агентов - это химические вещества, способствующие сохранению оптимальных рабочих качеств смеси. Обычно для данной задачи используют серу. Это компоненты, составляющие основу набора, требуемого для изготовления резины. Но, в зависимости от требуемых эксплуатационных качеств и назначения продукта, технологи вводят производственные этапы, на которых структура изделия обогащается и модифицирующими элементами.

Добавки для модификации резиновых смесей

В процессе изготовления резиновая смесь может наполняться ускорителями, активаторами, агентами вулканизации, смягчителями и другими компонентами. Поэтому вопрос о том, из чего делают резину, в немалой степени определяется вспомогательными добавками. Например, для сохранения структуры материала используют регенераты. С помощью данного наполнителя резиновый продукт может подвергаться вторичной вулканизации. Немалая часть модификаторов не оказывает влияния на конечные технико-эксплуатационные свойства, но играет существенную роль непосредственно в процессе изготовления. Тот же процесс вулканизации корректируют ускорители и замедлители химических реакций.

Отдельную группу добавок представляют пластификаторы, то есть смягчители. Их используют для понижения температуры при вулканизации и диспергирования других ингредиентов состава. И здесь может возникнуть другой вопрос - насколько добавки и сам каучук влияют на химическую безопасность формируемой смеси? То есть из чего делают резину с точки зрения экологической чистоты? Отчасти это действительно опасные для здоровья смеси, которые включают ту же серу, битумы и дибутилфталаты, стеариновые кислоты и т. д. Но часть ингредиентов представляют натуральные вещества - природные смолы, тот же каучук, растительные масла и восковые компоненты. Другое дело, что в разных смесях соотношение вредной синтетики и натуральных ингредиентов может меняться.

Этапы процесса изготовления резиновых изделий

Промышленное изготовление резины начинается с процесса пластификации сырья, то есть каучука. На этом этапе обретается главное качество будущей резины - пластичность. Посредством механической и термической обработки каучук смягчается до определенной степени. Из полученной основы в дальнейшем будет осуществлено производство резины, но перед этим пластифицированная смесь подвергается модификации рассмотренными выше добавками. На этой стадии формируется резиновый состав, в который добавляют серу и другие активные компоненты для улучшения характеристик состава.

Важным этапом перед вулканизацией является и каландрование. По сути, это формование сырой каучуковой смеси, прошедшей обогащение добавками. Выбор способа каландрирования определяет конкретная технология. Производство резины на этом этапе может предполагать также и выполнение экструзии. Если обычное каландрование ставит целью создание простых резиновых форм, то экструзия позволяет выполнять сложные изделия в виде шлангов, кольцевых уплотнителей, протекторов для автомобильных шин и т. д.

Вулканизация как завершающий этап производства

В процессе вулканизации заготовка проходит финальную обработку, благодаря которой изделие получает достаточные для эксплуатации характеристики. Сущность операции заключается в воздействии давления и высокой температуры на модифицированную каучуковую смесь, заключенную в металлическую форму. Сами формы устанавливаются в специальной автоклаве, подключенной к паровому нагревателю. В некоторых сферах производство резины может предусматривать и заливку горячей воды, которая стимулирует процесс распределения давления через текучую среду. Современные предприятия также стремятся к автоматизации этого этапа. Появляются все новые пресс-формы, которые взаимодействуют с подающими пар и воду форсунками на основе компьютерных программ.

Как производятся резинотехнические изделия?

Это комбинированные изделия, которые получаются путем соединения тканевых материалов с каучуковой смесью. В процессе изготовления резинотехнической продукции нередко используется паронит - гибридный материал, получаемый путем соединения термостойкой резины и неорганических наполнителей. Далее заготовка проходит обработку вальцеванием и вулканизацию. Получают резинотехнические изделия и с помощью шприц-машин. В них на заготовки оказывается термическое воздействие, после чего осуществляется пропуск по профилирующей головке.

Оборудование для процессов изготовления резины

Полный производственный цикл осуществляет целая группа машин и агрегатов, выполняющих разные задачи. Один лишь процесс вулканизации обслуживают котлы, прессы, автоклавы, форматоры и другие устройства, обеспечивающие промежуточные операции. Отдельный установки применяют для пластификации - типовая машина такого типа состоит из шипованного ротора и цилиндра. Вращение роторной части производится посредством ручного привода. Не обходится производство резины без варочных камер и каландровых агрегатов, которые осуществляют раскатку каучуковых смесей и термическое воздействие.

Заключение

Процессы изготовления резиновых изделий во многом стандартизированы как в плане механической обработки, так и в части химического воздействия. Но даже при условии использования одинаковых производственных аппаратов характеристики получаемых изделий могут быть разными. Это доказывает и резина отечественного производства, предлагающая разные наборы эксплуатационных свойств. Наибольшую долю резиновой продукции в российском сегменте промышленности занимают автомобильные шины. И в этой нише особенно ярко проявляются способности технологов к гибкой модификации составов в соответствии с жесткими требованиями к конечной продукции.

Резина – эластичный полимерный материал, продукт переработки природного или синтетического изопренового или диенового каучука.

Преобразование каучука в резину происходит путем его вулканизации. При этом линейные молекулы полимера вступают в химическую реакцию с серой, между соседними молекулами образуются сульфидные мостики. Полимер приобретает пространственную структуру. За счет изменения структуры значительно повышаются эластичность, прочность, износоустойчивость и другие технологические характеристики материала.

Достижение наилучшего возможного сочетания механических и физических свойств в процессе изготовления резины известно как оптимум вулканизации.

Технологический процесс производства включает следующие этапы:

1. образование вулканизационной сети,
2. этап индукции,
3. реверсию.

В зависимости от необходимых свойств конечного продукта в реакционную смесь вводят различные добавки: сажу, мел, пластификаторы, смягчители. Для улучшения эксплуатационных качеств готовых резиновых изделий в последнее время все чаще применяются органические добавки, в частности пероксиды и олигоэфиракрилаты.

Различают холодную и горячую вулканизацию. В производстве герметиков используется метод холодной вулканизации при температуре в пределах 20…30 градусов. Горячая вулканизация производится при температурах 140… 300 градусов.

В производстве резины применяются различные катализаторы, которые влияют не только на скорость реакции, но и на качество резины. Чаще всего в промышленности применяются тиазолы и замещенные сульфаниламиды. Сульфаниламиды обеспечивают монолитность изделия, тиазолы повышают устойчивость материала к термоокислительному старению.

Кроме холодной и горячей вулканизации существует способ под названием серная вулканизация, который применяется в производстве резины повышенной износостойкости для изготовления шин и некоторых видов обуви.

Отрасли применения резины

Примерно половина всего объема производства резины предназначается для изготовления шин. Остальное используется в качестве различных видов изоляции, для изготовления деталей различных машин и механизмов, в обувной промышленности, электротехнике, производстве медицинского оборудования, приборостроении и т. д.

Полезные изделия из переработанной резины

Сегодня человечество способно в значительной мере воспроизводить свои потребности в резине. Этот потенциал содержится не просто в отходах, а в отходах, которые некуда девать. Даже богатая природными ресурсами Россия начинает понимать здесь свою выгоду

Резиновая крошка может быть использована для изготовления качественных покрытий, применяемых в самых различных местах, в том числе на даче, детских и спортивных площадках

Опасность отходов

В процессе производства резины в атмосферу попадают оксиды серы, азота, углерода, частицы сажи, резорцин, этилен, формальдегид и ряд других агрессивных и токсичных соединений.

Не меньшую опасность представляют собой и отходы резины, например отслужившие автопокрышки, элементы изоляции и другие резинотехнические изделия. По мере нахождения на открытом воздухе резина постепенно разрушается, выделяя в окружающую среду летучие компоненты и тяжелые металлы .

В местах большого скопления отработанных автопокрышек интенсивно размножаются мышевидные грызуны и некоторые насекомые, которые поселяются в полостях шин. Эти животные являются разносчиками опасных заболеваний а также наносят прямой вред сельскохозяйственному производству и ряду сопредельных с ним отраслей промышленности. Наибольшее количество резиновых отходов есть не что иное, как изношенные шины, это наиболее крупнотоннажный и объемный мусор, поступающий на свалки мира.

Способы утилизации резиновых изделий

В развитых странах все больше внимания уделяется разработке и совершенствованию технологий вторичного использования резиновых изделий, в частности, .

Незначительно изношенные шины подвергаются ремонту путем восстановления протектора. Непригодные для ремонта изделия подлежат утилизации по различным технологиям, которые условно можно разделить на 3 группы:

1. Методы, не влияющие на физико-химические свойства материала. Это прежде всего грубое дробление отслуживших изделий. Полученная крошка подлежит захоронению либо используется в качестве наполнителя для некоторых видов бетона, асфальта или как сырье для производства резиновой плитки и подобных материалов.
2. Методы, приводящие к частичному разрушению пространственной структуры материала и частичной деструкции каучука, к которым относится получение шинного регенерата. Регенерат возвращается в цикл шинного производства и заменяет часть первичного сырья.
3. Термические методы разрушения резины. К этой группе относят пиролиз и сжигание. Более прогрессивным методом термической утилизации является пиролиз, позволяющий получать из отходов резины тепловую и электрическую энергию, ценные компоненты для химической промышленности и минимизировать количество давление на окружающую среду.

Применение продуктов резины в разных отраслях производства позволяет удешевить конечный продукт, уменьшить количество вредных выбросов в атмосферу, почву и воды, а также уменьшить энергоемкость основного производства.

Состав резины и ее получение

К атегория:

Автомобильные эксплуатационные материалы

Состав резины и ее получение

Основным компонентом резины является каучук: его содержание в резиновых изделиях составляет примерно 50…60% по массе. У каучука молекулы представляют собой длинные нити, скрученные в клубки и перепутанные между собой. Такое строение каучука обусловливает его главную особенность - эластичность. При растяжении каучука его молекулы постепенно распрямляются, возвращаясь в прежнее состояние после снятия нагрузки. Однако при слишком большом растяжении молекулы необратимо смещаются друг относительно друга и происходит разрыв каучука.

Вначале в резиновых изделиях использовался только натуральный каучук, который получали из млечного сока (латекса) каучуконосного дерева - бразильской гевеи. В 1932 г. впервые в мире в нашей стране был синтезирован синтетический каучук, который вскоре стал основным сырьем для изготовления резиновых изделий. В настоящее время для этой цели выпускаются десятки разновидностей синтетических каучуков.

Наиболее широкое применение находят стирольные каучуки С KMC (бутадиен-метилстирольный) и СКС (бу-тадиен-стирольный). Эти каучуки превосходят натуральный по. износостойкости, однако уступают ему по эластичности, тепло- и морозостойкости.

При производстве шин используют изопреновый (СКИ -3) и бутадиеновый (СКВ ) каучуки. Каучук СКИ -3 по свойствам близок к натуральному каучуку, каучук СКВ отличается высокой износостойкостью. Хорошую маслобензостойкость имеют хлорпреновый (наирит) и нитрильный (СКН ) каучуки. Из них изготавливают детали, работающие в контакте с нефтепродуктами: шланги, манжеты и др.

При изготовлении камер и герметизирующего слоя бескамерных шин используется бутилкаучук, характеризующийся высокой газонепроницаемостью.

Натуральный или синтетический каучук составляет основу резиновой смеси или «сырой» резины, которая самостоятельно из-за низкой прочности находит ограниченное применение - в основном для изготовления клеев и уплотнительных прокладок. Для увеличения прочности каучуков используется процесс вулканизации - химическое связывание молекул каучука с атомами серы. В процессе вулканизации, протекающем при температуре 130… 140 °С, молекулы серы соединяются с линейными молекулами каучука, образуя как бы мостики между ними (рис. 59). В результате получается вулканизированная резина, представляющая собой упругий материал.

Количество серы, используемое при вулканизации, определяется требованиями прочности и эластичности материала. С ростом концентрации серы прочность резины увеличивается, но одновременно уменьшается ее эластичность. Поэтому в резинах, предназначенных для изготовления автомобильных камер и покрышек, добавка серы ограничена 1…3% от общего содержания каучука. При содержании серы 40…60% каучук превращается в твердый материал - эбонит.

Для обеспечения требуемой прочности и износостойкости резин, особенно предназначенных для изготовления шин, применяются наполнители. Главным из наполнителей является сажа, представляющая собой порошкообразный углерод с размерами частиц 0,03…0,25 мкм. В современных резинах содержится значительное количество са-жи - от 30 до 70% по отношению к содержащемуся каучуку. При введении сажи прочность резины увеличивается более, чем на порядок. Для изготовления цветных резин используется так называемая белая сажа (кремнезем и другие продукты). Наряду с сажей применяются неактивные наполнители, служащие для увеличения объема резиновой смеси без ухудшения ее свойств (отмученный мел, асбестовая мука и др.).

Рис. 1. Строение вулканизированного каучука

Для облегчения смешивания компонентов резиновой смеси в нее вводятся пластификаторы или мягчители - обычно жидкие или твердые нефтепродукты. С целью замедления процессов старения, а также для повышения выносливости резины при многократных деформациях, добавляются противостарители (антиокислители). В качестве противостарителей используются специальные химические вещества, связывающие проникающий в резину кислород. В качестве таких веществ применяют неозон Д и сантофлекс А. Для ускорения вулканизации используют присадки ускорителей. Получение пористых губчатых резин обеспечивается с помощью специальных порообра-зователей.

Для увеличения прочности ряда резинотехнических изделий (автомобильные покрышки, приводные ремни, шланги высокого давления и пр.) резины армируются с помощью тканевой или металлической арматуры. Например, в одном из наиболее ответственных и дорогостоящих изделий - автомобильных покрышках используются полиамидный (капроновый), вискозный или металлический корды.

Основным этапом технологического процесса приготовления резин явлется смешение, при котором обеспечивается полное и равномерное распределение в каучуке всех содержащихся инградиентов (составных частей), число которых может доходить до 15. Смешение выполняется в резиносмесителях, обычно в две стадии. Сначала изготавливается вспомогательная смесь без серы и ускорителей, затем на второй стадии вводятся сера и ускорители. Получаемые резиновые смеси используются для изготовления соответствующих деталей и для обрезинивания корда. В последнем случае для обеспечения достаточной прочности связи между кордом и резиной корд обязательно пропитывается латексами и смолами. Заключительной операцией является вулканизация, после которой резинотехническое изделие пригодно для использования.

При ремонте автомобильных шин и камер методом горячей вулканизации широко применяются такие сорта сырой резины, как прослоечная, протекторная и камерная. R этом случае для обеспечения требуемого качества ремонта наряду с высокой температурой процесс вулканизации должен проходить под определенным давлением, обеспечиваемым с помощью различных устройств.

Резина

Рези́на

эластичный материал, образующийся при вулканизации натурального и синтетического каучуков. Натуральный (природный) каучук (от индейского «слёзы дерева»: «кау» – «дерево», «учу» – «плакать») – затвердевший млечный сок (латекс) тропического растения гевеи. В кон. 15 в. каучук был привезён в Европу. В 1839 г. американский изобретатель Ч. Гудьир, нагревая смесь сырого каучука с серой и свинцом, получил новый материал, который назвали резиной (от греческого rezinos – смола), а процесс её получения – по имени бога огня Вулкана – вулканизацией. Резина – сетчатый эластомер; находясь в аморфном состоянии, она дольше, чем натуральный каучук, сохраняет свои механические свойства.

С развитием автомобилестроения резины, вырабатываемой из млечного сока гевеи, стало не хватать. Синтез первого искусственного (синтетического) каучука был осуществлён в 1931 г. русским химиком С. В. Лебедевым. Резину из каучука получают вулканизацией сложных композиций, содержащих, помимо каучука, вулканизующие агенты, активаторы вулканизации, наполнители, пластификаторы, красители, модификаторы, порообразователи, противостарители и другие компоненты. Каучук смешивают с ингредиентами в смесителе или на вальцах, изготовляют полуфабрикаты, собирают заготовки и подвергают их вулканизации при 130–200 °C. В результате вулканизации фиксируется форма изделия, оно приобретает необходимую прочность, эластичность, и другие ценные свойства. Деформация обратимого растяжения резины достигает 500-1000 %. Свойства резины существенно меняются при комбинировании каучуков различных типов или их модификации активными наполнителями (высокодисперсная сажа, силикагель). Резина почти не поглощает воду; при длительном хранении и эксплуатации стареет, снижается её прочность и эластичность. Срок службы зависит от условий работы и составляет от нескольких дней до нескольких десятков .

Резины общего назначения работают при температурах от –50 до 150 °C; используются для изготовления автомобильных шин, транспортёрных лент, приводных ремней, амортизаторов, резиновой обуви. Теплостойкие резины сохраняют свои свойства при 150–200 °C. Морозостойкие резины пригодны для эксплуатации при температурах (от –50 до –150 °C). Масло – и бензостойкие резины длительно работают в контакте с топливами, маслами, смазками и пр.; из них делают уплотнители, кольца, рукава, шланги. Резины, стойкие к действию агрессивных сред (кислоты, щёлочи, окислители), применяют при изготовлении уплотнителей, фланцев, шлангов химической аппаратуры. Диэлектрические резины с малыми диэлектрическими потерями и высокой электрической прочностью используются в изоляции проводов и кабелей, специальной обуви, перчатках, коврах и др. Электропроводящие резины идут на изготовление антистатических резинотехнических изделий, высоковольтных кабелей и кабелей дальней связи. Существуют также вакуумные, фрикционные, пищевые резины, медицинская резина, огнестойкая и радиационностойкая резина, а также прозрачные, цветные и пористые (губчатые) резины. Более половины мирового производства резины идёт на изготовление автомобильных шин.

Энциклопедия «Техника». - М.: Росмэн . 2006 .

Смотреть что такое "резина" в других словарях:

Резинат … Русское словесное ударение

резина - ы, ж. РЕЗИНКА и, ж. resine <лат. resina смола. 1. Резина, резинка. Общее название Аптеркарское всех мастиковых соков, изтекающих собою через насечку коры из некоторых древес, каковы смолы сосновыя и елевыя, трепетин <терпентин? > и… … Исторический словарь галлицизмов русского языка

- (лат. resina смола). Упругая смола каучукового дерева, то же, что каучук. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. РЕЗИНА лат. resina. См. КАУЧУК. Объяснение 25000 иностранных слов, вошедших в употребление в … Словарь иностранных слов русского языка

- (от лат. resina смола) (вулканизат) эластичный материал, образующийся в результате вулканизации каучука. На практике получают из резиновой смеси, содержащей, помимо каучука и вулканизующих агентов, наполнители, пластификаторы, стабилизаторы,… …

РЕЗИНА, резинка жен., лат. (вообще смола); сухая тягучая, упругая смола каучукового дерева; каучук, ластик или тягучка. Резинные, резинковые помочи, подвязки. Резинковые калоши. Резинит муж. горная смола, упругое ископаемое. Толковый словарь Даля … Толковый словарь Даля

Вулканизат, гуммиластик, эформвар; покрышка; проволочка Словарь русских синонимов. резина сущ., кол во синонимов: 26 авторезина (1) … Словарь синонимов

Резина - (от латинского resina смола), эластичный материал, образующийся в результате вулканизации каучуков. Содержит также наполнители, пластификаторы, стабилизаторы и другие компоненты. Основная масса резины используется в производстве шин (свыше 50%) и … Иллюстрированный энциклопедический словарь

- (Rezina), город (с 1940) в Молдавии, на р. Днестр, в 6 км от ж. д. ст. Рыбница. 15,2 тыс. жителей (1991). Пищевая промышленность, производство стройматериалов. Известен с 15 в … Большой Энциклопедический словарь

РЕЗИНА, резины, мн. нет, жен. (лат. resina смола). Мягкое эластичное вещество, представляющее собой вулканизированный каучук. Изделия из резины. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 … Толковый словарь Ушакова

РЕЗИНА, ы, жен. 1. Эластичный материал, получаемый путём вулканизации каучука. 2. Покрышка (во 2 знач.) из такого материала (прост.). Резину тянуть (прост. неод.) затягивать какое н. дело, решение чего н. | прил. резиновый, ая, ое (к 1 знач.).… … Толковый словарь Ожегова

- – покрышки колес. EdwART. Словарь автомобильного жаргона, 2009 … Автомобильный словарь

Главная » Двигатель  » Состав резины и ее получение. Резины: состав, свойства и виды