Производство и применение резинотехнических изделий

Handbook of




                Rubber Technology




Volume 2 Processing, Compounding, Manufacturing and Uses of Rubber





J.M. Martin
                                             M.Sc., Ph.D., C.Eng.
W.K. Smith
C.Eng

Edited by
S.C. Bhatia
                                             B E. (Chemical). M В A






CBS

CBS PUBLISHERS & DISTRIBUTORS
NEW DELHI ° BANGALORE

        Дж.М. Мартин, У.К. Смит, С. Ч. Бхати (ред.)





ПРОИЗВОДСТВО И ПРИМЕНЕНИЕ РЕЗИНОТЕХНИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ





Перевод с английского под редакцией Красовского В.Н.

Санкт-Петербург
2013

JUtMTr
CW»W<M’Er»rf*OC
•'.=<ХРЛМЫ

ПРОФЕССИЯ

УДК 678.06
ББК 35.728Англ
М29




М29    Мартин Дж.М., Смит У.К. Производство и применение резинотехнических
     изделий / С.Ч. Бхати; под ред. Красовского В.Н. — СПб.: ЦОП «Профессия», 2013. — 480 стр., ил.



ISBN 5-93913-089-5
ISBN 81-239-1054-1 (англ.)


         В книге приводятся сведения о конструкциях, применяемом оборудовании и технологических процессах производства основных видов резиновых технических изделий (приводные ремни, конвейерные ленты, шины, рукава, кабели, детали для машин, прорезиненные ткани и др.). Значительное внимание уделено принципам составления резиновых смесей, выбору материала и контролю при его переработке.
         Книга адресована специалистам промышленной переработки резин, разработчикам РТИ, технологам, механикам, а также ре под а на гелям и студентам профильных специальностей.



УДК 678.06
ББК35.728Англ




/\Н rights reserved. No parts of this book may be reproduced or transmitted in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, recording or any information storage and retrieval system, without permission, in writing, from the publisher.

Все права защищены. Никакая часть данной книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме без письменного разрешения владельцев авторских прав.







ISBN 81-239-1054-1 (англ.)
ISBN 5-93913-089-5

                 © CBS Publishers & Distributors, 2004
                     Изд-во «Профессия», 2006

© ЦОП «Профессия», 2013: перевод, оформление

    Содержание

ГЛАВА 1. Смесительное оборудование для производства резиновых смесей........... 9
  Введение..................................................................... 9
  Вальцы....................................................................... 9
  Закрытые смесители (теория смешения)........................................ II
ГЛАВА 2. Пластикация и смешение............................................... 16
  Введение.................................................................... 16
  Пластикация...............................................................   16
  Повторное вальцевание....................................................... 20
  Смешение синтетических каучуков............................................. 21
ГЛАВА 3. Экструзия............................................................ 29
  Введение..................................................................   29
  Шнековые экструдеры......................................................... 29
  Плунжерные экструдеры....................................................... 31
  Экструзионная технология.................................................... 33
  Вулканизация экструдатов.................................................... 34
  Разработка пористых смесей для экструзии.................................... 45
ГЛАВА 4 . Каландрованне....................................................... 49
  Введение.................................................................... 49
  Процесс каландровання ткани с резиновой смесью.............................. 49
ГЛАВА 5. Нанесение покрытий на ткани.......................................... 60
  Введение.................................................................... 60
  Адгезия резины и тканей..................................................... 60
  Волокно и характеристики ткани.............................................. 71
  Технология нанесения покрытий............................................... 72
ГЛАВА 6. Формование и отделка резиновых деталей............................... 91
  Введение.................................................................... 91
  Заготовка................................................................... 91
ГЛАВА 7. Составление смесей и их ингредиенты................................. 115
  Введение................................................................... 115
  Ишрсдиенты и рецептура смеси............................................... 116
  Выбор ингредиентов......................................................... 119
  Составление смесей......................................................... 120
  Планирование эксперимента.................................................. 123
  Обработка дани ............................................................ 123
ГЛАВ/Х 8. Составление смесей в соответствии с требованиями переработки и свойствами вулканизата............................................................. 126
  Введение................................................................... 126
  Регулирование вязкости..................................................... 127
  Составление рецептур для получения определенных свойств вулканизата........ 129
  Экологические требования при составлении рецептур.......................... 140
ГЛАВА 9. Некоторые проблемы соединения резины и металла...................... 142
  Введение................................................................... 142
  Намерение прочности адгезии................................................ 143
  Параметры испытаний........................................................ 146
  Влияние переменных параметров рецептуры на характеристики соединения....... 147
  Зависимость от типа технического углерода.................................. 150

Содержание

ГЛАВА 10. Технология изготовления шли......................................... 158
  Введение.................................................................... 158
  Удовлетворение запросов потребителей........................................ 161
  Резиновая смесь и ее основные свойства...................................... 163
  Разработка резиновых смесей................................................. 166
  Технологические добавки..................................................... 171
  Стабилизация смесей: антиоксиданты и антиозонанты........................... 172
  Разработка матрицы смеси для упрочненного композиционного материала......... 173
  Конструирование шин......................................................... 181
  Структура шины.............................................................. 182
  Анализ эксплуатационных параметров.......................................... 186
  Производство тин............................................................ 193
  Оценка тин.................................................................. 195
  Перспективные направления развития.......................................... 199
Глава 11. Технология обуви.................................................... 203
  Введение..................................................................   203
ГЛАВА 12. Технология конвейерных лент......................................... 227
  Введение.................................................................... 227
  Материалы................................................................... 227
  Конструкции конвейерных лент................................................ 230
  Свойства конвейерных лент................................................... 234
  Стандарты качества ленты.................................................... 238
  Выбор лент.................................................................   240
  Изготовление конвейерных лент............................................... 241
  Соединения ленты............................................................ 245
ГЛАВА 13. Клиновые ремни...................................................... 247
  Введение.................................................................... 247
  Компоненты и функции клиновых ремней........................................ 247
  Подготовка ткани............................................................ 265
ГЛАВА 14. Технология рукавов и шлангов........................................ 283
  Введение.................................................................... 283
  Гидравлический шланг высокого давления...................................... 283
  Шланги с металлической оплеткой............................................. 286
  Спиральные шланги.........................................................   289
  Шланг для горячей воды...................................................... 290
  Напорные шланги............................................................. 291
   Гидравлические шланги из термопластичных материалов............................................... 292
  Автомобильные шланги........................................................ 294
  Промышленные шланги......................................................... 298
ГЛАВА 15. Технология изготовления резиновых спортивных товаров................ 301
  Введение.................................................................... 301
  Мячи для гольфа............................................................. 301
  Теннисные мячи.............................................................. 307
  Мячи для сквоша............................................................. 312
  Резиновые покрытия ракеток для настольного тенниса.......................... 313
ГЛАВА 16. Технология кабелей.................................................. 315
  Введение.................................................................... 315
  Элементы конструкции кабелей с полимерной изоляцией......................... 315

Содержание

7

ГЛАВА 17. Материалы для склеивания резины с металлом......................... 331
  Введение................................................................... 331
  Резинометаллические узлы................................................... 332
  Материалы.................................................................. 334
  Методы изготовления........................................................ 337
  Прессование в формах....................................................... 339
  Адгезивы................................................................... 340
  Проведение испытаний....................................................... 344
ГЛАВА 18. Виброизоляторы и опоры............................................. 347
  Введение................................................................... 347
  Принципы виброизоляцни..................................................... 347
  Технология изготовления.................................................... 353
ГЛАВА 19. Обрезиненные валы.................................................. 360
  Введение................................................................... 360
  Конструирование обрезиненных валов и выбор материалов...................... 361
  Изготовление обрезиненных валов............................................ 366
  Специальные комментарии.................................................... 376
  Валы для промышленности.................................................... 380
ГЛАВА 20. Технология уплотнений.............................................. 390
  Введение................................................................... 390
  Физико-химические свойства................................................. 390
  Конструкции уплотнений..................................................... 392
  Условия эксплуатации....................................................... 394
  Наполнители................................................................ 397
  Влияние окружающей среды на уплотнение..................................... 397
  Формование................................................................. 401
ГЛАВА 21. Применение РТИ в автомобилях....................................... 402
  Введение................................................................... 402
  Применение РТИ............................................................. 402
  Автомобильные стандарты для материалов..................................... 407
  Термопластичные эластомеры................................................. 407
ГЛАВА 22. Термопластичные эластомеры в автомобилестроении.................... 409
   Введение.................................................................. 409
   Термопластичные эластомеры................................................ 409
   Термоп л астич н ы й ву л кан 11 зат и термопластичные эластомеры............................................... 410
   Специфические применения термопластичных вулканизатов для автомобилестроения. . 411
   Другие применения в автомобилестроении.................................... 413
ГЛАВА 23. Кабели высокого напряжения......................................... 414
   Введение.................................................................. 414
   Изоляционные материалы.................................................... 414
   Конструкция сложных кабелей системы зажшания.............................. 417
   Специальные высоковольтные кабели системы зажигания для высокотемпературных применений................................................................. 417
   Результаты испытаний...................................................... 418
ГЛАВА 24. Использование рез>шы и композиционных полимерных материалов в авиакосмической промышленности ..................................................... 419
  Введение................................................................... 419

Содержание

  Резиновые компоненты........................................................ 420
  Композитные материалы....................................................... 422
ГЛАВА 25. Специальные применения полимеров и каучуков......................... 429
  Введение.................................................................... 429
  Полимерные материалы в электротехнике и электронике......................... 430
  Полимеры в сельском хозяйстве и садоводстве................................. 434
  Полимеры в бытовой и офисной технике........................................ 436
  Полимерные матералы в медицинских и медикобиологических применениях......... 438
  Полимерные материалы, применяемые на море................................... 440
  Полимерные материалы в спорте............................................... 441
  Эксан, полиолефин с радиационным «сшиванием», для специальных применений.... 443
  Специальные полимерные материалы в дорожных применениях..................... 444
ГЛАВА 26. Антистатические и проводящие резиновые изделия...................... 446
  Введение.................................................................... 446
  Терминология................................................................ 446
  Генерация статических зарядов............................................... 447
  Антистатические приложения.................................................. 447
  Составление смесей.......................................................... 450
  Переработка................................................................. 453
ГЛАВА 27. Применение резины в опорах и кранцах мостов......................... 456
  Введение.................................................................... 456
  Рестина в опорах для мостов................................................. 456
  Резина в кранцах мостовых опор.............................................. 457
  Изоляторы на самолетах, судах и машинах..................................... 459
  Резина в стоительстве....................................................... 461
  Резина в упаковке........................................................... 462
ГЛАВА 28. Самоклеющиеся ленты и контактные клеи из смеси каучука со смолой .... 465
  Введение.................................................................... 465
  Компоненты контактных клеев................................................. 465
  Клеи на основе НК с растворителем........................................... 466
  Клеи на основе натурального латекса......................................... 469
  Подложка.................................................................... 470
  Динамические характеристики смесей каучука со смолой........................ 471
  Предметный указатель........................................................ 474

  ГЛАВА 1

    СМЕСИТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
    ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА РЕЗИНОВЫХ СМЕСЕЙ


  Введение

   В производстве резиновых изделий полимеры в «чистом» виде не используются — в ходе их подготовки выполняют ряд операций, которые изменяют их физическую форму или химический состав. Процесс смешения является основой технологии производства резиновых изделий. Если смесь плохо приготовлена (смешана), на следующих этапах изготовления изделия проблемы неизбежны. Поэтому важно понимать не только технологию, теорию и практику смешения, но и протекающие здесь физические процессы.
   Для получения определенных свойств к полимеру при переработке и вулканизации добавляют разнообразные вещества. Когда композиция содержит все необходимые ингредиенты, она называется резиновой смесью. Смешение резиновой смеси обычно выполняется по периодическому циклу и на таком оборудовании, как двухвалковые вальцы и закрытые смесители.


   Вальцы

   Промышленная переработка резиновой смеси с помощью двухвалковых вальцев была начата более ста лет назад. И в настоящее время конструкции вальцев в основном остаются неизменными, отличия возможны только в разного рода модификациях и усовершенствованиях; осн валков параллельны, а расстояние между ними (зазор двухвалковых вальцев) можно регулировать с помощью винтов, передвигая опоры переднего валка.
   Первоначально вальцы были двухскоростными и приводились в движение паровым двигателем; сейчас используется электродвигатель, а вальцы имеют одну ско

ГЛАВА 1

рость. В некоторых отраслях для быстрого предварительного нагрева резиновой смеси используются частично или полностью рифленые задние валки.

   Фрикция вальцев

   Валки обычно вращаются с различной скоростью, причем фрикция (отношение окружных скоростей валков) зависит от цели, для которой вальцы используются. Для получения смеси на основе натурального каучука обычно соотношение переднего валка к заднему равно 1 : 1.25. Высокие фрикции используются при размалывании смесей. Смешение некоторых синтетических каучуков (например, бутилкаучука) лучше всего достигается при почти равных скоростях валков, однако большинство из них довольно трудно смешивать на вальцах — в этих случаях используют закрытые смесители.

   Охлаждение валков

   Смешение резиновых смесей обычно проводится при температуре около 70 °C. Для предотвращения возрастания температуры обрабатываемого материала и отвода избыточного количества теплоты па вальцах предусмотрена система водяного охлаждения. Охлаждению подвергаются валки вальцев. В зависимости от способа отвода охлаждающей воды из полости валков различают два способа охлаждения - открытый и закрытый.
   При открытом способе охлаждения валков вальцев вода под давлением поступает во внутреннюю полость валка по центральной трубе. В трубе по длине бочки валка имеются отверстия диаметром 2-5мм. В нижней части валка собирается некоторое количество воды до определенного уровня. Далее вода через отверстие в торце валка, сливается через воронку в специальный сборник и далее в водооборот или канализацию.
   Закрытый способ охлаждения валков вальцев заключается в том, что охлаждающая вода полностью заполняет внутреннюю полость валка.
   При открытом способе отвода охлаждающей воды обеспечивается более интенсивное охлаждение за счет увеличенной скорости движения воды по поверхности теплообмена. Система охлаждения валков с закрытым сливом более сложна по конструкции и в эксплуатации. Поэтому наибольшее распространение получила система охлаждения вальцев с открытым сливом.

   Безопасность вальцев

   Вальцы обычно снабжены рядом устройств защиты оператора и валков.
   Для защиты оператора используется штанга аварийного останова. Она установлена на уровне груди и блокирует валки, если к ней приложено давление.
   Валки защищают с помощью чугунных пластин между винтами, регулирующими зазор вальцев, и корпусами подшипников концов валков. Сейчас чугунные ила-