Как определить усадку резины

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Усадка – резина

Усадка резины может колебаться в довольно значительных пределах. [1]

Учитывая усадку резины при вулканизации, которая зависит от состава резиновой смеси, конфигурации и габаритов полости ( гнезда) формы, направленности течения смеси, гнездо формы в горизонтальном направлении изготавливают больше ( в среднем на 1 5 %), чем размеры изделия. [2]

Учитывая усадку резины при вулканизации, гнездо формы в горизонтальном направлении изготовляют несколько больших размеров в сравнении с размерами изделия, для которого форма назначается. По высоте гнездо формы с учетом выпрессовки увеличивают лишь в случае изготовления больших по высоте изделий. Объем заготовки должен быть несколько больше объема полости формы, чтобы можно было создать достаточное давление во время запрессовки. Излишек объема заготовки, выходящий в виде выпрессовки, приподнимая крышку формы, может повлечь за собой большее или меньшее изменение высоты изделия. [4]

Учитывая усадку резины при вулканизации, гнездо формы в горизонтальном направлении изготовляют несколько больших размеров в сравнении с размерами изделия, для которого форма назначается. [6]

Так как усадка резин значительно выше усадки многих других материалов, то на поверхности крепления резины к металлу после вулканизации резины возникают дополнительные напряжения. На заводах резино-технических изделий имеются данные, характеризующие усадку различных резин при их вулканизации в прессформах, которые позволяют точно конструировать прессформы для изготовления резино-металлических деталей. [7]

Если при усадке резины появляется течь, то небольшое набухание ее полезно. Поэтому в некоторые масла для ГМКП вводят специальные вещества, вызывающие набухание синтетических резин. Масла для ГМКП могут вымывать из резины пластификаторы и тем самым вызывать их затвердевание. [8]

Как правило, усадка резины в изделиях без арматуры направлена к центру изделия, а в изделиях с металлической арматурой – к металлической арматуре. Так, например, в металлическом кольце, обрезиненном по внутренней поверхности, усадка ведет к увеличению внутреннего диаметра, а в цельном резиновом кольце этот диаметр уменьшается. [9]

Как правило, усадка резины в изделиях без арматуры направлена к центру изделия, а в изделиях с металлической арматурой – к металлической арматуре. Так, например, в металлическом кольце, об-резиненном по внутренней поверхности, усадка ведет к увеличению внутреннего диаметра, а в цельном резиновом кольце этот диаметр уменьшается. [10]

При охлаждении амортизатора после вулканизации происходит усадка резины , что в ряде случаев приводит к появлению внутренних напряжений в амортизаторах. [11]

Не изменяет сопротивление разрыву, модули и усадку резин . [12]

При этом необходима пред-верительная пластикация каучуков для уменьшения усадки резины , так как никакого времени на вылежку ( созревание) резиновой смеси производственный цикл не предусматривает. [13]

Для получения формового в литьевой форме изделия требуемь размеров необходимо учесть усадку резины . Величина С полис линейной усадки зависит от температурной, вулканизационнс усадок и технологической деформации. [14]

В процессе листования резиновых смесей создается каландровый эффект, вызывающий при вулканизации усадку резин . Для его снятия раскатанный на дублировочных столах рулон перед раскроем заготовок выдерживают при температуре 55 15 С в течение 2 – 4ч, при этом периодически его переворачивая. [15]

Усадка резиновой смеси

1. Что такое усадка
2. Зачем и как можно измерить усадку резиновой смеси
3. Снижение эффекта усадки резиновых изделий

Резиновые смеси представляют из себя многокомпонентные полуфабрикаты, изготовленные с использованием каучуков, вулканизирующих компонентов, пластификаторов, масел. Сами изделия получают путем вулканизации. Она неизбежно приводит к усадке резиновой смеси. Для получения желаемого размера изделия из резины важно учитывать степень уменьшения его размера.

Что такое усадка

После процесса вулканизации в специальной пресс-форме из металла размер изделия, полученный при комнатной температуре, будет отличаться от размера гнезда применяемой пресс-формы. Эти изменения и называют усадкой резиновой смеси. Она представлена разностью между размерами самого изделия и полости, его образующей.

Главная причина возникновения усадки — появление разницы коэффициентов процесса термического расширения каучукового изделия и материала используемого формообразователя.

На степень усадки резины влияют следующие факторы:

температура, при которой проходит вулканизация;

качество состава резиновой смеси;

тип применяемого каучука;

количество влаги в изделии и его конфигурация.

Известно, что изделия с более тонкими стенками дают большую усадку, чем толстостенная резина. Смесь каучука и добавок, заполняющих формующую полость в процессе вулканизации, при охлаждении в условиях комнатного температурного режима сжимается сильнее, чем сама пресс-форма, так как имеет более высокий коэффициент расширения. Соответственно, если растет разница между температурой вулканизации и температурой внутри помещения, а также увеличивается разница между коэффициентами формующей полости и резины, то происходит возрастание и степени усадки.

Влияние термической усадки на окончательный размер резиновой массы интенсивнее, чем воздействие химической усадки. Это давно доказано на практике. В практической части проведения расчетов даже не учитывают химическую усадку. Для производства достаточно только показателя термической усадки.

Зачем и как можно измерить усадку резиновой смеси

Без учета усадки резины в процессе вулканизации невозможно получить изделие с нужными размерами и параметрами. В результате ошибки при производстве возникают резкие различия между коэффициентами расширения каучука и металла. Это приводит к потере герметичности между уплотнительными узлами, появлению зазоров, нарушению функциональности и снижению срока службы резинового изделия.

Стандартная формула для определения усадки резинового изделия выглядит так:

ΔT – разность между температурой вулканизации и температурой в помещении;

ΔA – разность между коэффициентами расширения резиновой смеси и материала пресс-формы;

K – объёмный процент резиновой смеси и ацетонорастворимых веществ;

ΔF и ΔH – разность между коэффициентами наполнителей резиновой смеси и материала пресс-формы и расширения ацетонорастворимых веществ и полимера.

Степень усадки повышается вместе с температурой вулканизации. Также большое влияние на этот показатель оказывает содержание в смеси полимеров. Для того чтобы получить резиновое изделие заданного размера, делают в пресс-форме специальный припуск.

Одним из способов формования резины является листование. Процесс усложняется тем, что при разогревании резиновая смесь сохраняет свою эластичность. Это также увеличивает степень усадки, возникающей сразу после устранения воздействия деформирующей силы. На эластическое восстановление влияет используемая температура и степень пластичности смеси, а также ее состав и условия дальнейшего хранения полученного полуфабриката.

Снижение эффекта усадки резиновых изделий

Существует большое количество способов снижения усадки резиновой смеси одним из таких вариантов является проведение пероксидной вулканизации. Она отличается повышенной кислотостойкостью и водостойкостью. Пероксидная вулканизация не сопровождается выделение в большом количестве побочных летучих продуктов, которые не растворяются в каучуке.

Для производства резинового изделия определенного размера в пресс-форме делают припуск на размеры применяемой формообразующей полости с учетом происходящей резиновой усадки. Важно учитывать тот факт, что введение наполнителей положительно влияет на качество изделия. Специальные добавки снижают степень усадки резиновой смеси.4

Расчет усадки и исполнительных размеров формообразующих деталей

Расчет степени усадки

После вулканизации в металлической пресс-форме размер резинового изделия, измеренный при комнатной температуре, всегда отличается от размера гнезда пресс-формы, в которой изделие вулканизируют, т.е. происходит его усадка. Усадка – разность размеров резинового изделия и формообразующей полости, %. Основная причина усадки – различие коэффициентов термического расширения резины и материала пресс-формы. Величина усадки зависит от температуры вулканизации, типа каучука, количества и вида наполнителя резиновой смеси, а также от содержания влаги и конфигурации изделия. Тонкостенные изделия имеют большую усадку, чем толстостенные. Как правило, усадка резины в РТИ без арматуры направлена к центру изделия, а в изделиях с металлической арматурой – к металлической арматуре. В нашем случае усадка направлена к центру изделия. С ростом содержания в резине наполнителя усадка снижается. Причём тип наполнителя в малой степени сказывается на величине усадки при одинаковом объёмном содержании каучука. В инженерных целях усадку рассчитывают по правилу аддитивности, принимая, что она складывается из усадки составляющих компонентов смеси и пресс-формы:

где ДТ – разность между температурой вулканизации и комнатной температурой, °С;

ДА – разность между коэффициентами расширения каучука и материала пресс-форм;

K – объемная доля каучука и растворимых в ацетоне веществ, %;

ДF – разность между коэффициентами расширения наполнителей и материала пресс-форм;

ДH – разность между коэффициентами расширения растворимых в ацетоне вспомогательных веществ и каучука.

Пренебрегая очень малыми величинами ДF и ДH, получим приближенное уравнение [3]:

Принимаем комнатную температуру равной Т_ос=20°С. Стандартная температура вулканизации равна Т_вулк=143°С. Для натурального каучука коэффициент расширения равен А_НК=2,16•10 -4 м 3 /°С. Детали формообразующих полостей изготовлены из стали. Для стали коэффициент расширения равен А_сталь=0,11•10 -4 м 3 /°С. По заданию в состав резиновой смеси входит 100 мас. ч. наполнителя (техуглерод П-803). Плотность натурального каучука равна 910 кг/м 3 , плотность техуглерода марки П-803 – 1820 кг/м 3 . Исходя из этого принимаем, что объемная доля каучука в смеси равна 66,67%.

Подставив численные значения величин в формулу (4.2), получим:

По заданию температура вулканизации равна 165°С. Произведем пересчет усадки для этой температуры:

В результате расчета получили, что усадка материала изделия равна 1,86%.

Расчет исполнительных размеров формообразующих деталей

Для получения резинового изделия требуемых размеров необходимо дать в пресс-форме припуск на размеры формообразующей полости с учетом усадки резины. Чертеж детали приведен на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 – Чертеж детали

Для получения резинового изделия требуемых размеров необходимо дать в пресс-форме припуск на размеры формообразующей полости с учетом усадки резины, ввиду того, что при прессовании образуется облой резины по плоскостям разъема пресс-формы, то усадку резины на высоту изделия можно не учитывать. В нашем случае усадка направлена к центру изделия для охватывающих размеров и от центра для охватываемых рзмеров.

Согласно расчетам, проведенным в подразделе 3.1, усадка резины составляет S=1,86%. Проведем расчет исполнительных размеров формообразующих поверхностей по формуле:

где А_дет – номинальный размер детали, мм.