1 просмотров

Как отлить изделие из резины

Технология изготовления резиновых изделий

23.1. Технология изготовления резиновых изделий

Резины — пластмассы с редкосетчатой структурой, в которых связующим выступает полимер, находящийся в высокопластическом состоянии. В резинах связующим являются каучуки натуральные (НК) или синтетические (СК). Каучукам присуща высокая пластичность, обусловленная особенностями строения их молекул. Линейные и слаборазветвленные молекулы каучуков имеют зигзагообразную или спиралевидную конфигурацию и отличаются

Чистый каучук ползет при комнатной температуре особенно при повышенной, хорошо растворяется в органических растворителях. Такой каучук не может использоваться в готовых изделиях. Для повышения упругих и других физико-механических свойств в каучуке формируют редкосетчатую молекулярную структуру. Это осуществляют вулканизацией — путем введения в каучуки химических веществ — вулканизаторов образующих поперечные химические связи между звеньями макромолекул каучука. Механические свойства резины определяют по результатам испытания на растяжение и на твердость. При вдавливании тупой иглы или стального шарика диаметром 5 мм по величине измеренной деформации оценивают твердость.

В процессе эксплуатации под воздействием внешних факторов (свет, температура, озон, кислород, радиация и др.) резины изменяют свом свойства — стареют. Старение резин оценивают коэффициентом старения. Определяют, выдерживая стандартизованные образцы в термостате при температуре -70 °С в течение 144 ч, что соответствует естественному старению резины в течение 3 лет:

23.2. Технология приготовления резиновых смесей и формообразования деталей из резины

Помимо основы — каучуков — в состав резин вводят: вулканизирующие вещества, ускорители вулканизации, наполнители, пластификаторы и красители.

Вулканизирующие вещества (сера, оксиды цинка или магния и нитросоединения) непосредственно участвуют в образованна связей между макромолекулами. Их содержание в резинах составляет 5—7%, а в твердых резинах, например эбоните, — до 30%.

Наполнители по воздействию на каучуки подразделяют на активные и инертные. Активные наполнители (сажа, оксид кремния) повышают твердость и прочность резины и увеличивают ее сопротивление истиранию. Инертные наполнители (тальк, мел и др.) вводят в состав резин с целью их удешевления.

Пластификаторы (вазелин технический, парафин, стеариновая кислота, минеральные и растительные масла и т. д.), присутствуя в составе резин (8—30%), облегчают их переработку, увеличивают эластичность и морозостойкость.

Противостарители замедляют процесс старения резни, препятствуют присоединению кислорода. В результате макромолекулы каучука разрываются на части, укорачиваются. Это приводит к потере эластичности, охрупчиванию и появлению сетки трещин на поверхности. Противостарители различают химического и физического действия. Противостарители химического действия (альдоль, неозон), взаимодействуя с кислородом, задерживают его окисление. Противостарители физического действия (парафин, воск, образуя поверхностные пленки, затрудняют диффузию кислорода).

Красители (охра, ультрамарин) выполняют не только декоративные функции, но в задерживают световое старение, поглощая коротковолновую часть света.

Решающая роль в формировании основных свойств резин принадлежит каучукам. Натуральный каучук получают из сока (латекса), извлекаемого из стволов каучуковых деревьев. В латексе содержится 30 — 37% каучука, частицы которого имеют округлую форму диаметром 0,14 — 0,6 мкм. Каучук из латекса выделяют коагуляцией с помощью органических кислот (муравьиной или уксусной). Затем рыхлый сгусток промывают водой, раскатывают в листы и сушат. Наибольшее распространение получили сорта натурального каучука смокед шит янтарного цвета и светлого крена.

Натуральный каучук — мягкий эластичный материал плотностью 0,91—0,94 г/см. Он хорошо растворяется в органических растворителях (бензине, бензоле, хлороформе). При длительном хранении возможна его кристаллизация.

При температуре -70 °С натуральный каучук утрачивает эластичность и становится хрупким. Нагрев натурального каучука выше 70 °С делает его пластичный, а при температуре выше 200 °С он разлагается. Резины на основе натурального каучука имеют высокую прочность и эластичность, высокие электроизоляционные свойства.

Более широкое применение в производстве резин получили синтетические каучуки, отличающиеся разнообразием свойств. Синтетические каучук получают из спирта, нефти, попутных газов нефтедобычи, природного газа и т.,

Бутадиеновый каучук. Это некристаллизующийся каучук, отличающийся пониженной прочностью при растяжении, растворимый в неорганических растворителях. Морозостойкость бутадиенового каучука невысокая и находится в пределах от -40 до -50 °С. СКБ каучук чаще идет на изготовление специальных резин.

Бутадиеннитрильный каучук. Имеют низкие электроизоляционные свойства. Они стойки в бензине и нефтяных маслах и по этим показателям превосходя наирит. По термостойкости превосходят натуральный каучук. Производят и масляные шланги.

23.3. Приготовление резиновых смесей и формообразование деталей из резины

Технология приготовления резиновых смесей состоит из ряда операций выполняемых в определенной последовательности. Основные операции — подготовка ингредиентов, их смешивание и получение полуфабриката требуемой формы.

Перед смешиванием ингредиентов каучук нарезают на куски и пластифицируют путем многократного пропускания через нагретые до 40—50 °С валки. Таким образом улучшают способность каучука смешиваться с другими составляющими. При смешивании строго соблюдают не только отленные пропорции, но и последовательность смешивания ингредиентов. Первым обычно вводят в смесь противостарители, а последними —вулканизаторы (серу или оксиды цинка, магния) и ускорители вулканизации. Процесс смешивания проводят в резиносмесителях закрытого типа или на вальцовочных машинах. Полученная в результате смешивания масса подвергается каландрованию.

Каландрование резиновых смесей проводят на специальных машин каландрах — и получают в результате сырую резину в виде листов или лент определенной толщины. По конструкции каландры представляют трехвалковую клеть листопрокатного стана. Два валка, верхний и средний, имеют температуру 60—90 °С, а нижний — 15 °С. Резиновая масса, проходя в между верхними валками, нагревается, обволакивает средний валок и выходит через зазор между средним и нижним валками.

Листы каландреванной сырой резины (не вулканизированной) наматывают на деревянные бобины, предварительно разделив прокладочной бумагой и тем самым предотвращая их слипание. В таком виде сырая резина сохраняться при 5—20 °С до трех месяцев, а отдельные виды резин шести месяцев.

23.4. Формообразование деталей из резины

Из сырой резины методами прессования и литья под давлением изготавливают детали требуемой формы и размеров. Каждый метод имеет ему присущие технологические возможности и применяется для изготовления определенного вида деталей.

Прессование. Детали из сырой резины формуют в специальных пресс-формах на гидравлических прессах под давлением 5—10 МПа. Заготовка укладывается в пресс-форму, если необходимо, то с армирующим материалом, и под действием давления принимает необходимую форму. В случае, если прессование проходило в холодном состоянии, отформованное изделие затем подвергают вулканизация. При. горячем прессовании с формовкой протекает вулканизация. Изготавливают уплотнительные кольца, муфты, клиновые ремни.

Литье под давлением — более прогрессивный истод, В этом случае форма заполняется предварительно разогретой пластичной сырой резиновой смесью под давлением 30—150 МПа.

Резиновая смесь приобретает форму, соответствующую рабочей полости формы. Прочность резиновых изделий увеличивается при армировании их стенок стальной проволокой, сеткой, капроновой или стеклянной нитью.

Сложные изделия — автопокрышки, гибкие бронированные шланги и рукава — получают методом последовательной намотки на полый металлический стержень слоев резины и изолирующих и армирующих материалов (ткань, металлическая проволоках).

Вулканизация. Горячую вулканизацию проводят в котлах, в прессах-автоматах, на непрерывного действия под давлением при строгом температурном режиме в пределах 130—150 «С. Вулканизационной средой могут быть горячий воздух, водяной пар, горячая вода, расплав соли.

При вулканизации имеет место химическое взаимодействие каучука с вулканизирующим веществом (серой, пероксидными или ми соединениями) по месту двойной связи:

Вулканизацию возможно проводить при комнатной температуре. В этом случае сера отсутствует в составе сырой резины, а изделие обрабатывают в растворе или рарах дихлорида серы или в атмосфере сернистого газа. Осуществлять вулканизацию можно с помощью сверхвысокочастотного или у-излучения,

В результате вулканизации увеличиваются прочность и упругость резины, сопротивление старению, действию различных органических растворителей, изменяются электроизоляционные свойства.

Резинам свойственна большая обратимая деформация, достигающая 1000%, при сравнительно низких напряжениях.

Нагрев, как правило, снижает прочностные свойства резин.

При низких отрицательных температурах резины практически полностью утрачивают высокоэластичные свойства и переходят в стеклообразное состояние.

Список тематических статей

Литье резинотехнических изделий РТИ

Все чаще на массовых производствах РТИ можно встретить высокопроизводительные термопластавтоматы (ТПА), пришедшие на смену, привычным в этой области переработки, неспешным прессам.
Накопленный опыт литья РТИ на термопластавтоматах показывает, что в отличие от изделий, получаемых методом прессования, литьевые изделия получаются точнее по размерам, имеют лучшие внешний вид и распределение физикомеханических свойств во времени эксплуатации, качество резинометаллических изделий много выше из-за увеличения прочности адгезии металл-резина, что в свою очередь обеспечивается равномерным давлением при подпрессовке в прессформе.

Высокая экономическая эффективность процесса литья на ТПА, объясняется:

— высокой производительностью оборудования;
— возможностью автоматизации и механизации процесса;

— при правильно подобранном оборудовании и качественной оснастке можно повысить качество изделий, что в свою очередь позволит исключить процессы дополнительной обработки.

Вышеперечисленные достоинства литья резинотехнических изделий на термопластавтоматах позволяют автору подробнее остановиться на особенностях этого метода.

Литье РТИ под давлением – это процесс впрыска разогретой каучуковой смеси в подогретую закрытую форму, с последующей вулканизацией смеси и получением изделия с заранее заданными свойствами.

Процесс литья резиновых изделий на современных ТПА состоит из следующих стадий:
1- загрузка, заранее приготовленной резиновой смеси, в материальный цилиндр ТПА;
2- тщательное перемешивание композиции и ее разогрев с целью перевода в пластичное состояние;
3- впрыск в разогретую и заранее сомкнутую пресс-форму;
4- подпрессовка и вулканизация в форме;
5- размыкание пресс-формы и удаление изделия;
6- отделение литниковой системы и облоя.

Отметим некоторые особенности этапов процесса получения изделия из резины.

1. Приготовление резиновой смеси чаще всего осуществляется в отдельном помещении в смесителях и на вальцах.

В смесителе, в измельченный и пластифицированный каучук вводят ингредиенты (вулканизаторы, наполнители, пластификаторы, противостарители, красители и проч.) и тщательно гомогенизируют – именно на этом этапе, за счет введения в рецептуру тех или иных компонентов, идет формирование будущих технических свойств готового изделия. Далее на вальцах получают ленту из сырой резиновой смеси, имеющую подходящие по размерам ширину и толщину (и редко ограниченная по длине) под размер загрузочного отверстия материального цилиндра ТПА.
Если заготовка резиновой смеси осуществляется «впрок», то ее необходимо намотать на бобины и проложить промасленной бумагой во избежание слипания слоев.
Резиновая смесь может быть изготовлена на основе широкого спектра каучуков (начиная с натурального каучука или таких популярных как бутилкаучук, бутадиен-стирольный, бутадиен-нитрильный и изопренового и силоксанового каучуков) в зависимости от того какие свойства вы хотите придать конечному резинотехническому изделию.

Важно помнить, что смесь должна быть стойка к подвулканизации при высокой скорости вулканизации. Сегодня эта проблема легко решается добавлением широкого спектра «умных» катализаторов и/или ингибиторов процессов сшивки.

Сам процесс загрузки смеси в ТПА осуществляется ленточным питателем.



2. Перемешивание
происходит в материальном цилиндре термопластавтомата, где вращается шнек и за счет возникновения сдвиговых напряжений разогревает резиновую смесь.

Важно помнить, что температура разогрева смеси, с одной стороны, должна быть меньше температуры подвулканизации (преждевременного сшивания), а с другой, быть равной температуре, обеспечивающей оптимальную скорость прохождения смеси через литник и каналы прессформы.




3. Впрыск
. После того, как смесь, захватываемая витками шнека, собралась в передней части материального цилиндра у запорного клапана, шнек делает поступательное движение и выдавливает, или говоря техническим языком впрыскивает, композицию в полость формы через литниковые каналы.

Скорость впрыска и течения расплава (заполнения формы) будет зависеть от:
— вязкости резиновой смеси и ее «отзывчивости» на повышение температуры;
— размеров и конфигурации изделия и литниковой системы прессформы;
— давления впрыска.

Объем впрыска (объем смеси, впрыснутой за один цикл) равен сумме объемов: отливаемых изделий, литниковой системы и выпресовок, и должен быть меньше максимального объема впрыска литьевой машины.

Подробно о расчете параметров литьевой машины можно прочесть здесь

4. Подпрессовка и вулканизация
Усилие смыкания формы должно быть больше произведения давления смеси в форме и площади сечения изготавливаемого изделия в плоскости разъема. Правильно рассчитанное усилие смыкания и точность изготовления формы если не исключат наличие облоя, то в значительной мере минимизируют его.

Различия между ПФ для литья резины и литья пластмассы малочисленны, но существенны:
— В ПФ для литья РТИ предусматриваются каналы для отвода воздуха – каналы выпресовок.

— Центральный литник в прессформах для РТИ термостатируют таким образом, чтобы его температура была ниже температуры вулканизации, что обеспечит беспрепятственное прохождение последующего объема впрыска.

— Литниковые каналы проектируют таким образом, что бы они обеспечивали минимальный путь печения расплава с целью избежать перегрева с преждевременной вулканизацией и «козления» формы.

— Если в форме есть горячеканальная система, то горячий канал в пресс-форме для РТИ делают запирающимся.

На фото можно увидеть четыре запорных вкрученных инжектора. К слову сказать, четыре инжектора не означают четырехгнездную прессформу. Бывают сложные системы, в которых каждый инжектор впрыскивает в разводящий канал, в этом случае на 4 инжектора приходится 8 изделий. А можно встретить сложное по конфигурации изделие и для того чтобы пролить его в единичном экземпляре нужно использовать инжекторы в количестве больше одного.

Время вулканизации в ПФ больше суммы времен впрыска, открытия и закрытия формы и времени извлечения изделия, поэтому часто ПФ для резиновых изделий делают многопозиционными, что позволяет увеличить производительность за счет экономии времени на стадии вулканизации.

Работу двухпозиционной прессформы можно посмотреть на видео, снятом на выставке K2019

5. Процесс извлечения готового РТИ из полости формы сопряжен с трудностями связанными с адгезией изделия к форме. В связи с этим изделие извлекают:

— все чаще посредством роботов.

Роботы обеспечивают большую производительность и экономическую эффективность процесса.

— с помощью сметок;

6. Отделение литниковой системы и облоя можно осуществить двумя способами:

— с помощью робота, во время извлечения изделия из формы;

— в криомельнице, куда помещаются изделия совместно с литниковой системой, охлаждаются до состояния хрупкости и перемешиваются. При трении и ударных нагрузках происходит отделение облоя и литника от готового РТИ. После сепарации невулканизованный центральный литник может вернуться на первую стадию процесса и вновь попробовать стать изделием. Сшитая литниковая система, по понятным причинам, такого шанса лишена, а посему будет передроблена и добавлена в асфальт или покрытие детских площадок.

Благодарим компанию ООО»Бетар» и российское представительство компании BORCHE за предоставленные фотоматериалы.

Литье резины под давлением. Классификация. Какой метод выбрать?

Какие виды литья резины существуют? Какой тип процесса литья подходит для ваших изделий?

Существует ряд факторов, которые необходимо учитывать при определении типа требуемого процесса литья. Некоторые из них включают в себя:
• Размер и геометрия изделия;
• Вес;
• Требуемый материал;
• Объем необходимых деталей.
Если вам требуются высокие допуска и качество изделий, Резинопласт предлагает своим клиентам экономически эффективные решения для формования резины.
Разберем все виды.

Компрессионное формование представляет собой процесс, состоящий из нескольких элементов: получение необходимой резиновой смеси и изготовление заготовки по форме конечного продукта. Заготовка обеспечивает избыток материала при полном заполнении пространства. После закладывания, форма закрывается и нагревается. За счет повышенной температуры и давления заготовка заполняет форму. Когда полость залита, избыток в пресс-форме заполняет облойные канавки. По окончании процесса, лишняя резина изымается, обычно вручную, оставляя в полости пресс-формы готовый формованный продукт.

Компрессионное формование часто выбирают для изделий средней твердости при производстве в малых объемах. Либо для изготовления из особо дорогих материалов. Этот процесс помогает минимизировать количество переполнения или брака, создаваемым в процессе формования резины.

При создании сложных резиновых изделий, полученных прессованием, некоторые конструкции пресс-форм более трудозатратны для закладки в них резины. Кроме того, процесс компрессионного формования жестких резиновых смесей недостаточно хорошо подходит под требования к расходу материала.

• Экономически эффективный инструмент
• Максимальное количество гнезд
• Экономичный процесс для средней точности
Компрессионное формование может быть экономически эффективным решением в ситуациях, когда:
— При наличии пресс-формы;
— Низком требуемом объеме;
— Необходимость склеивания резины с металлом;
— Сечение детали очень большое и требует длительного времени отверждения.
Область применения компрессионного формования варьируется от простых уплотнительных колец до сложных тормозных мембран. Резинопласт также предлагает различные резинотехнические изделия, формованные посредством компрессионного метода или услуги по производству РТИ на нашем оборудовании.

Трансферное литье

Как и при компрессионном формовании, трансферное требует вторичной обработки сырья. Однако отличается тем, что полимерный материал помещают в камеру перед формой, расположенную между верхней плитой и поршнем. После подачи материала в емкость и закрывания пресс-формы, он расплавляется в камере и происходит впрыск через узкое сопло. Такой способ трансферного переноса через литник способствует повышению однородности температурного поля в массе материала, а также улуч¬шению его гомогенизации.

• Большое количество гнезд;
• Заготовки можно вырезать вручную из сырья, тем самым уменьшая вероятность загрязнения, которое может возникнуть в инъекционном шнеке при литьевом формовании.
• Изготовление более ответственных деталей. Форма статична и не открывается из-за переизбытка. Это сохраняет геометрию детали точной, а линии разделения меньше и менее заметно;
• Экономичный процесс для средних и высокоточных компонентов;
Основной недостаток трансферного формования заключается в увеличении количества отходов. Это можно увидеть по остатку резины в камере нагрева, которую можно либо переработать, либо выбросить.

Литье резины под давлением

Литье резины под давлением успешно изменяет процесс пластики, нагревая резину и оказывая на нее значительно большее давление на квадратный сантиметр поверхности при формовании. Это отличается от процесса литья пластмасс под давлением, когда материалы охлаждаются под меньшим давлением. Благодаря различным инновациям литье под давлением стало во многих случаях одним из наиболее эффективных способов создания формованных резиновых изделий.

Процесс инжекции и литьевого формования начинается с эффективной подготовки материала. После тщательного вымешивания и формирования, навеска размельчается на полосы шириной 5-7 сантиметров. Эти полоски затем подают в шнек, который, в свою очередь, заполняет цилиндр соответствующим заданным количеством резинового материала. Об аппарате способном качественно и без труда нарезать заготовки из резины рассказано в предыдущей статье: “Режущий инструмент на производстве изделий из резины и силикона”.

Преимущества литья под давлением:

1. Отсутствие заготовок.
• Производство заготовок является трудоемким этапом, который может потенциально повлиять на готовый продукт из-за различий в весе и форме;
2. Отсутствует операторское вмешательство в процесс производства;
• Поскольку заготовки исключаются, устраняется необходимость для операторов размещать заготовки в пресс-форме (компрессионное формование) или в камере (трансферное формование);
3. Впрыскивающее сопло предварительно нагревает материал перед подачей;
• Нагрев снижает вязкость, что позволяет ему легче течь и распространяться по пресс-форме;
• Процесс обеспечивает возможность уменьшения времени отверждения;
• Находится в процессе вулканизации за счет тепла, получаемого во время впрыска;
4. Сокращенное время цикла;
5. Экономичный процесс для больших объемов компонентов средней и высокой точности;
6. Минимальные отходы.
s

Литье под давлением один из самых распространенных методов формования изделий. Причиной тому служит высококачественное оборудование, которое способно работать не только с резиной, но еще и с силиконом.

Удаление облоя

Удаление лишних краев или заусенцев от формованного резинового изделия может быть выполнено несколькими способами. В зависимости от материала, размера детали и количества.

Распространенные методы:
• Ручная подрезка;
• Криогенная обработка;
• Подрезные машины;
• Точное шлифование.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector