10.3. Гума і гумові технічні вироби

Гума є важливим конструкційним матеріалом для вироб­ництва технічних виробів. У машинобудуванні гумові вироби за­стосовують для рухомих пристроїв, (шин, приводних пасів, транспортних стрічок), у магістралях для транспортування рідин, газів, (напірні і всмоктувальні рукави, сполучні шланги, трубки), як опори, буферів, ізоляції, ущільнювачів (сальники, манжети, прокладкові пластини, кільця) і ін.

Найважливіша властивість гуми — висока еластичність (пружне подовження), яке при розтяганні досягає 700-800%, гар­на вибр о стійкість (поглинання коливань), водостійкість, підви­щена хімічна стійкість проти кислот і їхніх розчинів, достатня ме­ханічна міцність. Ці властивості досягаються вулканізацією гу­мових сумішей (сирої гуми).

Вихідні матеріали для гумових виробів. Гумові суміші склада­ються на основі каучуку, вміст якого в різних виробах змінюєся від 5 до 95%. Суміші містять також пом'якшувачі, наповнювачйі що вулканізуючі речовини, протистарителі, барвники.

Каучук. Розрізняють натуральний і синтетичний каучуки. На­туральний каучук одержують із молочного соку каучукогених рослин. Синтетичний каучук — речовина, за властивостями близька до натурального. Його одержують синтезом органічних речовин. Промислові види синтетичного каучуку, яких нарахо­вується кілька десятків, розрізняються між собою як за вихідною сировиною і способами виробництва, так і зі складом і фізико-механічними властивостями. Виробництво синтетичного каучу­ку складається з двох основних процесів: одержання каучуко-генів (бутадієн, стирол, хлоропрен, акрилонітріл, ізобутилен і ін.) і наступна полімеризація в каучукоподібний продукт. Сирови­ною для одержання каучукогенів є нафтопродукти, природний газ, ацетилен, деревина та ін. При полімеризації каучукогени з низькомолекулярних речовин перетворюються у високомолеку-лярні з'єднання з типовими для натурального каучуку фізико-ме-ханічними і технологічними властивостями. Виробництво технічного каучуку вперше у світі розроблено російським хіміком С.В. Лебедєвим в 1910 р.

Пом'якшувачі (стеарин, олеїновая кислота) підвищують плас­тичність сирої гуми і м'якість гумових виробів.

447

Наповнювачі підвищують твердість і міцність гумових виробів. До них відносяться сажа, окис цинку, крейда, каолін і ін., а також рукавні тканини, кордові тканини (бавовняні, віскозні, капронові, найлонові), застосовується також корд зі сталевих дротиків.

Як вулканізуючу речовину звичайно застосовують сірку. Для вулканізації відформовані напівфабрикати із сирої гуми нагріва­ють до температури близько 140 °С. При цьому сіра вступає в з'єднання з каучуком і напівфабрикат утрачає пластичність і стає еластичним. Формування може сполучатися з нагріванням. Сірка, взаємодіє з каучуком, викликає утворення сітчастої (про­сторової) структури макромолекул каучуку, прискорювачі вул­канізації (каптакс, тіурам і ін.) разом з оксидом цинка не тільки скорочують час вулканізації, але і забезпечують можливість вул­канізації, при кімнатній температурі. Для виготовлення м'якої гу­ми (автомобільні камери, м'ячі й ін.) у каучук вводиться (1...3)% сірки; при вмісті сірки (4...7)% виходить тверда гума.

Протистарителі (парафін, вазелін і ін.) уповільнюють процес окислювання каучуку, підвищують стійкість і подовжують терміни служби гумових виробів.

Виготовлення гумових виробів складається з готування гумо­вих сумішей (сирої гуми), вулканізації й обробки виробів. Змішу­вання компонентів забезпечує рівномірний розподіл у каучуку всіх складових частин, воно виробляється на вальцях чи в закри­тих змішувачах. Отримана сира гума уявляє однорідну пластичну масу, якій легко придають потрібну форму. Для одержання листо­вої гуми сиру гумову суміш обробляють на каландрах, робочим органом яких є пустотілі нагріті прокатні вальці з видбіленного чавуна. На каландрах також здійснюють обкладку тканин сирою гумою, стиснення аркушів гуми і промазаних гумою тканин, об­робка просоченого корду, тощо. З листової заготівлі при потребі роблять розкрій на різальних машинах або на вирубних пресах.

Гумові профілі (трубки, шнури, тощо) одержують шприцю­ванням — видавлюванням сирої гуми на черв'ячному пресі через матрицю. Вироби складної форми одержують методом пресуван­ня і лиття під тиском. Отримані напівфабрикати піддають вул­канізації й обробці.

Ебоніт. При збільшенні кількості сірки до 35% виходить твер­дий матеріал ебоніт. Він широко застосовується для виготовлен­ня електротехнічних виробів, особлив о стійких до дії кислот, на­приклад акумуляторних баків, а також у хімічній промисловості.

448

Таблиця 10.1.

Основні властивості пластмас

Найменування пластмас	Густина кг/м	Ударна вязкість КС, н/дм	Межа міцності при розтяганні , н/мм	Відносне подовження при розриві, %	Твердість за Брінелем, НВ	Тепло­стійкість за Мартеном С	Водо-поглинання за 24 год, г/дм
1	2	3	4	5	6	7	8
Полиетілен	920	16	100	150	-	50...60	0,01
Поліпропілен	900	-	300...350	500...700	-	температура плавління 160-170°	-
Поліізобутилен	930	-	15...20	1000	-	100	0,00
Полістирол	1000	16-22	350	2	15...20	80	0,95
Фторопласт-4	2300	100	140...200	250...500	3...4	250	0,00
Фторошіаст-3	2100	20-30	350...450	70...200	10...13	70	0,0
Вініпласт листовий	1400	160-180	400	20	13	65	0,02
Пластикат листовий	1350	-	100	150	-	-
Органічне скло 1,2	1200	500	3,0	21	80	0,3
ІІоліформаль дегід	1400	6-12	700			100	0,4
Преспорошок загального призначення	1400	5,0	300...450	-	20...25	125	0,1
Гетинакс листовий	1300	13	800	-	25	150	0,5
Текстоліт листовий	1400	20	500...800	-	-	135	0,3-0,6
Асботекстоліт	1600	25	800	-	30...45	250	2,0
Стеклотекстолит	1700	45-125	1100...2700	-	-	180	2,0
Деревношарові пластики	1300	809	3000	-	-	-	до 25
Амінопласти, преспорошки	1400	5	400	0,5	30	100	0,6
Шпаруваті амінокислоти	1400	8	-	-	-	-	3-4
Капрон	1150	до 160	500...800	150...200	10...12	55	1.5-5
Целулоїд технічний	1300	100-125	360...470	.10...17	5	50	2...2,5

Способи одержання виробів з ебоніту ті ж, що і для гуми. Ебоніт добре обробляється на металорізальних верстатах. Основні влас­тивості полімерних виробів наведено в табл. 10.1.