Статьи»Клиновые ремни»Резины
Резины
Для изготовления различных элементов конструкций ремня применяют пять основных типов резин: для слоя сжатия; для слоя растяжения; для эластичного слоя и обкладки тканей; для промазки тканей и для приготовления клея.
Кроме основных типов резин в производстве клиновых ремней используют резины вспомогательных типов: Для диафрагм и резиновых рубашек к вулканизационному оборудованию, для конфекционных рубашек, для маркировки др.
В зависимости от назначения резина должна обла- Дать определенным комплексом свойств.
Кроме того, резины должны обладать специфическими свойствами, определяемыми условиями эксплуатации ремней, например маслостойкосnью, морозостойкостью, светоозоностойкостью, электропроводностью и т. д.
В производстве клиновых ремней используют каучуки следующих типов21-25: натуральный, бутадиеновый, бутадиен-стирольный, бутадиен-нитрильный, хлоропреновый, изопреновый.
В последние годы нашли применение и другие типы каучуков: этиленпропиленовый, эпихлоргидриновый, литьевой и вальцуемый уретановый, жидкие сополимеры гидроксилсодержащего бутадиена26.
В резинах используют один из указанных типов каучука или комбинацию из двух-трех типов. Выбор каучука обусловлен конкретными условиями работы ремней, а также технико-экономическими показателями.
В отечественной промышленности для клиновых ремней общего назначения, маслостойких и токопроводящих применяют хлоропреновый каучук серного (наириты марки А; Б; КРА; КРБ) и меркаптанового (наирит П, ПНК) регулирования. Для морозостойких ремней применяют изопреновый СКИ-3, бутадиеновый СКД и хлоропрено- вые каучуки в определенной комбинации27.
В зарубежной промышленности используют натуральный каучук, каучуки типа бутадиен-стирольных, хлоропреновые, изопреновые, уретановые и комбинации из этих каучуков.
Хлоропреновые каучуки (неопрены GN, W, WRT, пербунаны С-210, С-211, С-110, денкахлоропрены S-40, М-40 и др.) применяют для ремней общего назначения, но чаще — для специальных маслостойких ремней или для ремней с улучшенными эксплуатационными свойствами.
Резины для слоя сжатия. Слой сжатия обеспечивает сохранение трапециевидной формы ремня при деформации во время эксплуатации и предохраняет его от заклинивания в канавке шкива.
В процессе работы ремня резина слоя сжатия испытывает многократные деформации сжатия, растяжения, изгиба. В результате внутреннего трения при многократных деформациях происходит выделение тепла, приводящее к старению резины и ее разрушению.
В соответствии с этим резины слоя сжатия должны обладать высокой стойкостью к многократным деформациям, незначительной величиной внутреннего трения и, следовательно, малым теплообразованием, высокой тепkjстойкостью, хорошей стойкостью к образованию и разрастанию трещин; твердость резины должна быть в пределах 65—80.
Резиновые смеси слоя сжатия должны обладать хорошей каландруемостью, достаточной клейкостью, каркасностью.
Резины с высокими динамическими показателями получают при использовании наирита в сочетании с бутадиен-нитрйльными каучуками типа СКН-18М, СКН-26М или из наирита с соответствующими наполнителями (обычно применяют печные и термические сажи).
В резинах слоя сжатия содержание каучука составляет 40—45%, сажи — 38—44%.
Большое значение имеет правильный выбор вулканизующей группы. Для наиритов серного регулирования вулканизующая группа, как правило, содержит окись цинка и окись магния; для наиритов меркаптанового регулирования кроме указанных окислов металлов применяют специальные ускорители: NA-22, вулкацит NP, пермолюкс, тонокс, отдельно или в сочетании с дифенил-гуанидином, тиурамом, серой.
Для облегчения технологической обработки резиновых смесей и регулирования показателей вулканизатов используются пластификаторы, чаще всего сложные эфиры типа фталатов и себацинатов. Наряду с этим в качестве пластификаторов применяют рубракс, вазелиновое масло, полидиены. Для снижения прилипания резиновых смесей к валкам каландра и вальцов в смесь вводят стеариновую кислоту, парафин, вазелин или воск.
Клейкость смесей и технологические свойства регулируют введением инден-кумароновых смол, канифоли; для наиритов серного регулирования применяют пластификаторы: каптакс, дифенилгуанидин, серу и др.
В качестве противостарителей используют неозон Д, сантофлекс УР. Во избежание преждевременной вулканизации в резиносмесителях в смеси вводят фталевый ангидрид и мыло хозяйственное.
Для морозостойких ремней в резинах слоя сжатия применяют каучуки СКД и СКИ-3 в соотношении от 50 : 50 до 70 : 30
Определенное сочетание вулканизующих агентов (сера, сантокюр, сантокюр-мор, сульфенамид БТ, тиурам), комбинация печной и термической сажи, использование в качестве противоутомителя бензойной кислоты позволяет получать резину слоя сжатия с хорошими динамическими показателями. Для повышения каркасности и когезионной прочности резиновых смесей применяют N,4-динитрозо-N-метиланин, смолы, полиэтилен низкого давления.
Основные механические характеристики резин слоя сжатия из каучуков различных типов приведены в табл. 2.7.
Для повышения поперечной жесткости ремня и снижения затрат на изготовление слоя сжатия в смеси добавляют волокнистые наполнители: очесы ватина, ленточный хлопок или перемолотые отходы текстильного производства и производства резиновых технических изделий и шин28,29. Можно использовать волокна различных видов: хлопчатобумажные, вискозные, синтетические Содержание волокнистых наполнителей в смеси 2—25%. Недостатком применения волокнистых наполнителей является резкое снижение устойчивости резины к изгибу.
Смеси с волокнистыми наполнителями чаще всего используют для изготовления вариаторных ремней, гдетребуется высокая поперечная жесткость.
Волокна наполнителей должны быть расположен перпендикулярно длине ремня. Для этого каландрованные листы резиновой смеси слоя сжатия при наложении на конфекционный барабан сборочного станка поворачивают под углом 90° к продольной оси барабана.
С целью повышения прочности связи между наполнителем и резиной в смесь могут быть введены соответствующие добавки (например, при использовании наирита в резиновую смесь вводят резотропин и белую сажу). В зависимости от способа сборки сердечников резиновые смеси слоя сжатия каландруют в виде гладкого или профилированного (с продольными выступами трапециевидного сечения) листа или шприцуют в виде полосы трапециевидного сечения (для сборки ремней индивидуальным способом).
Толщина листов колеблется от 0,5 мм до толщины, равной толщине слоя сжатия.
Резины для слоя растяжения. В процессе работы ремня слой растяжения подвергается многократным деформациям растяжения и изгиба. Поэтому резины этого слоя должны обладать высокой усталостной прочностью, сравнительно большим относительным удлинением, хорошей теплостойкостью, а также высокой поперечной жесткостью. Обычно для слоя растяжения применяют те же резины, что и для слоя сжатия, в том числе и резины с волокнистыми наполнителями.
Резины слоя растяжения каландруют в виде листов толщиной от 0,5 мм до толщины, соответствующей общей толщине слоя растяжения.
Резины для эластичного слоя и обкладки тканей. Резины, используемые для эластичного слоя и обкладки тканей, должны обладать хорошей адгезией к текстилю эластичностью для амортизации напряжений, возникающих на границе резина — текстиль при работе ремня.
Кроме того, резиновые смеси должны обладать достаточной пластичностью с тем, чтобы пространство между нитями кордшнура (кордткани) полностью заполнялось и нити не перетирались друг о друга, клейкостью, что обеспечит монолитность сердечников ремней при сборке сердечников и хорошей каландруемостью.
В резинах эластичного слоя применяют в основном те же типы каучуков, что и в слое сжатия. Содержание каучука составляет в них 50—60%.
Для повышения адгезии к пропитанным текстильным материалам тягового слоя в состав резин вводят резорцин, уротропин, изоцианаты, различные смолы, например феноло-, резорцино-, меламино-формальдегидные, эпоксидные.
Введение полярных наполнителей — белых саж БС-50, БС-150, аэросила 175, редоксайда, актинапа, каолина и высокоактивных тонкодисперсных саж — также способствует повышению адгезии резин к текстилю. Необходимость введения тех или иных адгезивных материалов или полярных наполнителей зависит от вида волокна тягового слоя, типа каучука и пропиточного состава30,31.
Выбор пластификатора также зависит от типа применяемого каучука. Так, при использовании наирита предпочтительно применять сложные эфиры типа фталатов, себацинатов, инден-кумароновую смолу, рубракс, канифоль. При введении вазелинового масла, полидиенов в больших дозировках адгезия резины к текстилю уменьшается.
В резиновые смеси, предназначенные для ремней с кордшнурами из синтетических волокон, целесообразно добавлять ультраускорители (или ускорители обычного типа в большом количестве). Это предотвращает смещение кордшнура в слой сжатия, так как в этом случае смеси вулканизуются при сравнительно низких температурах, когда усадка кордшнура не достигает еще больших значений.
Смещению кордшнура при нагреве в процессе вулканизации способствует также релаксация высокоэластической деформации, которая возникает в процессе каландрования резиновой смеси. Для резин эластичного слоя на основе наиритов с целью предотвращения смещения кордшнура эффективной является замена 20—30 вес. ч. наирита на равное количество бутадиенового каучука При введении СКД в резиновую смесь снижается величина высокоэластической деформации и замедляется время ее релаксации.
Механические показатели резин на основе различных каучуков для эластичного слоя и обкладки кордткани1 приведены ниже:
В отдельных конструкциях ремней эластичный слой не применяется (например, в морозостойких ремнях на основе комбинации каучуков СКД и СКИ-3). В этом случае удовлетворительная прочность связи с материалами тягового слоя достигается за счет резин слоя сжатия и растяжения.
На ряде зарубежных предприятий в целях экономии материалов и упрощения процесса сборки ремней эластичный слой располагают только со стороны тягового слоя.
Смеси для эластичного слоя каландруют в листы толщиной 0,6—0,7 мм. Обкладку тканей, предварительно обработанных на пропиточных агрегатах или промазанных на клеепромазочных машинах или каландрах, производят с одной или с двух сторон на каландре. Толщина обкладочной резины 0,2—0,3 мм.
Резиновые смеси для промазки тканей. Эти смеси используют для промазки оберточных тканей и тканей тягового и промежуточных слоев. Смеси должны быть достаточно пластичными, хорошо проникать в ткань, а также обеспечивать хорошую прочность связи с тканями.
Важным показателем для промазочных смесей является их клейкость, что должно обеспечить хорошее сцепление слоев промазанных тканей между собой и с резиной в процессе изготовления ремней; с другой стороны, необходимо, чтобы промазанные ткани не прилипали к прокладочным холстам.
В зависимости от условий эксплуатации ремней промазочные резины должны быть малостойкими, светоозоностойкими, электропроводящими. Лучше всего этим требованиям отвечают резины из наирита.
При изготовлении морозостойких ремней, где основной массив ремня содержит комбинацию каучуков СКД+СКИ-З, оберточную ткань можно промазывать смесью, содержащей наирит или наирит в комбинации с каучуком СКИ-3.
В зарубежной практике для промазки тканей испольуют смеси на основе хлоропреновых и натуральных каучуков или на основе различных комбинаций каучуков этих типов. Часто применяют смеси натурального и бутадиен-стирольного каучуков. С целью удешевления в промазочные смеси вводят регенерат. Содержание каучука в таких смесях составляет 50—65%.
В резинах могут применяться активные (печная ПМ-70, FiF), неактивные (термическая) сажи и минеральные наполнители (мел, каолин).
Содержание пластификаторов в промазочных резинах значительно больше, чем в других резинах, и может достигать 15%.
В состав резин, применяемых для промазки кордтканей, иногда добавляют различные адгезивы: резотропин, резорцин, уротропин и изоцианаты.
Ниже приведены основные показатели промазочных резин на основе каучуков различных типов:
При изготовлении токопроводящих ремней оберточную ткань промазывают специальной смесью на основе полярных каучуков, например наирита.
Наполнителями электропроводящих резин являются ацетиленовые сажи, сажи типа вулкан XXX.
Электрическое сопротивление промазочной резины на основе наирита, содержащей 35 вес. ч. ацетиленовой сажи на 100 вес. ч- каучука, составляет 2-Ю5 Ом. Иногда вместо саж применяют графит, однако в этом случае электрическое сопротивление снижается в меньшей степени.
Ниже приведено объемное электрическое сопротивление резин ( в Ом-см) на основе различных каучуков:
Резиновые смеси для приготовления клеев. В производстве клиновых ремней применяют конфекционные клеи: для промазки кордшнура в процессе сборки сердечников ремней, а также для промазки кордтканей и оберточных тканей на клеепромазочных машинах.
В клеевых смесях в основном используют те же каучуки, что и для остальных типов резин, используемых для изготовления различных элементов ремня. Однако для морозостойких ремней, где применяют резины на основе комбинации каучуков СКД и СКИ-3, в клеевой смеси используют натуральный каучук. Применение натурального каучука связано с недостаточной когезионной прочностью клеевых пленок в клеях на основе СКИ-3, что приводит к отслоению кордшнура от остальной части сердечника при вылежке последнего перед оберткой.
Для промазки оберточной ткани в ремнях, состоящих в основном из резин на основе натурального каучука, за рубежом иногда используют хлоропреновые клеи.
Содержание каучука в клеевой смеси может составлять от 50 до 85%. При использовании наполнителей в клеевых смесях в каждом конкретном случае учитывается ряд факторов: стоимость смеси, продолжительность сушки клея (с увеличением содержания наполнителя она сокращается), клейкость, когезионная прочность клеевой пленки и т. д.
Важными компонентами клеевой смеси являются адгезионные добавки, которые повышают прочность связи резин с тканью тягового слоя. Выше было показано влияние добавки резотропина в конфекционный наиритовый клей на адгезию анидных кордшнуров к резине эластичного слоя. В клеи могут быть введены также различные смолы, изоцианаты и др.
Выбор растворителя зависит от типа каучука и назначения клея. При этом учитывают допустимые концентрации растворителей, определяемые токсичностью и пределом взрываемости32. Для наиритовых клеев применяют бензин и этил ацетат в соотношении от 1 : 1 до 1,7:1. В быстросохнущих клеях используют комбинацию этил-ацетата и метиленхлорида в соотношении от 6 :4 до 7 : 3 или ацетон и метиленхлорид в соотношении 2:8.
В зарубежной практике наряду с указанными растворителями для хлоропреновых клеев применяют толуол и метилэтилкетон, а для клеев на основе НК — толуол, бензин, циклогексан и другие растворители.
Концентрация конфекционного клея зависит от способа его нанесения:
Ткани для тягового слоя промазывают на клеепромазочной машине клеями концентрацией 1 : 1—1 : 1,5 В зарубежной практике при промазке оберточных тканей и кордтканей тягового слоя применяют клей концентрации 1 :5.
Резины для поликлиновых и плоскозубчатых ремней. В профильной части поликлиновых ремней применяю те же резины, что и для слоя сжатия обычных клиновы; ремней.
При отсутствии обертки резины для ребер ремни должны иметь большие износостойкость, твердость (75-85 по ТМ-2) и высокую стойкость к разрастанию трещин Для повышения твердости и каркасности в смесь вводят волокнистые наполнители. Если профильная часть ремння изготавливается шприцеванием, резиновая смесь должна иметь хорошую шприцуемость, небольшую усадку, способность сохранять форму и размеры.
Для эластичного слоя поликлиновых ремней и для промазки тканей применяют резины, используемые в клиновых ремнях.
Особенности работы плоскозубчатых ремней вызывавют необходимость применения резин со следующим свойствами: высокой износостойкостью, сопротивление к образованию и разрастанию трещин, прочностью, стойкостью к многократному изгибу, большой твердостью. Кроме того, резины должны хорошо крепиться к материалу тягового слоя.
В зависимости от условий эксплуатации к резинам могут предъявляться требования маслостойкости, морозостойкости, светоозоностойкости. Если ремни изготавливают методом сборки, необходимо, чтобы резиновй смеси хорошо каландровались, имели удовлетворительную конфекционную клейкость. При литьевом способ изготовления ремней важны хорошие вязкотекучие свойства смеси.
При изготовлении ремней методом сборки применяют главным образом резины на основе хлоропреновых бутадиен-нитрильных каучуков или их комбинаций. В состав резин входит значительное количество активных и полуактивных саж. Кроме того, к тяговому слою в резины вводят соответствующие добавки типа резотропина, различных фенольных и полярных наполнителей. Если зубчатую поверхность ремня защищает оберточная ткань, к резине зубьев не предъявляются высокие требования устойчивости к истиранию. Для промазки оберточных тканей применяют обычные резины, используемые при производстве клиновых ремней.
Основные характеристики резин для плоскозубчатых ремней, изготавливаемых методом сборки:
Сопротивление
разрыву, кгс/см2, не менее........................... 90
раздиру, кгс/см, не менее............................. 45
Относительное удлинение, %..................................... 200—300
Твердость по ТМ-2............................................. 75—90
Литьевые плоскозубчатые ремни изготавливают из резин на основе хлоропреновых, бутадиен-нитрильных, уретановых, изопреновых в сочетании с бутадиеновыми и каучуков других типов.
Первые три типа каучука являются наиболее распространенными и используются для ремней общего назначения и маслостойких. Для морозостойких ремней используют комбинацию СКИ-3 и СКД.
При обычном литьевом способе под давлением, принятом в резиновом производстве, используют вальцуемые уретановые каучуки типа СКУ-8ПГ. В качестве вулканизующих агентов для смесей на основе этого каучука применяют органические перекиси или изоцианаты, а в качестве наполнителей — активные сажи типа ПМ-50 и ПМ-75 в количестве 50 вес. ч. на 100 вес. ч. каучука. При введении больших количеств сажи снижается износостойкость резин.
Смотрите также:
С каталогом поликлиновых ремней Вы можете ознакомиться в данном разделе.