Методы предотвращения и снижения усадки

При обычных температурах усадка легких пористых резиновых изде­лий, полученных методом "запрессовки", продолжается несколько меся­цев. Для уменьшения продолжительности и величины усадки пористых изделий необходима их термообработка после вулканизации и охлаждения. Как правило, изделия перед термообработкой хранятся в течение суток. Термообработка проводится путем нагревания изделия в воздушных тер­мостатах. Пористые резиновые пластины могут подвергаться термообра­ботке в вулканизационном прессе при удельном давлении до 0,5 МПа. При использовании калиброванных прокладок между плитами пресса и более высокого давления можно получать листы заданной толщины. Возможно также выдавливание рисунка на поверхности пластины во время термостатирования.

Продолжительность термостатирования зависит от температуры и уменьшается при ее повышении. Чем ниже температура и, следовательно, больше время термостатирования, тем меньше снижение размеров изделия после термообработки и усадка при дальнейшей эксплуатации. Наиболее целесообразным является следующий режим термообработки: температура около 100 °С и время выдержки от 1 до 3 ч.

В процессе хранения особенно значительно меняются геометрические размеры изделий из пористых резин плотностью менее 0,5 кг/м³. При полу­чении микропористых пластин низкой плотности (200-300 кг/м³) для снижения усадки после предварительной вулканизации пластины сразу же термостарфуют в прессе в течение 10=15 мин при температуре вулкани­зации или в воздушном термостате при температуре на 10°С выше. После суточной выдержки проводится термостатирование при температуре 100^еС в течение примерно 3 ч.

Для сокращения цикла термообработки предложено термостатирова­ние осуществлять под вакуумом при остаточном давлении 0,1=0,08 МПа (а. с, СССР 610840,1975).

Недостатки метода снижения усадки путем нагрева изделий в воздуш­ном термостате заключаются в том, что вследствие ш»кой теплопровод­ности материал прогревается неравномерно, для осуществления его необ­ходимы громоздкие камеры и большие энергетические затраты.

Более целесообразно для интенсификации процесса усадки применять нагрев в переменном электрическом поле высокой частоты. В этом случае теплота выделяется в массе материала, что обеспечивает его равномерный прогрев. Исследования показали, что трехминутный прогрев резины в элек­трическом поле высокой частоты по эффекту снижения усадки эквивален­тен прогреву резины в воздушной среде при 105 ^§С в течение 105 мин [95].

Обработка пористых резин в электрическом поле высокой частоты не оказывает влияния на их физико-механические свойства. На усадку влияют частота, напряженность электрического поля, продолжительность обра­ботки. Процесс проводится i переменном электрическом поле частотой 5=30 МГц, напряженностью 1,5=2,0 кВ/см в течение 0,5=3 мин (а, с, СССР 423123, 1974). В результате усадка уменьшается от 1,6=1,8% до 0,2=1,0% в зависимости от частоты и времени выдержки в электрическом поле. Усадка снижается при увеличении времени выдержки, напряженности поля и частоты. Наименьшая усадка пористых резин на основе комбинации каучуков СКД и ВС45АКН наблюдается при частоте 27,12 МГц [96], хотя интенсивность тепловыделения и возрастает при увеличении частоты. Это, по-видимому, свидетельствует о том, что усадка определяется не только нагревом, но и возможным влиянием высокочастотного поля на скорость протекания релаксационных процессов. Размеры пористого изделия, обра­ботанного в поле токов высокой частоты, в гораздо меньшей степени изменяются при хранении по сравнению с изделиями, термостатированными в воздушной среде.

Количество теплоты, выделяемой в резинах, прямо пропорционально произведению диэлектрической проницаемости на тангенс угла диэлектри­ческих потерь. Поэтому диэлектрический нагрев неэффективен для резин на основе неполярных каучуков. Увеличение фактора диэлектрических по­терь достигается путем введения полярных веществ, таких, как, например, диэтиленгликоль и триэтаноламин [97]. Триэтаноламин ускоряет серную вулканизацию и повышает подвулканизацию резиновых смесей, которая может быть уменьшена добавлением фталевого ангидрида. Увеличение со­держания диэтиленгликоля в резине на основе каучуков СКД и БС-45АКН до 1,5% (масс.) приводит к возрастанию диэлектрической проницаемости, при дальнейшем повышении его дозировки диэлектрическая проницаемость практически не изменяется. Тангенс угла диэлектрических потерь возраста­ет пропорционально содержанию диэтиленгликоля. Минимальная усадка на­блюдается при содержании 1,5% (масс.) диэтиленгликоля. Еще большее снижение усадки достигается введением триэтаноламина [до 1,5% (масс.)] или триэтаноламина в сочетании с фталевым ангидридом [5% (масс.)].

Для стабилизации размеров пластин и снижения их усадки предло­жено использовать установку ВЧД-3-63/27 [98]. Установка состоит из линии высокочастотного нагрева, блока питания и пульта управления (рис. 25). Нагрев и усадка пористых пластин (изделий) проводятся в нагревательной камере. Транспортировка изделий 2 через камеру 3 осуществляется с по­мощью ленточного транспортера 1, приводимого в движение электропри­водом 5. Для снижения радиопомех к нагревательной камере примыкают волноводные фильтры 4. Камера оборудована вытяжной вентиляцией. Вы­сокочастотный генератор размещен в общем шкафу с нагревательной ка­мерой. Блок питания находится в отдельном шкафу и может быть уста­новлен на любом расстоянии от линии высокочастотной обработки.

Термообработка пористых резиновых пластин осуществляется непо­средственно после вулканизации. Выгруженные из пресса пластины охлаж­дают потоком воздуха на решетчатых этажерках в течение одного цикла вулканизации. Затем пластины укладывают на транспортер камеры стопами высотой 210-230 мм вплотную друг к другу.

Ниже приведен режим высокочастотной обработки:

Применение высокочастотной обработки пористых резиновых изделий позволяет не только сократить продолжительность процесса стабилизации их размеров, снизить величину усадки, но и повысить производительность труда и улучшить качество готовой продукции.

В. И. Клочков

В. П. Рыжков

©Издательство "Химия" , 1984