Статьи»Производство пористых изделий из эластомеров»Методы предотвращения и снижения усадки
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 100еС 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