ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Особенности материалов и процессов эбонитового производства из "Резиновые технические изделия Издание 2" Эбонитовые смеси. Смешение значительного количества серы с натуральным каучуком (40—50 вес. ч.) и затем нагревание смесей ведет к получению твердого роговидного вещества темнога цвета — эбонита. Значительная химическая стойкость эбонита, его высокие диэлектрические свойства и способность хорошо обрабатываться, а также полироваться позволили использовать-его для изготовления изделий, применяемых в аккумуляторной, слаботочной промышленностях и в различных химических производствах. Как хорошо полируюпщйся материал эбонит нашел также применение для изделий санитарно-гигиенического назначения. Особенностью эбонита является невысокая теплостойкость (точнее, температуростойкость). В зависимости от состава эбонит при нагревании в пределах 60—120° С становится менее прочным,, размягчается и тогда легко подвергается деформации, сохраняя после охлаждения приданную ему форму. [c.151] Ненаполненная (чистая) смесь каучука и серы дает высокосортный эбонит. Однако требования, предъявляемые к отдельным, видам эбонитовых изделий, и условия обработки делают необходимым добавление в эбонитовые смеси различных ингредиентов. Важнейший среди них — эбонитовая пыль, представляющая собой мелко размолотые отходы эбонитового производства. Применение эбонитовой пыли облегчает приготовление смеси, обеспечивает более спокойный ход реакции соединения серы и каучука, уменьшает усадку изделия. Содержание эбонитовой пыли в смесях может-составить 30—300 вес. % каучука, в зависимости от назначения изделий и предъявляемых к ним требований. [c.151] В качестве мягчителей используют растительные и минеральные масла, сосновую смолу и воск. При вулканизации эбонита растительные масла — льняное, рапсовое и другие — реагируют с серой, образуя фактис. Весьма своеобразна роль восков — пчелиного, озокерита и церезина, — применяемых в качестве мягчителей. Воски, при значительном их содержании в эбонитовых изделиях, мигрируют на поверхность последних и снижают смачиваемость изделий во влажном воздухе, сохраняя этим диэлектрические свойства эбонита. [c.152] Обычно эбонит изготовляется черного цвета. Производство цветного эбонита сопряжено с некоторыми трудностями, так как в данном случае необходимо перекрыть свойственный эбониту черный цвет тем более интенсивный, чем выше качество эбонита. Для перекрытия черного цвета в цветных эбонитовых смесях применяют сернистый цинк, литопон и титановые белила. Красный и розовые цвета придают эбониту прибавкой киновари, желтый — прибавкой сернистого кадмия. В качестве ускорителей вулканизации эбонитовых смесей употребляют органические ускорители дифенилгуанидин, меркантобензотиазол, альтакс и сульфенамид ВТ, а также неорганические углекислый магний, легкую (жженую) магнезию, известь (гашеную), красную окись железа. [c.152] В настоящее время наполненные эбонитовые смеси, но не содер-жанще в своем составе эбонитовую пыль, изготовляют в закрытых резиносмесителях, однако серу в них вводят на вальцах. Эбонит образуется как из натурального каучука, так и из синтетических СКВ, СКС-ЗОА, СКС-50, СКИ и СКН с теми или иными особенностями в зависимости от вида каучука [1, 2]. Обычные сорта эбонита из натуральных каучуков размягчаются при 60 —70° С, а специальные при 85° С, но более хрупки. Эбонит из бутадиен-стирольного каучука, хотя и более теплостойкий, ввиду свойственной ему хрупкости, применяется мало. Он более стоек к маслам и органическим растворителям, по сравнению с эбонитом из других каучуков, и теплостоек до 150° С. Эбонит из бутадиен-нитрильного каучука, содержащего полярные группы, имеет значительные диэлектрические потери. Ряд эбонитов специального назначения изготовляются из смеси НК с бутилкаучуком и полихлорпреном, последние, действуя как пластификаторы, образуют эбониты с высоким сопротивлением удару и с большей эластичностью [3]. Эбонит из СКИ наиболее близок к эбониту из НК. Химическая его стойкость может быть улучшена введением добавок хлорированных и насыщенных каучуков [2]. [c.152] В производстве эбонитовых изделий применяют следуюпще основные группы эбонитовых смесей для поделочного формового эбонита и для клеевых эбонитовых изделий. [c.153] Поделочный эбонит (пластины, стержни и трубки) используется для изготовления различных телефонных, телеграфных и радиодеталей. Различают два вида поделочного эбонита диэлектрический и технический. Смесь для эбонитов первого вида состоит из каучука, серы, ускорителей и мягчителей. Такой эбонит хорошо обрабатывается и полируется. Эбониты второго вида, применяемые в тех случаях, когда от материала не требуется диэлектрических свойств, содержат меньшее количество каучука и имеют разные количества наполнителей. У эбонитов этого вида понижены прочность, способность полироваться и обрабатываться. [c.153] Эбонитовые смеси, применяемые для изготовления аккумуляторных баков, деталей к ним и других формованных или литых изделий, относятся к наполненным смесям. Аккумуляторные баки по условиям их работы должны иметь теплостойкость не ниже 50° С, что достигается прибавлением в смесь пемзы, каолина или асбестита. Применение последнего весьма значительно повышает теплостойкость эбонита. Подобные смеси вулкан-асбест) находят применение для изготовления вулканизационных форм (матриц) в производстве ковриков из мягкой резины. Введение ингредиентов, повышающих теплостойкость, одновременно увеличивает твердость эбонита. Для обработки таких изделий необходимы инструменты из быстрорежущей стали или с наконечниками из твердых сплавов. [c.153] Для клеевых эбонитовых изделий применяют соответственно смеси, менее наполненные. [c.153] Особенности вулканизации эбонита. Сложилось и долгое время держалось представление об эбоните, как о предельно структурированном продукте, в котором все двойные связи насыщены серой. Вычислявшийся, исходя из этого положения, коэффициент вулканизации эбонита представлялся в несколько раз большим, чем коэффициент вулканизации мягкой резины. Исследования последнего времени показали, что хотя для эбонита характерно наличие достаточно густой сетки, однако в нем далеко не все двойные связи насыщены одновременно имеет место содержание значительного количества химически, но не мостично связанной серы [51. [c.153] Изменения кинетической зависимости количества связанной серы, прочности и относительного удлинения эбонита из синтетического каучука (СКС-30), приведенные [6] на рис. 96, в целом отвечают сказанному выше. [c.155] Следуя представлениям, развиваемым Б. А. Догадкиным [101, для смесей из натурального каучука с малым содержанием серы максимум на кинетической кривой сопротивления разрыву отражает наличие двух одновременно протекающих, но разно направленных процессов структурирования каучуковых цепей серой и деструкции их кислородом. Максимум прочности вулканизата соответствует тому моменту, когда почти вся сера присоединится к каучуку. [c.155] На основании исследований Б. А. Догадкина относительно рассматриваемого случая вулканизации эбонитовых смесей можно предположить [11], что снижение сопротивления разрыву в промежуточном продукте, постепенно теряюш,ем высокоэластичные свойства, продолжается до тех пор, пока дальнейшее сгуш,ение сетки не приведет к исчезновению способности образовывать участки с молекулярными цепяаш,ориентированными в направлении растяжения. Такое положение отвечает минимуму на кинетической кривой сопротивления разрыву вулканизата эбонитовой смеси. Затем, поскольку сера, имеющаяся в смеси в достаточном количестве, а также (для смесей из синтетических каучуков) вследствие термической конденсации каучукового углеводорода (при 170° С), происходит дальнейшее присоединение серы как в мостичной форме, так и в ином виде химически связанной серы. [c.156] Исходя из того, что в процессе образования эбонита значительно изменяются упругие свойства материала, характерный для этого процесса минимум на кинетической кривой наглядно и удобно можно обнаружить [И ] по изменению упругого отскока. [c.157] На рис. 98 сопоставлены изменения упругого отскока, твердости, сопротивления ударному излому и теплостойкости с длительностью вулканизации (смесь 1). [c.157] Температурный коэффициент вулканизации эбонита несколько выше, чем для мягкой резины, и растет с температурой вулкани-4 зации при 140—150° С равен 2,52, а при 160—170° С достигает 3,13. [c.158] Наибольший эффект дает окись магния, что отвечает и применению ее как обычного неорганического ускорителя эбонитовых смесей. Однако уравнение (4. 1) не учитывает выделений тепла при вулканизации эбонита поэтому применение его сравнительно ограничено. [c.159] Образование химического продукта из смеси, содержаш,ей серу, является экзотермической реакцией и сопровождается тепловыделением. Количество выделяемой теплоты, момент максимального поднятия температуры и величина превышения ее над температурой теплоносителя вулканизации являются функциями температуры вулканизации, толщины образца и наличия ускорителя в эбонитовой смеси. Тепловыделение не протекает равномерно, максимум выделения тепла соответствует тому моменту, когда с каучуком связана примерно половина серы [14, 15]. Прп теплоемкости эбонита, равной 0,341 кал/(с град) [16], тепловыделение ведет к значительному нагреву. Необходимость своевременного отвода тепла составляет характерное отличие вулканизации эбонита. Особенно обязателен этот отвод тепла в случае толстых эбонитовых изделий. Теплопроводность эбонита составляет 388 10 кал см сек град). Недостаточно быстрый отвод тепла поведет к тому, что нагрев эбонита будет ускорять вулканизацию во внутренних слоях свойства вулканизата в центре изделия и в наружных слоях будут различны — получится неоднородный продукт. В более серьезных случаях может наступить термическое разложение материала, сопровождающееся значительным ведением сероводорода [4] и других газов, образованием пор и даже взрывом. Подобное явление носит название ч горения смеси. Поскольку нагретый эбонит непрочен и очень мягок, выделяющиеся газы способствуют порообразованию во сей массе изделия. [c.159] Температурные режимы вулканизации эбонитовых изделий, устанавливаемые с учетом названной особенности, отличаются большим разнообразием. Введение в смесь инертных ингредиентов или эбонитовой пыли, действуюпщх как разбавители, снижает опасность горения. Вулканизация таких смесей в металлических формах, благодаря хорошему отводу тепла металлом формы, успешно протекает при 160—170° С. Для чистых эбонитовых смесей, в противоположность этому, характерно применение невысокой температуры вулканизации, значительная длительность ее , ступенчатый нагрев и цикличность (повторность) процесса. Вулканизацию толстых эбонитовых стержней диаметром 65— 100 мм ведут часами и даже сутками, распределяя ее на циклы с перерывами. Равномерности прогрева заготовки и значительного улучшения отвода тепла достигают, помещая вулканизуемые в котле изделия в ванну, наполненную водой. [c.160] Начавшуюся экзотермическую реакцию невозможно остановить снижением температуры в вулканизаторе, ее можно лишь предупредить своевременным понижением температуры до начала значительного теплообразования. Исследуя температуру вулканизуемого изделия с помощью термопар, можно составить такой режим вулканизации, при котором ход температуры в эбоните будет почти одинаковым с ходом температуры в котле [19]. Применение ускорителей требует особо четкого построения вулканизационного режима. [c.160] Вернуться к основной статье