Кузьмин Б.А. и др. Металлургия, металловедение и конструкционные материалы

Подождите немного. Документ загружается.

391

§ 4. Свойства резины. Основные виды резины и их назначение

Применение резины в машиностроении обусловливается ее ценными

свойствами. Резина обладает высокой упругостью и способностью поглощать

вибрации, хорошо сопротивляться истиранию и многократному изгибу. Резина

газо- и гидронепроницаема, стойка против воздействия масел, жидкого топлива

и ряда других сред. Резина является диэлектриком. Резина в готовом изделии

находится в термостабильном состоянии, она нерастворима (но обладает спо-

собностью набухать) в растворителях и не пластична. Исходная же невулкани-

зированная резиновая смесь обладает хорошей пластичностью, обеспечиваю-

щей возможность формообразования разнообразных изделий.

Свойства вулканизированных резин в значительной степени определяют-

ся характеристикой каучуков.

Резины из СКВ (синтетического бутадиенового каучука) имеют удовле-

творительную механическую прочность и морозостойкость, ограниченную теп-

лостойкость, сравнительно малую эластичность, легкую окисляемость, ограни-

ченную химическую стойкость и газонепроницаемость. Резина применяется для

изготовления почти всех видов резиновых деталей, особенно для изготовления

автомобильных шин.

Нейритовые резины обладают высокой прочностью, теплостойкостью до

ПО-120° С, малой набухаемостью в бензинах и маслах, достаточной атмосфе-

ростойкостью и химической устойчивостью. Они применяются преимущест-

венно для изготовления маслоупорных и бензоупорных, а также термостойких

изделий: спецодежды, обкладки для химической аппаратуры и валов, транс-

портных лент, оболочки аэростатов, противогазных шлемов, оболочки электри-

ческих кабелей, различных клеев и заменителей кожи.

Полисульфидные резины имеют невысокую прочность, морозостойкость

и теплостойкость, повышенную бензо- и маслостойкость, высокую газонепро-

392

ницаемость и применяются для изготовления шлангов, труб, рукавов, прокла-

док для бензина, масла и бензола.

Изопреновые резины обладают высокой прочностью при растяжении и

при истирании, эластичностью и морозостойкостью, ограниченной теплостой-

костью (80-100° С), повышенной окисляемостью, набухаемостью в бензинах и

маслах, ограниченной химической стойкостью и газонепроницаемостью, при-

годны для изготовления изделий общего назначения.

В резине не все линейные молекулы скреплены в трехмерные, поэтому

она не теряет эластичности каучука. Если содержание серы в резине довести до

30-35%, то атомы серы скрепляют все нитевидные молекулы каучука в трех-

мерные. При этом молекулы каучука становятся крупнее, эластичность умень-

шается, твердость увеличивается, образуется материал - эбонит.

Эбонит хорошо обрабатывается на токарном, сверлильном и других стан-

ках. Он инертен, водостоек и широко используется в автотракторной, химиче-

ской, электрорадиотехнической промышленностях как диэлектрик.

Если соединения молекул каучука производить не через атомы серы, а

прямо - углерод с углеродом (такая реакция соединения молекул каучука про-

исходит при температуре выше 300° С), получается твердое вещество - эскапон,

обладающее исключительными электроизоляционными свойствами. Эскапон -

прозрачная, стеклообразная масса, хорошо обрабатывается и полируется. Он

обладает высокой химической стойкостью, выдерживает нагревание до 400-

500° С, нашел применение как высокочастотный диэлектрик в радиолокации и

радиотехнике и для изготовления лаков.

На способности каучука абсорбировать газы и на его газопроницаемости

основано производство пористых резин. В качестве порообразователя применя-

ется двууглекислый натрий, вводимый в резиновые смеси в количестве 10-15%.

Как упругий материал, хорошо поглощающий удары, пористая резина приме-

няется для амортизации в качестве теплоизоляции, звукоизоляции и как мате-

393

риал для фильтров. Она используется в автомобильной и химической промыш-

ленностях, в холодильных установках, в производстве изделий санитарии и ги-

гиены, медицинских приборов, спортивных товаров.

Промышленность выпускает и в производстве используются следующие

виды резиновых изделий.

Техническая листовая резина предназначается для изготовления прокла-

док, клапанов, уплотнителей, амортизаторов и др.

Резиновый шнур круглого, квадратного и прямоугольного сечения - ис-

пользуется для работы в качестве уплотнительных деталей. По свойствам рези-

ны шнуры подразделяются на пять типов: кислотощелочестойкие, теплостой-

кие, морозостойкие, маслобензиностойкие и пищевые.

Резино-тканевые ленты применяют на конвейерах; они подразделяются

на два вида: для общего назначения и специального (теплостойкие, морозо-

стойкие и маслостойкие и пищевые). Ленты состоят из тканевого сердечника

послойной конструкции и резиновой обкладки рабочей и нерабочей поверхно-

сти. Для прокладок применяются прорезиненные ткани: бельтинг и уточная

шнуровая ткань.

Плоские ремни - приводные тканевые, прорезшювые в зависимости от на-

значения и конструкции подразделяются на три типа: нарезные, применяющие-

ся для малых шкивов и больших скоростей; послойно завернутые - для тяжелых

работ с прерывной нагрузкой и средних скоростей; спирально завернутые рем-

ни применяются для работ с небольшими нагрузками и при малой скорости (до

15 м/с). Ремни всех типов могут изготовляться как с резиновыми обкладками

(одной или двумя), так и без них. Приводные клиновые ремни состоят из кор-

дткани или кордшнура, оберточной ткани, свулканизированных в одно изделие.

Вентиляторные клиновые ремни предназначены для автомобилей, трак-

торов и комбайнов.

394

Рукава (шланги) и трубы. Рукава резино-тканевые с металлическими спи-

ралями подразделяются на две группы, всасывающие - для работы под разре-

жением и напорно-всасывающие - для работы под давлением и под разряжени-

ем. В каждой группе в зависимости от перекачиваемого вещества рукава под-

разделяются на следующие типы: бензомаслостойкие, для воды, для воздуха,

кислорода и нейтральных газов, для слабых растворов неорганических кислот и

щелочей концентрацией до 20"о, для жидких пищевых продуктов.

Резино-тканевые напорные рукава применяются в качестве гибких трубо-

проводов для перемещения под давлением газов, жидкостей и сыпучих мате-

риалов; они состоят из внутреннего и наружного резиновых слоев и одной или

нескольких прокладок из прорезиненной ткани.

Резино-тканевые паропроводные рукава состоят из внутреннего слоя ре-

зины, промежуточных прокладок и наружного слоя резины. Они применяются в

качестве гибких паропроводов для насыщенного пара при давлении до 0,8 МПа

(8 кгс/см

) и температуре 175° С.

Технические резиновые трубки кислотощелочестойкие предназначаются

для перемещения растворов кислот и щелочей концентрацией до 20% (за ис-

ключением азотной и уксусной кислот); теплостойкие при температуре: в среде

воздуха до +90° С, в среде водяного пара до +140° С; морозостойкие до -45° С;

маслобензостойкие; пищевые.

Резино-тканевые шевронные, многорядные уплотнения - служат для

обеспечения герметичности в гидравлических устройствах при возвратно-

поступательном движении плунжеров, поршней и штоков, работающих в среде

воды, эмульсии и минеральных масел.

Резиновые уплотнительные кольца - для соединительных головок тор-

мозных рукавов, изготовляемых формованием; для гаек пожарных рукавов

формованные.

395

Резиновые уплотнения применяются для валов, для работы в среде мине-

ральных масел и воды при избыточном давлении.

Сальниковые набивки предназначаются для заполнения сальниковых уп-

лотнений с целью герметизации места выхода движущейся детали механизма

от рабочего пространства одной среды и одних параметров в пространство дру-

гой среды и других параметров; пропитанные набивки обеспечивают смазку

подвижной детали механизма.

396

Глава XXII

ЛАКОКРАСОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Различные лакокрасочные покрытия имеют широкое применение в самых

разнообразных областях народного хозяйства. Заводы автомобильной, авиаци-

онной, судостроительной, вагоностроительной, приборостроительной, мебель-

ной, кожевенной и других отраслей промышленности, а также строительные и

коммунальные организации, в своей повседневной практике имеют необходи-

мость применения лакокрасочных покрытий для защиты изделий и конструк-

ций от разрушающего воздействия внешней среды, а также для декоративной

отделки.

Лакокрасочные покрытия имеют существенные преимущества перед дру-

гими видами защитных покрытий. Они в большинстве случаев наиболее удоб-

ны по методу их нанесения, выгодны по стоимости работ и часто более долго-

вечны, чем металлические и другие виды защитных покрытий. Защитные по-

крытия должны надежно защищать материалы от разрушения (коррозии) под

действием окружающей среды и в то же время придавать поверхности внешний

вид, удовлетворяющий эксплуатационным и эстетическим требованиям. По-

крытия часто выполняют и ряд других функций: повышают износостойкость,

твердость, отражательную способность поверхности, сообщают ей электроизо-

ляционные свойства.

Защита металлов от коррозии, приносящей огромный ущерб народному

хозяйству, является важнейшим назначением покрытий. Коррозия приносит

большие убытки народному хозяйству не только из-за разрушения самого ме-

талла, а и вследствие выхода из строя изготовленных из него ценных конструк-

ций, машин, аппаратов, приборов. Защитные покрытия служат также для пре-

дохранения от разрушения неметаллических материалов (древесины, стекло-

пластиков и др.), прочностные и диэлектрические свойства которых при про-

никновении в них влаги резко ухудшаются.

397

Кроме защиты от разрушения, покрытия служат также для отделки по-

верхности деталей - они могут придавать ей гладкость или микрошерохова-

тость, блеск или матовость, требуемый цвет или узор. Тот или иной вид отдел-

ки обусловливается не только эстетическими, но часто и эксплуатационными

требованиями. Так, большая гладкость нужна для уменьшения сопротивления

поверхностей, работающих в условиях обмывания жидкостным, газовым или

воздушным потоками (крылья самолетов); зеркальный блеск - для отражатель-

ных поверхностей (рефлекторы, прожекторы); глубокая матовость - для шкал

приборов, во избежание появления бликов, мешающих снятию показаний при-

бора; различные яркие цвета- для быстрой ориентации в сложной системе ком-

муникаций, а также в аппаратуре и таре - для хранения и транспортирования

различных жидкостей и газов; белый и светлые тона - для увеличения освещен-

ности помещений; зеленый цвет - для уменьшения утомляемости рабочих в це-

хах и т. д.

В отличие от защитных покрытий, где главную роль играет защита мате-

риала от разрушения, покрытия с повышенными требованиями к внешнему ви-

ду (зеркальный блеск, узор) называют защитно-декоративными. Некоторые по-

крытия наносят для предохранения деталей от механического разрушения -

эрозии, от износа при трении. Такие покрытия называют износостойкими. Они

обладают твердостью и пористостью, что позволяет им хорошо удерживать

смазку.

Лакокрасочные покрытия образуются на поверхности металла, дерева,

штукатурки, стекла и т. п. в результате нанесения на них жидких, лакокрасоч-

ных материалов и последующего их отвердения (высыхания). Основными со-

ставляющими жидких лакокрасочных материалов являются пленкообразующие

вещества в чистом виде (олифы или лаки) или в смеси с пигментами и наполни-

телями (краски и эмали).

398

По составу пленкообразующего вещества различают две группы лакокра-

сочных материалов: непревращаемые пленки - пленка покрытия образуется

вследствие испарения растворителей, например перхлорвиниловые, нитроцел-

люлозные и другие материалы; превращаемые пленки - пленка покрытия обра-

зуется вследствие сложных физико-химических процессов окисления, поли-

меризации, конденсации или одновременно двух процессов. Они не раство-

ряются в органических растворителях, например эпоксидные, алкидные, фе-

нольномасляные и др.

По своему назначению лакокрасочные материалы разделяют на грунты,

шпатлевки, эмали, лаки.

Масляные покрытия имеют хорошую атмосферостойкость, пригодны для

холодной и горячей сушки, используются для внутренних и наружных работ,

для грунтовых и лицевых покрытий самых разнообразных изделий. Благодаря

достижениям в области синтетических пленкообразователей масляные краски

стали употребляться значительно меньше. Однако покрытия на масляной осно-

ве еще довольно широко применяются в качестве антикоррозионных в различ-

ных областях промышленности. Недостатками масляных покрытий являются:

медленное высыхание, невысокие механические свойства, высокая водонабу-

хаемость и невозможность шлифования и полирования; поэтому масляные

краски малопригодны в тех случаях, когда требуется высококачественная от-

делка, твердость и высокий блеск.

Безмасляные битумные покрытия неустойчивы к действию солнца, по-

этому они применяются для изделий, эксплуатируемых внутри помещений, под

водой и т. д. При введении растительных масел в битумные композиции увели-

чивается атмосферостойкость покрытий, особенно после горячей сушки. Вве-

дение алюминиевой пудры значительно повышает антикоррозионную защиту и

срок службы покрытия. Лакокрасочная промышленность производит значи-

тельное количество битумных лаков.

399

Алкидные, или полиэфирные, смолы являются ведущим видом лакокра-

сочных материалов. Широкое применение лакокрасочных материалов на осно-

ве алкидиых смол обусловливается возможностью получения на их основе по-

крытий, пригодных для самых разнообразных целей: для окраски трамвайных и

железнодорожных вагонов, автобусов, мотоциклов, тракторов, сельскохозяйст-

венных машин, арифмометров, инструментов, текстильных машин, различных

приборов, пишущих машин, трубопроводов, станков, медицинской и кухонной

мебели, окон, дверей.

В зависимости от исходных компонентов различают глифталевые и пен-

тафталевые алкидные смолы. На их основе готовят лаки для внешних и внут-

ренних покрытий, а также электроизоляционные лаки, пропиточные и склеи-

вающие, грунты для черных металлов (№ 138 и 138А), пассивирующие грунты

для легких сплавов холодной и горячей сушки (АЛГ-2, АЛГ-8), эмали разнооб-

разных цветов и степени блеска. Эмали могут быть холодной сушки и горячей -

при температуре 80-150° С. Вследствие хорошей адгезии к металлу алкидные

грунты часто используют как подслой под нитроцеллюлозные и перхлорвини-

ловые эмали. Покрытия некоторыми алкидными материалами (грунт АЛГ-7,

специальная эмаль, пигментированная алюминиевой пудрой) выдерживают

длительный нагрев при температуре 250° С.

Покрытия на основе мочевино- и меламино-формальдегидных смол тре-

буют применения модифицированных смол как самостоятельно с добавкой

пластификатора (например, касторового масла), так в смеси с нитроцеллюло-

зой, с полиэфирными или фенольными смолами или только полиэфирной смо-

лой (глифталь на касторовом масле). Покрытия на основе мочевино- и мелами-

но-формальдегидных смол имеют высокую твердость, блеск и эластичность.

Меламино-формальдегидные покрытия обладают большей устойчивостью к те-

плу и щелочам, чем мочевино-формальдегидные. Мочевино- и меламино-

формальдегидные смолы с успехом используются для белых нежелтеющих

400

эмалей, а также в том случае, когда требуется сохранить цвет покрытия. Белые

эмали горячей сушки применяют для окраски изделий широкого потребления:

холодильников, стиральных машин, медицинского и торгового оборудования и

т. д. Цветные эмали используют для окраски велосипедов, латунной и другой

металлической фурнитуры, различных приборов и т. д. Хорошая прилипае-

мость мочевино- и меламино-формальдегидных покрытий дает возможность

применять их в качестве грунтов.

Покрытия на основе эфиров целлюлозы отличаются блеском, твердостью,

эластичностью, бензомаслостойкостью и удовлетворительной атмосферостой-

костью. Быстрое высыхание эфироцеллюлозных лакокрасочных материалов по-

зволяет применять их при окраске массовой продукции при поточной системе

производства на конвейерах.

Наиболее широко используют покрытия на основе нитроцеллюлозы.

Нитролаки и нитрокраски высыхают за несколько минут, но полное отверде-

ние, при котором покрытие можно шлифовать и полировать, наступает через

несколько часов. Недостатками нитро-целлюлозных покрытий являются невы-

сокая устойчивость к действию тепла и ультрафиолетовых лучей и легкая вос-

пламеняемость. Недостатки пигментированных покрытий проявляются в мень-

шей степени. Нитролаки и нитроэмали применяют для окраски легковых авто-

машин, металлорежущих станков, внутренних деталей приборов (шкал, стре-

лок), мебели, карандашей и т. п.

Лакокрасочная промышленность выпускает большой ассортимент нитро-

целлюлозных лаков и эмалей различных свойств. Они широко используются в

автомобильной, авиационной, вагоностроительной, приборостроительной и

других отраслях промышленности.

Этилцеллюлозные покрытия отличаются большой химической стойко-

стью, механической прочностью, гибкостью, стойкостью к озону, светостойко-

стью, высокой морозостойкостью, малой горючестью и хорошими диэлектри-