Составление резиновых смесей
В процессе создания рецептуры резиновой смеси
для производства РТИ очень важным является написание её "спецификации", основанной
на области применения готового изделия. Опыт показывает, что в большинстве случаев изделие
выходит из строя вследствие неправильного выбора полимера - технолог не обратил внимания
на критически важный аспект условий эксплуатации или не был о нем информирован
(наиболее часто пренебрегают воздействием озона). Обычно при получении
требований от заказчика опытный технолог обязательно задаст дополнительные
вопросы, чтобы убедиться в правильности документа и получить ясное понимание
функций изделия. Затем оцениваются необходимые физические свойства и химическая
стойкость. Кроме того, необходимо принять во внимание такие свойства резиновых
смесей:
- Стойкость к рабочим температурам и требуемый срок службы
- Стойкость к воздействию окружающей среды и химическая стойкость
- Деформационно-прочностные свойства в течение короткого срока (механические
характеристики)
- Деформационно-прочностные свойства в течение длительного срока (снятие
напряжений)
- Динамические свойства (динамическое напряжение)
- Усталостная характеристика
- Фрикционная характеристика и характеристика износа
- Электрические свойства
- Теплотехнические свойства
- Проницаемость
- Адгезия, образование пятен и коррозионные свойства
- Перерабатываемость
- Плотность и цена
После того как составлено ясное представление о свойствах, которым должен
обладать конечный продукт, и об условиях его эксплуатации, следующий шаг в
проектировании соответствующей смеси - это выбор полимера. Анализ
применения чаще всего приводит к формулированию 1-5 ключевых физических свойств,
которые наряду с температурой и условиями окружающей среды позволяют довольно
быстро составить список возможных полимеров. Кроме того, для дальнейшего сужения
круга материалов до одного-двух полимеров можно использовать цену и другие
характеристики второго порядка (например, перерабатываемость).
На данном этапе рекомендуется провести информационный поиск по выбранному
материалу, уделяя внимание методам составления резиновой смеси и областям
применения. По этому вопросу существует специальная литература - она поможет
сэкономить много усилий в ходе экспериментальных работ. Как минимум, следует
изучать каталоги фирм-производителей. Перерабатываемость имеет большое значение,
если добавляют много масла и наполнителя; выбор саженаполненной резиновой смеси
или маслонаполненного сорта позволит сократить количество этих добавок на этапе
смешения.
При достаточно простых требованиях к конечному продукту весьма часто
используются уже опубликованные рецептуры. Такие смеси тестируются а затем
окончательный вариант смеси дорабатывается методом последовательных приближений.
Подобных подход позволяет создать окончательный вариант рецептуры менее чем за
шесть попыток - гораздо меньше чем при формальном подходе - но следует понимать,
что временные затраты при этом могут остаться на прежнем уровне или даже
возрасти. И все же полезные исходные рецептуры в доступной литературе, скорее,
редкость, однако такие источники содержат общие полезные указания. В настоящее
время можно исследовать сразу несколько переменных:
- Полимер и соотношения полимеров (если используются смеси)
- Технический углерод
- Мягчитель и пластификатор
- Вулканизующее вещество
- Ускоритель (ускорители)
- Антидеградант (антидеграданты)
- Остальные ингредиенты
Если в рассмотрение включить все типы каждого из ингредиентов, в результате
возникает огромный комплекс параметров. Поэтому количество возможных переменных
следует ограничивать до минимума либо путем отбора на основе имеющегося опыта,
либо путем разделения экспериментальной программы на несколько, назначение
которых исследовать определенную область. Например:
Программа 1: исследование влияния соотношения полимеров на
ключевые параметры, используя один наполнитель и одну вулканизирующую систему.
Программа 2: исследование совместного действия наполнителя/мягчителя
(или пластификатора) на ключевые параметры, используя один полимер или одно
соотношение полимеров и одну вулканизирующую систему.
Программа 3: исследование влияния вулканизирующей системы на
ключевые параметры путем изменения уровня содержания вулканизирующего вещества,
а также типов и уровней ускорителя, используя один полимер или соотношение
полимеров и определенный уровень содержания наполнителя.
Программа 4: экспериментальное проектирование на основе
результатов первых трех программ, но с уменьшенным количеством исследуемых
переменных.
При использовании полимера известного сорта первая программа обычно не
требуется, но при жестких требованиях по старению может потребоваться
исследование влияния типа и уровня содержания антидеграданта.
Перед тем как переходить к рассмотрению экспериментального проектирования,
полезно еще раз напомнить об опасности полагаться на стандартные лабораторные
тесты резиновых смесей. Следует учитывать, что стандартные лабораторные
испытания могут давать неверные прогнозы срока службы. Например, износостойкость
не является хорошим прогнозирующим параметром для срока службы, и ни один
производитель шин никогда не будет применять протекторную смесь, основываясь
только на этом показателе. Положительные результаты лабораторных тестов
следует рассматривать лишь как "зеленый свет" для перехода к более сложным,
которые точнее моделируют условия эксплуатации, проверкам или непосредственно к
эксплутационным испытаниям. Безусловно, заводские тесты новой смеси также должны
проводиться - это позволит убедиться в отсутствии технологических проблем и
определить возможности переработки.
|
