Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Райт П. Полиуретановые эластомеры

.pdf
Скачиваний:
31
Добавлен:
27.10.2023
Размер:
29.14 Mб
Скачать

Эстан,

смесь

 

 

 

58092

№ 58092

№ 58054

58095

Подложка

 

 

 

 

Крафт-

Лист

Хлопчато­

Ткань

 

 

 

 

 

 

бумага

из ПВХ,

бумажная

из

найлона

 

 

 

 

 

 

18,144 кг

0,038 мм

ткань

120X72

Толщина

экструдируемой

плен-

 

толщиной

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,025—0,003

0,127

0,304

" 0Д)1О

Температура

в

зонах

цилин­

 

 

 

 

 

дра,

S C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

(задняя

зона)

• • •

138

149

121

 

149

I I

 

 

 

 

 

 

149

168

144

 

170

I I I

 

 

 

 

 

 

166

184

162

 

178

Температура

переходной

муф­

174

193

172

 

182

 

 

 

 

 

ты, °С

 

 

 

 

 

176

182

172

 

182

Зазор

формующей

головки

2,54

2,54

2,54

 

2,54

Температура в зоне формующей

 

 

 

 

 

 

головки, °С

 

 

 

 

182

176

176

 

182

I

 

 

 

 

 

 

 

I I

 

 

 

 

 

 

182

176

176

 

182

I I I

 

 

 

 

 

 

182

176

176

 

182

Скорость

вращения

шнека,

21

28

28

 

28

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

кгс/см2

 

Нейтральное

 

 

Давление

в головке,

246

140

140

 

295

Набор

сит, меш

 

 

40/60/80/100

20/120/120/20

20/40/60

40/60/80/100

Температура

расплава

(мате-

182

182

176

 

182

 

 

 

 

 

 

а • •

 

Потребляемая

сила тока,

14

13

12

 

15

Предварительное

нагревание

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Низкое,

Среднее,

Низкое,

Высокое,

Температура

охлаждающих

71

82

71

 

93

30 .

38

38

 

38

Линейная

скорость экструдата,

 

 

 

 

 

 

м/мин

 

 

 

 

 

39,62

9,14

6,09

41,14

Хотя это относительно новый метод переработки, однако слоистые материалы уже нашли себе применение в различных областях [23], например при изготовлении ткани для плащей с улучшенной изно­ состойкостью, эластичных контейнеров для топлива, покрытий лент конвейера. Предлагается использовать этот метод при покры­ тии полиуретановых пенопластов, используемых для изготовления мебели; преимуществом' в данном случае является то, чтб'это покрът^

тие

не влияет

значительным образом на деформацию пенопласта

под

нагрузкой.

 

 

 

Каландрование. Каландрование термопластичных

полиуретанов—

более сложный

технологический процесс, чем литье

под давлением

или

экструзия,

особенно в случае разветвленных

термопластов.

Для обеспечения хороших реологических свойств, прочности го­ рячего расплава и предотвращения излишней клейкости материала решающее значение имеет правильный температурный режим. Клейкость материала, о которой уже упоминалось по отношению к маркам эстан, выгодна при экструзионных покрытиях, но является

недостатком при каландровании. Чтобы устранить ее, приходится применять смазки, например стеарат кальция или стеариновую кислоту. Когда расплав поступает" из мельницы на кала^дрГрттчгєнь важно, чтобы он не остыл. Реальные условия рабочего процесса зависят от типа мельницы и каландра и обычно определяются на практике, однако ниже для примера даны некоторые параметры для

четырехвалкового каландра типа

L

[24]

(Джектотан

В (твердость

по Шору А — 92)

+

0,25%'

стеариновой

кислоты):

 

Температура,

°С

 

 

 

 

150

расплава

• • • •

 

 

 

 

валков

каландра

 

 

 

 

160

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

160

3

 

 

 

 

 

 

165

4

 

 

 

 

 

 

165

Отношение

трения

 

 

 

 

 

валик

1 : валик 2 =

1,2

: 1

 

 

 

валик

3 : валик 4 =

. , 1 : 1

 

 

 

Использование

растворов.

Все

термопластичные

полиуретаны

растворяются в определенных растворителях, хотя для большинства требуются такие растворители, как тетрагидрофуран, диметилформамид и диметилсульфоксид.

Однако после некоторой модификации эти материалы могут рас­ творяться и в более слабых растворителях. Один из способов такой модификации заключается в снижении молекулярного веса полиуре­ тана; для этого при получении полиуретана применяется избыток гидроксилсодержащего соединения относительно изоцианата [25]. Так, полиуретановый эластомер, синтезированный при следующем соотношении компонентов: 1 моль полиэтиленадипината, 2,13 моль МДИ и 1,33 моль 1,4-бутандиола, растворяют в метилэтилкетоне,

Выпускаются несколько марок эстана [14], растворимых в сме­ сях метилэтилкетона, ацетона, толуола и этилового спирта; растворы характеризуются различным временем высыхания, чем опреде­ ляется сфера их применения. Покрытие поверхностей растворами можно производить кистью, напылением, маканием; растворы со: ответ^твуюлцей ^рецептуры можно использовать и как клеи. Мате­ риалы марки эстан "представляют сооой линейные полиуретаны, не требующие вулканизации. После высыхания пленка из раствора сразу приобретает конечную прочность. Однако для клея лучше вводить вулканизующие агенты, например полиизоцианаты, пере­ киси, триэтиламин или эпоксидные смолы, и в таком случае важное значение приобретает выдержка при высокой температуре.

Прочие методы переработки. В печати практически нет

сведений

о переработке термопластичных

полиуретанов

методом-шприцева­

ния, вакуум-формованием и об

изготовлении

рукавной

пленки

экструзией, хотя эти методы и используются разными фирмами. Порошкообразные материалы можно применять для покрытия ме­ таллических изделий в ваннах.

Из того, что уже было сказано, очевидно, что линейные термо­ пласты (например эстан) перерабатываются легче, чем частично сшитые материалы, например тексин, при переработке которых требуется более высокая квалификация и больше эксперименти­ рования для создания оптимальных условий.

Необходимость тщательного контроля параметров, в том числе содержания влаги и вязкости, имеет огромное значение при пере­ работке термопластов. Одна из трудностей, с которыми сталкива­ лись переработчики раньше, состояла в том, что для получения удовлетворительных материалов требовалось каждый раз подби­ рать условия синтеза. Эта неустойчивость рабочих параметров огра­ ничивала применение термопластичных полиуретанов.

8.3. Свойства

Выше уже приводились свойства ряда термопластов. На основании этих сведений, а также химического состава полимеров ясно, что они по общим характеристикам весьма сходны с литьевыми полиуретанами. Подробно свойства термопластов описаны в гл. 10.

Здесь рассмотрим более подробно свойства деформации при сжатии и растяжении. На различные структуры линейных и раз­ ветвленных термопластов уже было указано. Разветвленные термо­ пласты в соответствующих условиях обладают способностью обра­ зовывать аллофановые и, возможно, биуретовые связи, хотя меха­ низм их образования пока неизвестен. Такие условия отчасти созда­ ются при температурах переработки, но для обеспечения оптималь­ ных показателей остаточной деформации обычно требуется после­ дующая выдержка при высокой температуре. Выше было показано, как снижается значение остаточной деформации после такой обра­ ботки.

Таблица 8.4

Сравнительные свойства некоторых эластомеров и пластмасс

 

 

 

 

а

" г

 

 

 

 

V

 

 

 

 

к

Полиу] (джект А)

П о к а з а т е л и

 

Кариф. 201TR

 

 

 

Твердость по

Шору А

85

87

Сопротивление

разрыву,

 

 

кгс/см2

при

300%

119

337

Напряжение

 

 

удлинении,

 

кгс/см2.

77

130

Остаточное

удлинение,

600

-

%

 

раздиру

600

Сопротивление

 

 

(Die С), кгс/см

. • •

71

98

Максимальная

 

темпера­

 

 

тура переработки (при­

65

ПО

близительно),

°С

. . -.

Натург1ЛЬныйкаучук

«8

Полиэтилен низкой ПЛОТНОїсти

р.

 

 

 

« 3

 

 

 

« о

й

П л а с т и ф и ­

Бутадн стирол каучук

 

Сополи этилен; винилацетате

ц и р о в а н н ы й

 

« 2 . .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

пвх

55

45

94

91

 

40

67

210

147

77

133

 

84

210

35

21

66

 

66

600

900

120

660

 

360

250

 

 

 

 

 

 

ПО

ПО

70

60

 

60

60

Единственный тип термоэластопластов, который можно пере­ рабатывать теми же методами, что и термопластичные полиуретаны, это бутадиен-стирольные термопластичные каучуки, но они усту­ пают полиуретанам по свойствам и используются лишь в некоторых областях (табл. 8.4) [17, 27].

Литература

1.

О. B a y e r ,

Modern

Plastics,

24,

149 (1947).

 

 

 

2.

Bayer

Pocket

Book

for the

Plastics

Industry,

3d

Ed.,

1963.

3.

C. S.

S с h о 1 1 e n b e r g e r,

H .

S c o t t ,

G. R.

M o o r e , Rubber World,

 

137, № 4, 549 (1958).

 

 

 

 

 

 

 

 

4.

B. F.

G o o d r i c h ,

англ. пат. 849136.

 

 

 

5.

В. F.

G o o d r i c h ,

англ.

пат.

1025970.

 

 

 

6.

К- A.

P i g o t t

et

al.,

J.

Eng.

Chem. Data,

5, №

3, 391 (1960).

7.Частное сообщение.

8.Частное сообщение.

9.Mobay Chemical Co., англ. пат. 1024381.

10.Mobay Chemical Co., англ. пат. 1029086.

11.Bayer, англ. пат. 1037393.

12.Mobay Chemical Co., пат. США 3214411.

13.

P. W r i g h t ,

Rubber Plast. Age,

47,

№ 10, 1077 (1966).

14.

British Geon Ltd, Technical

Bulletin

L I , Estane Polyurethane Materials, 1963.

15.

Bayer Pamphlet

DD 5867e,

Desmopan

Technical Information, 1967.

16.Elastomer Products Ltd pamphlet Elastollan.

17.Anchor Chemical Co. Ltd, Bulletin Ref. 173/R/65, Jectothane Thermoplastic Polyurethanes.

18.

United

States Rubber

Co. Pamphlet

№ 740-B9, Roylar

Elastoplastic.

19.

Mobay

Chemical

Co. pamphlet

Texin,

1964.

 

20.

F. L .

P і t t e n g e r,

Extrusion of Thermoplastic Polyurethanes. Paper Presented

 

at the

SPE Technical

Conference,

Detroit, 1967.

 

21.

Частное сообщение.

 

 

 

 

 

22.

W. D о г m о n,

A.

L а і d 1 a w,

Modern Plastics,

43, № 4, 132 (1965).

23.

D. E s a r o v e ,

SPE

J., 21,

10,

1184 (1965).

 

24.Частное сообщение.

25.Частное сообщение.

26.Shell Technical Bulletin RBR 66 Pll .

27.R. D. D e a n і n, SPE J., 23, № 1, 45 (1967).

Дополнительные данные о переработке полиуретанов

При описании различных методов переработки полиуре­ танов в гл. 6—8 были намеренно опущены некоторые аспекты изго­ товления изделий. Дело в том, что материал этих глав связан с пе­ реработкой полиуретанов, в то время как изготовление изделий из них включает операции, хотя непосредственно и не связанные с пе­ реработкой, но влияющие на качество конечного продукта. Сюда относятся конструкция инструментов для механической обработки, механическая обработка и отделка формованных изделий, виды брака, повторное использование отходов и контроль качества в ходе технологического процесса.

9.1. Конструкция инструментов для механической обработки

Литьевые полиуретаны. Одно из преимуществ литьевых полиуретанов состоит в том, что оборудование для их производства гораздо дешевле, чем оборудование, используемое в производстве обычных резин. В связи с тем, что в процессе формования формы не подвергаются давлению, они могут иметь более легкую конструкцию, чем формы для прессования или литья под давлением. Однако со­ ответствие заданным размерам и качество поверхности изделия, как и при других способах переработки, зависит от качества поверх­ ности формы и точности ее размеров, а стоимость изготовления форм, соответствующих таким стандартам, в общем, одинакова, независимо от их назначения. Как уже отмечалось, одно из преиму­ ществ полиуретанов состоит в более широком диапазоне методов переработки, которые к ним можно применять, по сравнению с дру­ гими эластомерными материалами. Это позволяет выбрать способ переработки наиболее рациональный для получения изделий дан­ ного вида. Так, из литьевых полиуретанов обычно делают крупно­

габаритные

изделия довольно простой конфигурации,

и

 

именно

в этих случаях формы для отливок обходятся дешевле, чем

формы

для обычных

эластомеров.

-

-

• - -

і

В качестве примера можно привести изготовление шин (рис. 9.1). Вполне очевидно, что открытая форма для отливки стоит значительно дешевле, 'чем более массивная пресс-форма; выигрыш в стоимости возрастает с увеличением размеров изделия в тех случаях, когда форма

 

 

 

 

 

 

не слишком

высока

и мо­

 

 

 

 

 

 

жет обогреваться горячими

 

 

 

 

 

 

пластинами.

В

случае

 

 

 

 

 

 

больших

 

высоких

форм

 

 

 

 

 

 

температурный

 

градиент

 

 

 

 

 

 

при

нагревании только на

 

 

 

 

 

 

плоских

горячих

пласти­

 

 

 

 

 

 

нах

(столах)

может

ока­

 

 

 

 

 

 

заться слишком

большим,

 

 

 

 

 

 

и

тогда

 

в

самой

форме

 

 

 

 

 

 

должно

быть

предусмот­

 

 

 

 

 

 

рено устройство

для обо­

Рис. 9.1. Стандартные формы

для

массивных

грева,

а

это,

 

увеличит

стоимость

формы.

 

шин:

 

 

 

 

 

а — д л я литьевого

п о л и у р е т а н а ;

б — д л я

п р е с с о в а ­

 

Формы

для

 

отливки

н и я

обычной резины;

 

 

 

полиуретановых

 

изделий

1

о с н о в а н и е ; 2

— сердечник;

3

— н а р у ж н о е коль ­

 

цо;

4 — крышка;

5 — в е р х н я я

плита; 6 — к а н а в к а .

можно изготовлять из раз­

 

 

 

 

 

 

ных

металлов,

 

однако,

если нужны долговечные формы, рекомендуется использовать обыч­

ную

мягкую

сталь

с химико-термическим упрочнением поверх­

ности

(цементированной

поверхностью),

выполненным

до введения

формы в

эксплуатацию.

 

При

необходимости в форме

могут быть

предусмотрены

 

отверстия

 

 

 

 

для_выхода воздуха, и если

 

 

 

 

их размер

(в разрезе)

не

 

 

 

превышает

0,10

мм,

воз­

 

 

 

 

дух

будет

выходить

без

 

 

 

 

заметной

утечки

полиуре­

 

 

 

 

тана (рис. 9.2). В неко­

 

 

 

 

торых

случаях

необходим

 

 

 

также

 

и

вертикальный

 

 

 

 

воздухоотвод

(см.

рис.

Рис. 9.2. Отвод воздуха в формах для полиуре­

9.2, б).

 

 

 

 

 

 

При

разработке

кон­

тана:

 

 

а

— с т а н д а р т н ы й

г о р и з о н т а л ь н ы й

в о з д у х о о т в о д ;

струкции

формы

необхо­

б

— в е р т и к а л ь н ы й в о з д у х о о т в о д .

 

димо

иметь

в

виду,

что

 

 

 

 

изделие обычно вынимается из формы недоотвержденным и, следовательно, подвержено механическим повреждениям. Поэтому форма должна быть сконструирована таким образом, чтобы при выемке изделие не подвергалось излишней деформации, вплоть до того что форма может быть разъемной и состоять из нескольких частей (рис. 9.3).

Иногда конструкция формы такова, что неизбежно образование воздушных раковин при заливке жидкого полиуретана в верхнюю

буется для других материалов. В результате след от литника го­ раздо больше, чем обычно на изделиях, изготовленных литьем под давлением. Должно быть предусмотрено устройство для нагревания формы и изоляции ее от задней пластины.

Для освобождения отливки от литников более эффективной ока­ зывается конструкция с поднутрением или с обратной конусностью

(по сравнению

с типом Z).

 

 

 

Усадка. Усадка имеет место при формовании самых различных

полиуретанов и зависит от типа материала и конфигурации

изделия.

В

общем, все типы материалов — для свободного

литья,

прессова­

ния и литья под давлением — испытывают усадку

от 0,45—0,55 мм

на

25,4 мм.

 

 

 

 

В случае отливок усадка больше зависит от

размера

изделия,

и

при толстых

стенках большого диаметра усадка по наружному

диаметру может доходить до 0,88 мм на 25,4 мм. В высоких формах от 60—90 см, усадка по высоте неравномерна, что зависит от неравно­ мерности температуры в форме. Различные полиуретаны имеют свои особенности, и единственно правильная информация в этом отношении может быть получена только на основании собственной практики. В случае отливок, где размеры должны быть соблюдены

очень точно, необходимо строго выдерживать температурный

режим

в форме. Температура жидкого полиуретана и Те температуры,

кото-

рым он подвергался в ходе синтеза, сильно влияют на усадку

и по­

тому должны быть стандартизованы.

 

9.2. Смазывание и чистка форм

При формовании литьевых, и вальцуемых полиуре­ танов для облегчения выемки изделий из формы используются смазки. При формовании термопластичных полиуретанов смазки обычно не применяют, но рекомендуется время от времени смазывать форму силиконовым составом для предотвращения прилипания литника.

Для смазки пресс-форм обычно используется эмульсия соли

жирной сульфокислота в воде, хотя она и имеет тенденцию

накапли­

ваться

на стенках. Применяются и дисперсии на

основе

силикона

и политетрафторэтилена, но первую из них нужно

применять осто­

рожно,

если в дальнейшем предполагается склеивать

изделия.

Для

литьевых полиуретанов годятся многие смазки, в том числе

и уже

упомянутые дисперсии политетрафторэтилена и

силикона.

Для полиуретанов на основе сложных полиэфиров вполне эффектив­ ной смазкой оказался очищенный воск карнауба и некоторые другие аналогичные синтетические воски. Хотя полиуретаны обычно не прилипают к твердому политетрафторэтилену, все-таки между ними образуется некоторое трение, что затрудняет выемку изделия из формы. По этой причине формы, покрытые изнутри пленкой ПТФЭ,

для

полиуретанов

непригодны.

Для

полиуретанов на основе простых полиэфиров синтетиче­

ские

и

карнубский

воски не годятся; рекомендуется использовать