Лекция 9. Материалы для подошвы, каблуков и набоек

1. Резины. Сырье для производства резин

В 1931 г. академиком Лебедевым С.В. впервые был получен синтетический каучук.

Состав резин

Основным компонентом при производстве резин является каучук, который определяет как свойства, так и разновидности резин.

КАУЧУК это непредельный углеводород с наличием двойных ненасыщенных связей ...-СН=СН-..., которые обуславливают способность полимера к сшиванию и образованию из двумерной - трехмерную (пространственную) структуру. В не вулканизированном виде каучук способен к большим обратимым деформациям. Стареет при хранении и под действием света - становится хрупким и жёстким. Легко растворяется в органических углеводородах (бензин, бензол и т.д.).

По происхождению каучуки подразделяют на: - натуральные (НК) и синтетические (СК), а по назначению на универсальные (общего назначения) и специальные (обладающие повышенной термостойкостью, масло-, бензо-, кислото-, щелоче- и нефтестойкостью и т.д.).

НАТУРАЛЬНЫЕ каучуки получают из млечного сока дерева ГЕВЕИ. Млечный сок представляет собой латекс, в состав которого входит в, %: вода - 52-62; смолы - 1,6-3,4; каучук - 34-37; сахара - 1,5-4,2; белки - 2-2,7; зола - 0,2-0,7 .

Полимерная фаза - каучук - в основном состоит из 1,4-цис-ПОЛИИЗОПРЕНА - [-CH₂-CH=C-CH₂ -]n. Латексная глобула натурального кау-

CH₃

чука состоит из защитной оболочки, эластичного каучука, внутри которого находится жидкий каучук. Природный латекс содержит до 30% сухого вещества. Концентрирование латексов производят путем выпаривания, сливкоотделения, центрифугирования, позволяя получить концентрацию латекса до 62,5%.

У Н И В Е Р С А Л Ь Н Ы Е

ПОЛИИЗОПРЕНОВЫЙ

[-CH₂ -CH=C-CH₂ -]_n,

|

CH₃

ПОЛИБУТАДИЕНОВЫЙ

[-CH₂ -CH=CН-CH₂-]_n,

БУТАДИЕНСТИРОЛЬНЫЙ

[-CH₂ -CH=CН-CH₂ -]_n - [-CH₂ -CH-]_m

|

C₆H₅

БУТАДИЕНМЕТИЛСТИРОЛЬНЫЙ

СН₃

|

[-CH₂ -CH=CН-CH₂ -]_n - [-CH₂ -CH-]_m,

|

C₆H₅

которые применяются для изготовления деталей низа обуви повседневной носки.

Для изготовления специальной обуви применяются резины, полученные на основе СПЕЦИАЛЬНЫХ каучуков:

ФТОРКАУЧУКИ

[-CH₂ -CH=C-CH₂ -]_n (см. справочник резинщика)

|

F

имеют повышенную термостойкость, стойкость к сильным окислителям, масло- и бензостойкость, химическую инертность и негорючесть, но нестойки к щелочам, кетонам, фреонам и ионизирующим излучениям.;

БУТАДИЕН-НИТРИЛЬНЫЙ

[-CH₂ -CH=CH-CH₂-]_n - [-CH₂ -CH-]_m

|

CN

отличающийся высокой стойкостью к действию агрессивных сред ( (бензина, керосина, мазута, смазочных масел, растит. и животных жиров, а также глицерина, этиленгликоля, формальдегида, морской воды, разб. H₂SO₄ и НС1)

ПОЛИХЛОРПРЕНОВЫЕ

[-CH₂ -CH=C-CH₂ -]n

|

Сl

Хлоропреновый каучук обладает хорошими клеящими свойствами. Вулканизированные каучуки обладают высокой масло-, бензо- и теплостойкостью.

Хорошая стойкость к открытому огню; отличная адгезия (способность склеиваться) к тканям и металлам; очень хорошая стойкость к атмосферному воздействию, озоностойкость и стойкость к естественному окислению; хорошая стойкость к истиранию и низкой температуре.

Ограниченная стойкость при низкой температуре. ?

ВЫСОКОСТИРОЛЬНЫЕ КАУЧУКИ. Бутадиен-стирольный каучук с высоким содержанием стирола и(> 50%) используются в изготовлении подошвы в обувной промышленности.

Кроме каучуков в состав резин входят:

РЕГЕНЕРАТ; ВУЛКАНИЗИРУЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА; НАПОЛНИТЕЛИ; ПОРООБРАЗОВАТЕЛИ; АКТИВАТОРЫ; УСКОРИТЕЛИ; ПИГМЕНТЫ и КРАСИТЕЛИ; МЯГЧИТЕЛИ; ПРОТИВОСТАРИТЕЛИ.

Активаторы - ускоряют реакцию присоединения серы к каучуку и увеличивают частоту связей в резине.

Наполнители - удешевляют резины, а некоторые (активные) улучшают физико-механические свойства. 10 - 60 % массы смеси.

Усиление резин активными наполнителями происходит за счёт возникновения адсорбционных связей между наполнителем и каучуком. Кроме того, при большой концентрации сажи в резиновой смеси образуются упорядоченные сажевые структуры в виде цепочек, вдоль которых располагаются цепи каучука. Это обеспечивает высокую прочность резин.

Неактивные наполнители (каолин, мел, волокна) снижают стоимость и улучшают технологические свойства смеси.

Мягчители - облегчают переработку смесей.

Ускорители - сокращают продолжительность процесса.

Противостарители . Физические - образуют химически неактивную плёнку на поверхности резины, затрудняя проникновение кислорода; химические - связывают свободный кислород.

Растворимые в полимере красящие вещества - красители, нерастворимые - пигменты.

Вид каучука и состав ингредиентов определяют технологию изготовления и свойства резины.

Основные процессы производства резин

Подготовка сырья и материалов: - измельчение

- перетирание, либо нагрев с целью пластификации;

- гранулирование;

- дозирование

- смешение - на вальцах или роторных резиносмесителях

- калибрование на каландре

Вулканизация - сшивание структуры за счёт образования поперечных химических связей: углерод-углеродные (-C-C-), гидросульфидные (-C-S-H-), моносульфидный мостик (-C-S-C-), полисульфидный мостик (-C-S-S-C-).



-CH₂-CH=CH-CH₂- -CH₂-CH-CH-CH₂-



+S₂  S



-CH₂-CH=CH-CH₂- -CH₂-CH-CH-CH₂-



S-

Количество связанной серы в процентах от массы каучука называют коэффициентом вулканизации. Для обувных резин не превышает 5%.

Применяют прессовый и литьевой методы вулканизации.

Литьевой метод, до недавнего времени, применялся только для монолитных резин.

Прессовым методом можно получать резину монолитной структуры и пористой. Сырьевая смесь поступает в форму в виде разогретой (70-80 ^о C) пластической массы. Для подачи смеси в прессформу используют червячно-поршневую литьевую машину.

При производстве прессовым методом монолитной структуры в составе смеси отсутствуют порообразователи. Параметры для прессового метода:  - 4-15 мин; t - 140-170 ^o C; P - 1,5-5 МПа.

При производстве пористой резины прессовым методом применяют метод роста (объём смеси меньше объёма пресс-формы) и метод запрессовок (переменных давлений). При методе запрессовок заготовку прогревают при повышенном давлении (25-30 МПа), а затем, при разложении порообразователей, прессформа раздвигается, и давление уменьшают (до 2 МПа)

Заключительные операции: удаление выпрессовок, распиливание, разруб, отделка.

Характеристики строения: наличие и распределение пор по размерам; плотность, пористость.