Металловедение

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 С К В (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/см2) 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 цветадля 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 лакокрасочных материалов. Широкое применение лакокрасочных материалов на основе алкидиых смол обусловливается возможностью получения на их основе покрытий, пригодных для самых разнообразных целей: для окраски трамвайных и железнодорожных вагонов, автобусов, мотоциклов, тракторов, сельскохозяйственных 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 пентафталевые алкидные смолы. На их основе готовят лаки для внешних и внутренних покрытий, а также электроизоляционные лаки, пропиточные и склеивающие, грунты для черных металлов (№ 138 и 138А), пассивирующие грунты для легких сплавов холодной и горячей сушки (АЛГ-2, АЛГ-8), эмали разнообразных 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 перхлорвиниловые 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 требуют применения модифицированных смол как самостоятельно с добавкой пластификатора (например, касторового масла), так в смеси с нитроцеллюлозой, с полиэфирными или фенольными смолами или только полиэфирной смолой (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 теплу 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-