4.1.2. Конструкція виробів з піногуми

Властивості виробів з піногуми залежать не тільки від властивостей власне піногуми, але й від конструкції виробів.

Конструкція формових виробів з піногуми передбачає, як правило, наявність порожнин (рис. 4.15), які утворяться за рахунок металевих стрижнів у формовому оснащенні.

Конструкція формових виробів з порожнинами економічно більш доцільна, тому що приводить до зменшення ваги виробів і зменшенню витрати сировини.

Крім того, металеві стрижні у формовому оснащенні поліпшують умови теплопередачі при желатинуванні й вулканізації піни у формах.

Методи розрахунку конструкції виробів з піногуми засновані на порівнянні опору стисненню виробів з порожнинами й пластин з піногуми без порожнин [15].

Рис. 4.15. Варіанти порожнин у виробах з піногуми і їхнє розташування

Суть методів полягає у визначенні, так званого, коефіцієнта грузонесучої здатності (N), чисельно рівного відношенню опору стисненню виробу з порожнинами (Н_вир.) до опору стисненню пластини з піногуми без порожнин (Н_пл.).

Характеризуючи сумарний вплив порожнин на опір стисненню виробу, незалежно від інших характеристик, величина цього відношення залежить від конструктивних параметрів виробу: діаметра порожнин (d), їхнього розташування, відстані між вертикальними осями порожнин (Д), висоти порожнини (h_р), висоти виробу (h), товщини шару піногуми над порожниною (h₀).

Як додаткову характеристику визначають, так званий, коефіцієнт об'єму (ν), що чисельно дорівнює відношенню об'єму, займаного у виробі піногуми до загального об'єму виробів.

Коефіцієнт об'єму (ν) залежить від тих же конструктивних параметрів виробів, що коефіцієнт об'єму (N).

Формули для розрахунку коефіцієнтів грузонесучої здатності й коефіцієнтів об'єму виробів з порожнинами представлені в табл. 4.2. Завдання розрахунку полягає у визначенні таких конструктивних параметрів виробів, за яких при мінімальному значенні (ν) можливо одержати максимальне значення (N).

Таблиця 4.2

Формули для розрахунку коефіцієнтів грузонесучої здатності (N) і об'єму (ν) виробів з порожнинами різної форми [15]

Форма порожнини	NСК виробу з наскрізними порожнинами (h0 = 0)	N виробів, що мають шар піногуми над порожниною (h0 > 0)	ν CK виробів з наскрізними порожнинами (h0 = 0)	ν виробів, що мають шар піногуми над порожниною (h0 > 0)	Позначення у формулах
Циліндр	1 –α2				d — діаметр порожнин; Д - відстань між вертикальними осями порожнин; hР — висота порожнини; h0 - висота шару піногуми над порожниною; для виробів, у яких вертикальні осі порожнин розташовані у вершинах квадрата; для виробів, у яких вертикальні осі порожнин розташовані у вершинах трикутника; ,
Циліндр, що закінчується півсферою
Конус
Напівеліпсоїд
Параболоїд

При виведенні розрахункових залежностей, представлених у табл. 4.2, автори зробили три основних припущеня:

• деформація розглядалася як деформація чистого стиснення, інший вид деформації відсутній;

• модуль пружності матеріалу при стисненні - величина постійна й не залежна від величини деформації;

• зміна перерізів порожнин у виробі при деформації не відбувається.

Результати експериментальної перевірки розрахункових залежностей, представлених у табл. 4.2, і границі їхнього застосування, а також дані про можливі й доцільні межі варіювання конструктивних параметрів виробів наведені в роботі [10].

При деформації стиснення на величину до 40% первісної висоти виробу розрахункові й експериментальні значення коефіцієнта грузонесучої здатності (N) відрізняються на малу величину. При деформації, що перевищує 40% первісної висоти виробу, не дотримується припущеня про сталість модуля пружності піногуми, а деформація не може розглядатися як деформація чистого стиснення. Відбуваються згинання ребер між порожнинами й істотна зміна перерізів порожнин.

Експериментально підтверджені висновки теоретичного розрахунку про те, що економічно більш доцільною є форма порожнин у вигляді циліндра (рис. 4.16).

Рис. 4.16. залежність коефіцієнта грузонесучої властивості (N) від коефіцієнта об’єму () виробів з порожнинами різної форми: - конус; ○- параболоїд; ■- напівеліпсоїд; ▲- циліндр, що закінчується на півсферою; □- циліндр

Значення коефіцієнта об'єму (ν) не повинне бути нижче 0,6. Зменшення значення коефіцієнта об'єму нижче 0,6 за рахунок збільшення відношення () діаметра порожнин до відстані між вертикальними осями порожнин призводить до втрати стійкості виробу, ребра між порожнинами згинаються й ламаються, що приводить в умовах багаторазових деформацій до їхнього руйнування.

Зіставлення значень N й v дозволило встановити, що застосування шару піногуми над порожниною економічно не виправдано, тому що при рівному значенні коефіцієнта грузонесучої здатності, збільшення h₀ приводить до збільшення коефіцієнта об'єму. Однак його застосування диктується технологічними міркуваннями при виготовленні виробу, а також необхідністю виключити руйнування виробу навантаженням, що зосереджено на малій площі.

Метод розрахунку конструкції формових виробів з піногуми дозволяє вирішувати наступні практичні завдання:

• визначити конструктивні параметри виробу при заданому значенні опору стисненню виробу й відомому значенні опору стисненню піногуми;

• визначити опір стисненню виробу при заданих конструктивних параметрах виробу й відомій величині опору стисненню піногуми;

• визначити опір стисненню піногуми при відомих конструктивних параметрах виробу й заданому значенні опору стисненню виробу.

Окрему групу формових виробів з піногуми становлять, так звані, малогабаритні вироби: іграшки, сувеніри, різні види амортизаторів й ущільнювачів, елементи спеціального робочого одягу й ін.

Конструкцію цих виробів, як правило, визначає споживач.

Загальним для цих виробів є порівняно невеликі обсяги виробництва (рахуючи за витратою латексу) при значній різноманітності конструкції виробів і вимог, пропонованих до піногуми. Останнє приводить до необхідності застосування різних рецептур латексних композицій.

У цих умовах, з огляду на різноманітність формового оснащення й застосовуваних рецептур латексних композицій при відносно невеликих обсягах виробництва, на підприємствах, що випускають піногуму, організовують спеціальні ділянки для випуску малогабаритних виробів, оснащені спеціальним устаткуванням (розділи 4.1.3.1.2 й 4.1.3.1.3).

Крім формових виробів з піногуми широке застосування одержала піногума, яку виготовляють не формовим методом.

Не формову піногуму виготовляють у вигляді безперервної пластини, як правило, шириною до 1,5 м і товщиною від 3 до 40 мм. Уявна густина піногуми, виготовленої не формовим методом, лежить у межах 100...140кг/м³.

Пластини з не формової піногуми використовують в меблевій промисловості як м'які елементи меблів, настилів сидінь у вагонах залізничного транспорту й метрополітену, у взуттєвій промисловості у вигляді устілок й інших м'яких елементів взуття, у килимовому виробництві при виготовленні килимів на губчатій підкладці (див. розділ 5, розділ 5.1.1.3), а також у якості тепло- і звукоізоляційного матеріалу.