Усадка резиновой смеси

Каждый человек, который изучал техпроцесс изготовления продукции из резины, сталкивался с термином "усадка резиновой смеси". Ее часто указывают в паспортах на материалы и в справочниках, фиксируя в виде некоторого диапазона величин. Что же такое усадка? Этим термином обозначается как сопровождающий вулканизацию эффект, в ходе которого объем готового материала изменяется (в сторону его уменьшения), так и параметр, фиксирующий степень такого изменения (выражается в процентах). Если говорить простым языком, то усадка - это причина, по которой в итоге вулканизации резины в пресс-формах всегда обнаруживается меньше материала, чем было загружено изначально.

Почему происходит усадка? Дело в том, что любая резиновая смесь — это многокомпонентный продукт, проходящий процедуру вулканизации. В его составе числятся каучуки, пластификаторы, вулканизаторы, масла и другие добавки. Они взаимодействуют друг с другом в момент, когда происходит сшивание молекул каучука, а затем остывают при комнатной температуре. Происходит сначала химическая, а затем термическая усадка. Одним из неотъемлемых побочных эффектов этих реакций становится изменение количества исходного сырья. Заметить уменьшение смеси удается уже после остывания формующих полостей с содержимым внутри них. Если говорить научным языком, то такие последствия являются итогом разницы коэффициентов термического расширения каучука и материала формы, в которой он вулканизируется.

Несмотря на то, что усадка резины неизбежна при вулканизации каучука, ее масштабы могут изменяться в зависимости от специфики процедуры, используемых ингредиентов и настроек оборудования. Степень усадки может быть, как больше, так и меньше. На нее влияют:

• состав резиновой смеси, качество каждого компонента, объем полимеров;
• класс используемых каучуков;
• температура вулканизации;
• объем жидкости в сырье.

Технологи, работающие с резиновыми смесями, хорошо знают, что на усадку могут влиять также некоторые характеристики конкретного изделия. Например, толщина стенок резины. Усадка будет больше в случае, если производилась обработка тонкостенной заготовки. Изделия с толстыми стенами меньше потеряют в объеме.

Резинотехнические предприятия всегда принимают в расчет усадку, используют специальные формулы для вычисления ее степени. Это помогает максимизировать качество готовой продукции, предварительно рассчитать объем исходного сырья для получения изделий с конкретными габаритами.

Особенно важно уделить внимание усадке, если для формования материала используется нестандартная технология, например, листование, которое предполагает эластическое восстановление. В данном случае усадка может изменяться в зависимости от степени пластичности полуфабриката, его структуры и даже от специфики хранения готовых резиновых листов.

Если по недосмотру или халатности не будет выполнен расчет усадки, возникает высокая вероятность брака. Резиновые изделия, сделанные без учета их поствулканизационной усадки, могут страдать наличием значительных зазоров, потерей функциональности, ухудшением герметичности уплотнений, снижением эксплуатационного срока и другими неприятными эффектами.

Чтобы эффекты от усадки РС не были неприятным сюрпризом, требуется не только выполнить правильные расчеты, но и сделать соответствующие зазоры (припуски) в формах, куда загружается сырье. Принято производить формующие полости для резины примерно на 1-4% больше, чем они должны были быть, если бы усадка отсутствовала.

Учитывая, что науке давно известно про последствия расширения материалов вследствие термического и химического воздействий, она успела обнаружить способы снижения усадочных эффектов. На различных заводах РТИ применяют как отдельные методики, так и комплексы средств, призванных сохранить объем резиновой смеси в ходе ее термообработки.

Наилучшим образом себя зарекомендовали такие технологии:

• процедура пероксидной вулканизации, обеспечивающая высокие водо- и кислотостойкость, а также помогающая удержать каучук в первоначальных пределах;
• введение специальных добавок и наполнителей, уменьшающих степень усадки резины;
• корректировка температур, при которых обрабатываются каучуки, в сторону их снижения (например, проведение вулканизационных работ при отрицательных температурах помогает в значительной степени уменьшить сжатие уплотнительных компонентов, а иногда и вовсе избежать усадки);
• термостатирование (нагрев в воздушных термостатах), проводимое после вулканизации и остывания материала помогает уменьшить усадку легких пористых резинотехнических изделий;
• нагрев в высокочастотном переменном электрическом поле помогает снизить усадку, но для достижения такого результата важно правильно рассчитать время выдержки изделия, частоту и напряженность поля.

Стоит иметь в виду, что далеко не всегда экономически целесообразно использовать техники снижения усадки (многие из них требуют дополнительных расходов и закупки нового оборудования). Иногда с финансовой точки зрения выгоднее выполнить стандартные расчеты усадки и заказать под резинотехническую продукцию формы увеличенных габаритов (с припусками).