Применение резинотехнических изделий

РТИ используются для изготовления опор двигателя, шлангов в системах охлаждения, питания, смазки, отопления, вентиляции, а также ремней привода вентилятора, генератора, компрессора и водяного насоса, уплотнителей кузова и кабин, втулок рессор и других деталей подвески, манжет, шлангов, чехлов, диафрагм тормозной системы, деталей пневматической подвески, шумоизолирующих элементов передней и задней подвесок, ограничителей хода подвески, амортизирующих прокладок и втулок, колесных щитков, ковриков и др.

Однако главное применение резин связано с производством шин. Шинные заводы используют более 60 % производимых промышленностью каучуков. Шины являются резинотехническими изделиями, основными элементами которых являются : каркас, брекер, протектор, боковины и борта. Важнейшими функциями пневматических шин являются: передача тяговых и тормозных сил сцепления с покрытием; смягчение ударов, толчков и вибраций; обеспечение устойчивости, управляемости, проходимости и безопасности движения автомобиля.

В процессе эксплуатации шины испытывают разнообразные физические и химические воздействия и поэтому они должны удовлетворять целому комплексу требований: обладать высокой механической прочностью и износостойкостью, выдерживать длительные статические и динамические нагрузки, воздействие высоких температур, кислорода воздуха, ультрафиолетового облучения, нефтепродуктов и воды, не вызывать повышенного шума при движении автомобиля.

Уникальное сочетание технических свойств резиновых материалов позволяет использовать их в виде изделий разнообразной формы и размеров во многих узлах и агрегатах автомобилей. Кроме пневматических шин резиновые материалы используются для изготовления шланг, уплотнителей и изделий функционального назначения.

Резиновые шланги используют в качестве трубопроводов для обеспечения транспортировки топлива, масел и др. жидкостей, а иногда и воздуха к различным системам. К шлангам предъявляются жесткие требования в отношении их деформационно-прочностных свойств. В течение всего срока эксплуатации они должны выдерживать значительные механические нагрузки без потери герметичности, в том числе высокое давление во внутреннем канале шланга, вибрации, воздействие жидких транспортируемых сред в виде нефтепродуктов, воды, антифриза и воздуха при повышенных температурах. Кроме того, они должны сохранять способность к обратимой эластической деформации и другие физико-механические свойства. Комплекс таких свойств дает возможность обеспечить длительную и надежную работу трубопроводов, а следовательно, надежную и безопасную эксплуатацию автомобиля.

В связи с этим в автомобилях используются исключительно армированные шланги. Шланги армируются хлопчатобумажными и синтетическими волокнами во внутренних слоях и в виде оплетки. Рукавные изделия имеют обычно внутренний и внешний резиновые слои и несколько внутренних армирующих слоев в виде тканевых прокладок или силового нитяного каркаса. Такая конструкция шлангов и рукавов позволяет эксплуатировать их в широком диапазоне температур, при высоком гидравлическом давлении без потери герметичности, а также без разрыва концов при достаточно большом растяжении в радиальном направлении.

Резиновые изделия служат также в качестве уплотнителей, обеспечивающих герметизацию или защиту агрегатов или узлов. К ним относятся резиновые уплотнения вращающихся валов, тормозных цилиндров, окон, дверей, других неподвижных соединений и соединений с возвратно-поступательным перемещением, а также защитные детали некоторых подвижных соединений.

Для уплотнения концов коленчатого вала, валов коробки передач, гидравлических усилителей руля, ведущей шестерни заднего моста, ступиц колес и т.д. применяются манжетные радиальные уплотнители, сальники, обеспечивающие герметизацию в течение всего срока эксплуатации. Нарушение герметичности может быть вызвано разными причинами. Основные изменения геометрических параметров или физико-механических характеристик могут быть результатом действия постоянных динамических и статических нагрузок, трения, температуры, жидких сред и воздуха. Поэтому при выборе резин для изготовления уплотнителей необходимо, чтобы они были совместимы с герметизируемой жидкостью и металлом, с которыми они находятся в контакте, устойчивы к воздействию высоких температур. При воздействии жидкостей резины могут набухать, что приводит к снижению прочностных свойств и герметичности уплотнения. Контакт резин с металлом может вызывать его усиленную коррозию. Причем продукты коррозии могут способствовать ускорению этого процесса, а также окислению жидкостей кислородом воздуха. Уплотнительные и защитные детали гидропривода тормозной системы и узлов сцепления работают в контакте с тормозными жидкостями и должны обеспечивать безопасность эксплуатации при температурах от - 60 до + 200°С и давлении до 15 МПа.

Изоляция кузова и салона от внешней среды осуществляется резиновыми монолитными или губчатыми уплотнителями, конструкция и размеры которых определяются конфигурацией уплотняемого зазора. Герметизируются стыки деталей кузова и кузовные проемы, а также остекление. Уплотнители предназначены для работы в диапазоне температур от - 60 до + 80°С (губчатые) и от – 60 до + 100°С (монолитные уплотнители). Они должны быть устойчивыми к воздействию кислорода воздуха, озона, ультрафиолетовых лучей. Уплотнители маркируются буквами и цифрами. Буква означает: Г - губчатый; О - озоностойкий; Ф - формовой; Н - неформовой; Т - трубчатого сечения; М - морозостойкий; П - содержащий противостаритель; Пл - вырубной из пластин. Цифра указывает среднюю плотность резины.

Важную роль РТИ выполняют при гашении колебаний и виброизоляции отдельных узлов, агрегатов и двигателей автомобилей. Исходя из характера воздействия при вибрациях, изделия должны сохранять физико-механические свойства при многократных деформациях различного вида.

Вопросы для самопроверки

1. Опишите свойства резинотехнических изделий, благодаря которым они применяются в автомобилестроении.

2. Назовите основные компоненты резиновых смесей и опишите их назначение.

3. Опишите способы получения, состав и режим вулканизации натурального каучука.

4. Что представляет собой реакция вулканизации?

5. Назовите основные типы синтетических каучуков. Опишите их состав, строение и способы вулканизации.

КЛЕЕВЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Клеи широко используются для неразъемного соединения деталей и элементов конструкций из различных материалов в производстве и эксплуатации автомобилей. Марочный ассортимент клеев чрезвычайно широк и непрерывно расширяется. Клеевые материалы обладают универсальными свойствами и обеспечивают прочное соединение между собой разнообразных по природе материалов и изготовление сложных по форме изделий, уменьшают их массу, упрощают технологию производства и снижают стоимость. Помимо склеивания, клеевые материалы используются для уплотнения, герметизации и защиты элементов конструкции от воздействия окружающей среды. Качество клеев определяется, в первую очередь, их клеящей способностью к склеиваемой поверхности (адгезией) и прочностью самого клеевого шва (когезией). Важными преимуществами клеев являются возможность склеивания тонких и различных по природе материалов, технологичность, отсутствие коррозии, стойкость к действию химических реагентов, механических нагрузок и окружающей среды.

Клеи выпускаются и применяются в виде растворов, эмульсий, порошков, гранул, таблеток или прутков. Клеи, находящиеся в твердом виде,называют также клеями - припоями или клеями - расплавами, так как они применяются аналогично металлическим припоям, но не требуют использования флюсов. Особую группу клеев составляют липкие пленки и ленты.

Основой клеев являются пленкообразующие вещества в виде синтетических полимеров, каучуков и других связующих веществ, которые определяют технологические и эксплуатационные свойства клеевого соединения. В состав клеев, кроме пленкообразующих веществ, вводятся растворители, наполнители, пластификаторы, отвердители и другие модифицирующие компоненты, обеспечивающие необходимый уровень надежности и долговечности клеевых соединений.

Растворители (толуол, спирт, бензин, ацетон и др.) обеспечивают необходимую вязкость клеевой композиции. При завершении формирования клеевого соединения и достижении эксплуатационной прочности растворители практически полностью удаляются из клеевого соединения.

Наполнители в виде дисперсных материалов различной природы вводят в клеи для повышения прочности, уменьшения усадки и придания им специальных свойств. Например, для получения токопроводящих клеев в качестве наполнителей используют тонкодисперсные порошки (серебро, медь, никель, графит).

Пластификаторы вводят для снижения хрупкости и повышения эластичности клеевого соединения.

Отвердители вводят в состав клеев на основе термореактивных полимеров для формирования пространственно-сетчатой структуры клеевого соединения.

Качественные клеевые соединения можно получать только при оптимальных соотношениях целевых добавок и соблюдении оптимальных режимных параметров технологического процесса склеивания.

Классификация клеев проводится по различным признакам. Основным признаком, используемым при классификации клеев, является природа связующего вещества. По этому признаку клеи подразделяются на органические и неорганические.

Органические связующие подразделяются в свою очередь на природные (животного или растительного происхождения) и синтетические на основе термопластичных или термореактивных полимеров, эластомеров, а также их смесей.

К неорганическим клеям относятся растворимые стекла, полифосфаты, клеи-фритты (водные суспензии оксидов щелочных или щелочноземельных металлов) и др.

По температуре формирования клеи подразделяются на композиции холодного, умеренного и горячего отверждения.

Пофизическому состоянию клеи в исходном состоянии могут быть в виде суспензий, эмульсий, растворов, расплавов, пленок, прутков и порошков.

Пофункциональному назначению подразделяются на конструкционные (силовые), неконструкционные (несиловые) и специальные (термостойкие, оптические и т.д.) клеи.

Клеи на основе термопластичных полимеров

Процесс формирования клеевых соединений на основе термопластичных полимеров происходит при испарении растворителей, полимериизации мономеров или охлаждении композиций, находящихся в расплавленном состоянии. Большинство термопластичных клеев характеризуется сравнительно невысокой прочностью и теплостойкостью, что ограничивает область их практического применения. Термопластичные клеи целесообразно применять для автоматизированного или механизированного процессов склеивания несиловых конструкций.

Клеи-растворы. Наиболее широкое распространение получили клеи на основе поливинилацетата (ПВА), который хорошо растворяется в органических растворителях. При полимеризации винилацетата в эмульсии образуется поливинилацетатная дисперсия, в которую добавляют до 35 % пластификатора и применяют для изготовления клеевых композиций. Клеи на основе ПВА используют для склеивания кожи, бумаги, тканей, дерева и стекла.

Среди производных акриловой кислоты широкое применение нашли цианакрилатные клеи, которыепредставляют собой жидкие композиции, отверждающиеся при обычной температуре. Например, клей Циакрин выпускается нескольких марок, которые различаются составом и свойствами.

Клеи-расплавы. Клеи-расплавы представляют собой многокомпонентные системы, в которых в качестве полимерной основы используются термопласты (полиамиды, сополимеры этилена с винилацетатом и др.), устойчивые к длительному воздействию температуры и обладающие хорошей адгезией к склеиваемым материалам.

Клеящая способность этих композиций проявляется только в расплавленном состоянии. При охлаждении они образуют твердую массу, которую можно подвергать многократному нагреванию до температуры плавления. Основными характеристиками клеев-расплавов являются температуры размягчения, плавления и эксплуатации. Температура плавления определяет скорость формирования клеевого соединения. Температура, при которой наносится клей, обычно несколько выше температуры его плавления.

Наибольшее распространение получили клеи-расплавы на основе полиамидов, свойства которых можно варьировать в широких пределах изменением соотношения исходных компонентов при синтезе, совмещением различных полиамидов, а также введением модифицирующих добавок. Например, полиамидный клей-расплав марки В-26 обладает хорошей адгезией к различным материалам. Клей получают путем модификации полиамида марки П-548 канифолью в присутствии адипиновой кислоты.

Клеи-расплавы на основе сополимеров этилена с винилацетатом обладают хорошей адгезией к бумаге, коже, тканям и резине. Это обусловлено наличием в макромолекулах полимера полярных винилацетатных групп. Клеи отличаются водо - и маслостойкостью, высокой эластичностью, а для повышения адгезионной прочности в их состав вводятся производные канифоли и воск.

Преимуществами клеев-расплавов являются: отсутствие летучих, токсичных и огнеопасных растворителей, повышенная скорость склеивания, не требуется нанесения клея на обе склеиваемые поверхности и сушка клеевого слоя. Клеи-расплавы применяются в тех случаях, когда требуется получить надежное клеевое соединение различных материалов, эксплуатируемых при температурах от -50 до 150°С.

Анаэробные клеи. Некоторые акриловые производные обладают способностью быстро полимеризоваться при комнатной температуре без доступа воздуха. Основой анаэробных клеевых композиций являются олигоэфиракрилаты, содержащие минеральные наполнители, пластификаторы, инициаторы и ингибиторы радикальной полимеризации. Клеевые композиции могут отверждаться при комнатной температуре без доступа воздуха от нескольких минут до нескольких часов, в зависимости от содержания инициатора и типа склеиваемых материалов.

Выпускается несколько марок анаэробного клея Анатерм, различающихся вязкостью. В отвержденном состоянии они обеспечивают герметичность клеевых соединений при воздействии агрессивных сред, перепадах температур от -190 до 150°С, вибрационных и ударных нагрузках, не вызывают коррозии металлов. Анаэробные композиции находят применение в автомобилестроении для стопорения резьбовых крепежных деталей: шпильки, винты и болты крепления вспомогательного оборудования, гайки фланцевых соединений и тяг, кузовные и шатунные болты, винты крепления поддонов, крышек, защитных козырьков, зеркал и т.п.

Клеи на основе эластомеров

Для склеивания резин с другими материалами или резин между собой применяют клеевые композиции на основе эластомеров, которые получают путем растворения каучуков в органических растворителях с добавками смол и наполнителей.

Различают два типа клеев на основе эластомеров: вулканизующиеся и невулканизующиеся. Высокопрочные клеевые соединения получают вулканизацией композиций при обычной или повышенной температурах с добавкой вулканизующих веществ, активаторов и ускорителей. Наиболее широкое распространение получили резиновые клеи 66 и 88Н, которые представляют собой растворы резиновых смесей соответственно в бензине и смеси этилацетата с бензином. Клеи используются для прикрепления резиновых материалов к металлам, а также для промазки поврежденных мест покрышек, камер и ремонтных материалов.

Клеевые (липкие) ленты

Значительный технико-экономический эффект позволяет получить использование клеевых лент, представляющих собой пленочную подложку с нанесенным на нее липким клеевым слоем. В качестве подложки применяются ткани, бумага, металлическая фольга, полимерные пленки. Для получения липкого клеевого слоя используют эластомеры, натуральные и синтетические смолы, пластификаторы, наполнители, стабилизаторы. Клеем могут быть покрыты одна или обе стороны подложки; в последнем случае получается двусторонняя липкая лента. Липкие ленты удобны в технологическом отношении при склеивании различных поверхностей в конструкциях несилового назначения. Они применяются для маркировки, герметизации, упаковки, защиты поверхностей, не подлежащих окрашиванию, временного крепления деталей, электрической изоляции проводов, защиты металлических изделий от коррозии и механических повреждений. Свойства липких лент сохраняются при нагревании до 120°С. Выпускается широкий ассортимент липких лент различного назначения.