Резиновый формный материал

Категория:
Полимерные формы


Резиновый формный материал

При изготовлении однослойных резиновых стереотипов для высокой печати применяют специальные резиновые смеси на основе маслобензостойких каучуков, а для флексографской печати — резиновые смеси на каучуках, устойчивых к таким растворителям флексо-гоафских красок, как этиловый спирт.

Технологической инструкцией МПИ при изготовлении однослойных резиновых стереотипов рекомендованы резцовые смеси Л» 8075, 8470. Для изготовления нластмассово-рези-повых стереотипов используются резиновые смеси на маслобензо-сгойких каучуках № 10651, 10721. На предприятиях флексографской печати применяют смеси общего назначения № 3909, 3925. ВНПИКПП предложена специальная резиновая смесь Ф-1. Перечень резиновых смесей для изготовления печатных форм можно продолжить, так как химической промышленностью за последние годы освоен выпуск различных композиций резиновых смесей с использованием синтетических каучуков, отличающихся устойчивостью к действию растворителей, высокой прочностью и эластичностью, износостойкостью, ат-мосферостойкостыо.

Резиновые формные материалы можно охарактеризовать целым комплексом технологических и физико-механических свойств, однако в практике полиграфических предприятий редко прибегают к определению конкретных показателей качества получаемых резиновых смесей, пользуясь обобщенным методом—пробное прессование и печатание. По итогам производственных испытаний и судят о пригодности резиновой смеси для конкретных условий применения (высокая или флексографская печать на различных запечатываемых материалах). Как полимерный формный материал резиновые смесн можно сопоставлять по тем же общим показателям качества, что и пластмассовые формные материалы: тиражестойкости печатных форм и устойчивости их к конкретным условиям применения, технологическим возможностям и экономичности. Лучшим формным материалом, как показали испытания, является резина № 10721, которую отличает меньший оптимум вулканизации с продолжительным плато вулканизации (период вулканизации без изменения свойств резины), а после вулканизации резине свойствен наибольший предел прочности (при растяжении). Резиновая смесь № 10721 технологична: малая продолжительность выдержки под прессом (при 150 °С — мин), хорошая прессуемость, равномерная и небольшая усадка. Для флексографских форм рекомендованы резиновая смесь До 2667 взамен ряда применявшихся марок при прессовом способе изготовления резиновых стереотипов и полиэфируретановые композиции для литьевого способа формования печатных форм.

Резиновые печатные формы по сравнению с пластмассовыми позволяют в определенных пределах компенсировать неточности печатной пары и печатать на любых запечатываемых поверхностях при минимальном давлении. Определилась и область их применения в высокой печати: бланочные издания, текстовая информация на цветных открытках. Для книжно-журнальных изданий резиновые формы применяют сравнительно редко.

Физико-механические и технологические свойства резиновых JP-ипов зависят прежде всего от композиции резинового форм-о материала. Кроме эластомера — высокомолекулярного иолиме-высг НИЗК0И температурой перехода из стеклообразного состояния в

коэластическое, — в состав резиновых ‘смесей входят различные ингредиенты: вулканизирующие агенты, ускорители и активаторы вулканизации, наполнители, пластификаторы, противостарители и др В процессе смешения компонентов резиновой смеси добиваются рав-номерного распределения ингредиентов в среде полимера под действием деформации сдвига, что вызывает сложные физико-механические и химические явления (структурные превращения и взаимодействие между компонентами), которые определяются условиями переработки на смесителях и вальцах. Резиновым смесям свойственна высокоэластическая и пластическая деформации, поэтому их относят к упруговязким материалам и характеризуют соотношением пластической и высокоэластической деформаций, т. е. пластоэластиче-скимп свойствами. При этом под пластичностью подразумевают легкость деформирования и способность сохранения формы после снятия деформирующей нагрузки, а под эластичностью — способность к обратимой деформации, к эластическому восстановленшо. При определении пластоэластпческих свойств резиновых смесей рассматривают их изменения в зависимости от температуры и скорости деформации. Изменение пластоэластпческих свойств при хранении резиновых смесей (вследствие взаимодействия каучука с вулканизирующими агентами под действием тепла) объясняется образованием поперечных химических связей между макромолекулами каучука — преждевременная вулканизация или подвулканнзацня. Склонность к подвулканизацни характеризуют временем, в течение которого нагреваемая при 100° С резиновая смесь сохраняет неизменными пла-стоэластическне свойства.

Пластичность резиновых смесей колеблется от 0,03 до 0,85, причем смеси с пластичностью 0,03—0,25 относятся к «жестким», а с пластичностью свыше 0,5 — к «мягким». Для установления пластоэластпческих свойств резиновых смесей применяют способ определения деформации сдвига между подвижной и неподвижной поверхностями (дисковый вискозиметр Муни). С целыо определения исходной вязкости резиновой смеси, минимального значения вязкости при температуре испытания, отношения исходной и минимальной вязкости (термопластичность резиновой смеси), сопротивления резиновой смеси подвулканизацни, максимальной и оптимальной степени вулканизации, продолжительности максимальной и оптимальной вулканизации, скорости процесса вулканизации применяют вибрационный реометр фирмы «Монсанто». По итогам комплексных испытаний появляется возможность составления полной характеристики резиновой смеси и, следовательно, создаются условия для точного проектирования и выполнения технологического процесса изготовления резиновых стереотипов с оптимальными свойствами. Известно, что только в пределах плато вулканизации сохраняются высокие физико-механические свойства вулканизагов.

Технологические свойства резиновых смесей (способность к фор-нию склонность к подвулканизации, пластоэластические свой-М0Ва,1 опреДеляются типом используемого каучука и составом ком-ства{.ии учитывая воздействие на резиновые формы в процессе “ тания связующих веществ печатных красок и органических смычных веществ, однослойные резиновые стереотипы прессуют из В0’шновых смесей на основе бутадиен-нитрильных каучуков. При из-товлении двухслойных резиновых стереотипов для второго слоя Гспользуют резиновые смеси на бутадиен-стирольном каучуке обще-И0 назначения. Однако в производстве резиновых печатных форм возможно применение резиновых смесей на основе других каучуков специального и общего назначения. Свойства каучука и соответственно резины определяются в основном строением и химическим составом каучука, молекулярной массой и взаимным расположением макромолекул. Способность к структурированию или деструкции резин под действием различных факторов зависит от структуры повторяющихся звеньев макромолекул каучука, а химическая структура (состав) звеньев определяет межмолекулярное взаимодействие и, следовательно, способность вулканизатов к набуханию или растворению в различных низкомолекулярных жидкостях, эластичность и другие свойства. Свойства каучука и резин в высокоэластическом и вязкотекучем состоянии определяются молекулярной массой и степенью разветвленное™ молекул. Причем только до определенного предела увеличение молекулярной массы каучука способствует повышению износостойкости, прочностных и упругогистерезисных свойств резин на его основе.

Из нескольких марок БСК, различающихся содержанием связанного стирола (или а-метилстирола) и по условиям получения, целесообразно выделить каучук с 30%-ным содержанием связанного стирола Средняя молекулярная масса БСК колеблется от 200 до 400 тыс. при широком молекулярно-массовом распределении (большое разнообразие макромолекул с разным значением молекулярной массы), наблюдается сравнительно большая разветвленность цепей. От бутади-ен-нитрильного каучука БСК отличается тем, что вулканизат на его основе набухает или растворяется во многих органических жидкостях. В производстве печатных форм для высокой печати резиновые смеси на БСК используют для формования второго слоя резиновых полос, поскольку вулканизатам на БСК свойственны высокая эластичность и устойчивость к многократным нагружениям.

Длина поперечных связей в большей степени определяет прочностные свойства вулканизата: — С — S — S-—С — 270 кДж/моль, — С — S — С — 286 кДж/моль, а энергия связи — С — Sx — С — меньше 270 кДж’моль и снижается по мере увеличения числа атомов серы, составляющих полисульфидные связи. При эксплуатации резины с полисульфидными связями накапливается остаточная деформация вследствие их распада и перегруппировки молекулярных цепей под действием тепла и постоянных механических напряжений. Вулканизация в присутствии ускорителей имеет преимущественно свобод-норадикальный характер и протекает с образованием промежуточных соединений, которые распадаются под воздействием подводимого тепла и ускоряют процесс образования вулканизационной сетки. В стандартной резиновой смеси на основе СКН-26 на 100 масс. ч. каучука предусматривается введение 1,5 масс. ч. серы, 0,8 масс. ч. ускорителя Вулканизации (меркаптобензтиазол) и 5,0 масс. ч. активатора вулканизации (оксид цинка). В присутствии ускорителей эффективно используется вводимая в смесь сера, повышается скорость поперечного сшивания и уменьшается степень полисульфидности образующихся связей. Структура резины, полученная в присутствии меркап-тобензтиазола (и других тиазолов), отличается набором поперечных связей разной сульфидности, что обусловливает высокие прочностные свойства, хорошую динамическую выносливость и стойкость к тепловому старению. Следует отметить, что эффект ускорителей проявляется в присутствии активатора вулканизации — оксида цинка, который при вулканизации образует цинковые соли ускорителей и сульфид цинка, вызывает сорбцию «подвесок» (комплексов серы и ускорителя) и тем самым создает условия для значительного увеличения скорости образования поперечных связей. Для повышения эффективности воздействия активатора вулканизации и улучшения процесса структурирования каучука рецептурой стандартной резиновой смеси предусмотрено введение 1,5 масс. ч. стеариновой кислоты (на 100 масс. ч. каучука СКН-26).

Подвулкани.чация является первой стадиен вулканизации резиновых смесей и сопровождается падением пластичности, повышением вязкости и эластического восстановления резиновой смеси, что затрудняет, в частности, формование резиновых стереотипов с требуемой четкостью и гладкостью печатающих элементов. На второй ста-дии вулканизации, называемой недовулканизацией, состояние структуры вулканизата отличается неполным сшиванием поперечными связями, прочностными свойствами ниже оптимальных, большой долей остаточной деформации. Третья стадия — оптимум вулканизации — характеризуется максимальными прочностными свойствами. И, наконец, четвертая стадия — перевулканизация — сопровождается уменьшением сшивания макромолекул и частичным ухудшением фи-зико-механических свойств резины.

На свойства образующейся структуры вулканизата большое влияние оказывает активный наполнитель — технический углерод (углеродная сажа). В стандартных резиновых смесях предусматривается 40, 45, 50 масс. ч. технического углерода марки ДГ-100 на ЮО^масс. ч. каучука различного типа. Активный наполнитель в виде тонкодисперсного порошка, равномерно распределяясь в объеме получающейся композиции и взаимодействуя с макромолекулами каучука, способствует улучшению основных физико-механических свойств вулканизата: увеличивается прочность и сопротивление истиранию. Между частицами наполнителя и макромолекулами каучука возникает адсорбционное и, возможно, химическое взаимодействие, что объясняет зависимость свойств резиновых смесей и резин от дисперсности наполнителя, характеризуемой размерами частиц и удельной поверхностью. Благодаря частицам наполнителя выравнивается напряжение в эластомере. Пространственная структура ненаполненного эластомера построена нерегулярно, и при деформировании в некоторых местах вулканизационной сетки возникают перенапряженит с разрывом макромолекул. При смешивании макромолекулы каучука адсорбируются на поверхности активного наполнителя, и сила их связи больше сил взаимодействия макромолекул каучука. Вследствие более равномерного распределения общего напряжения между элементами пространственной сетки наполненного эластомера увеличивается напряжение при удлинении и прочность при растяжении. Технический углерод получают термическим разложением или сжиганием углеводородов и в зависимости от технологии его изготовления и вида сырья изменяются способность к адсорбции, удельная поверхность, структурность, под которой понимается степень развйтости первичных структур (агрегаты от 10 до 500 элементарных частиц), ь процессе смешения происходит хемосорбция макромолекул каучука на поверхности технического углерода, в большой степени определяющая физико-механические свойства вулканизата.

ИЗ«К0 МеХаНИческие CB0“CTBa вулканизатов характеризуют дольно большим числом показателей, из которых для частного слу-применения резиновых смесей — формование резиновых стереотипов — основными можно считать твердость, износостойкость, динамическую выносливость. Под твердостью понимают способность резины противостоять внедрению стального шарика диаметром 5 мм под нагрузкой 10 Н в течение 30 с при испытании на твердомере ТШМ-2 или стандартной иглы при испытании на твердомере ТМ-2. Причем, вдавливание иглы в испытуемый образец на твердомере ТМ-2 происходит под действием пружины, рассчитанной на определенное усилие, которое не позволяет вдавливаться игле в очень твердую резину— 100 условных единиц твердости. Резины по показателю твердости (ТМ-2), кроме очень твердой, различают: твердую (70—90 усл. ед.), среднюю (50—70 усл. ед.), мягкую (30—50 усл. ед.) и очень мягкую (15—30 усл. ед.). Однако в этом способе испытания твердости не учитываются релаксационные процессы, происходящие в резине при нагружении (постепенный спад напряжения в образце при неизменяющейся во времени деформации), поэтому предложен метод ИСО со значениями твердости, близкими к полученным на твердомере ТМ-2. Износостойкость резин определяют по уменьшению объема образцов при заданном режиме трения по шлифовальной шкурке (абразивный износ) или металлической сетке (усталостный износ). Динамическую выносливость резины характеризуют числом циклов многократной деформации образцов в строго регламентированных условиях до их разрушения. Названные показатели физико-механических свойств позволяют характеризовать и сопоставлять вулканизаты в зависимости от марки (номера) резиновых смесей и условий прессования и вулканизации, а также помогают предопределять поведение резиновых полос в процессе печатания.

Таким образом, печатно-технические свойства резиновых полос зависят от состава (номера) используемых резиновых смесей и от условий вулканизации запрессованной в матрицу смеси (температура, давление прессования и время выдержки под прессом).


Читать далее:



Статьи по теме:


Реклама:




Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум