Чистый каучук непригоден для изготовления из него изделий, так как он не обладает достаточной прочностью на разрыв и эластичностью, при высокой температуре липнет, а при низкой становится хрупким. Поэтому каучук смешивают с различными органическими и неорганическими продуктами, а затем из полученной таким образом резиновой смеси формуют заготовки и полуфабрикаты. После этого вулканизацией (при которой происходит «сшивание» цепных макромолекул каучука посредством различных мостиков с образованием сетчатой структуры) превращают их в резиновые изделия. Эти изделия характеризуются высокой эластичностью, достаточно высокой прочностью на разрыв и на истирание, газо-и водонепроницаемостью, хорошими электроизоляционными свойствами, химической стойкостью по отношению к действию кислот, щелочей, многих органических растворителей и т. д. Благодаря своим ценным свойствам резиновые изделия находят себе широкое и чрезвычайно разнообразное применение в народном хозяйстве.
В состав резиновой смеси входит обычно много составных частей, каждая из которых имеет свое определенное назначение, как это видно из данных таблицы 22. Количественное соотношение составных частей изменяется в указанных пределах в зависимости от вида изготовляемых из смеси изделий.
Подготовка сырья. Все неорганические и органические продукты, поступающие в виде порошков, высушиваются в сушилках, если содержание влаги в них превышает допускаемую величину (0,2—3% для различных продуктов), а затем просеиваются через сита.
Чтобы уменьшить жесткость натурального каучука j и облегчить его смешение с другими составными частями смеси, он подвергается (после разрезания на куски весом 10—30 кг) пластикации. Процесс заключается в интенсивной механической обработке с одновременным нагреванием и воздействием кислорода воздуха, осуществляется на вальцах, в закрытых резиносмесителях или в червячных прессах (см. ниже). В результате такой обработки происходит разрыв и укорочение цепей макромолекул, вследствие чего уменьшаются межмолекулярные силы притяжения, а также и эластичность каучука, но он становится более мягким. Из синтетических каучуков бутадиен-нитрильный подвергается пластикации на вальцах, а бутадиен-стирольный каучук различных марок — так называемой термопластикации: после нарезания на узкие полоски полученную «лапшу» помещают на противни, которые устанавливаются на вагонетках; последние вкатываются в горизонтальный цилиндрический котел, куда под давлением 2—3am подается в течение часа воздух, нагретый до 120—140°. СКБ в пластикации не нуждается.
Приготовление резиновой смеси (смешение). Для получения вполне однородной резиновой смеси необходимо тщательное перемешивание составных частей. Аппараты для переработки высокомолекулярных соединений и смесей на основе этих соединений (каучуков, при небольших размерах машин приводящие их в действие электромоторы имеют мощности порядка сотен, а нередко и тысяч кВт. Смешение производится на вальцах или в закрытых смесителях. Вальцы (рис. 125) имеют два вращающихся навстречу друг другу полых, охлаждаемых изнутри водой, валка длиной 1,5—2 М и с наружным диаметром 0,5—0,65 м, изготовленных из стали или белого чугуна. В зазор между валками, величину которого можно изменять передвижением переднего валка от 3 до 10 мм, вводится сначала каучук; вследствие трения он нагревается и размягчается. После этого обычно добавляется паста — смесь из смягчителей, ускорителей, активаторов, затем вносится сажа и другие наполнители и, наконец, сера. После смешения резиновая смесь (вес ее до 150 кг, длительность смешения до 40 мин.) срезается с валков ножом в виде листов. Большей производительностью обладает закрытый смеситель, в камере которого вращаются в противоположные стороны с различной скоростью два стальных ротора с выступами 2, в зазоре между которыми растирается смесь (вес ее до 200 кг). Камера плотно закрывается верхним затвором 3 и охлаждается путем орошения водой. Смешение длится всего 8—10 мин., причем температура повышается до 100—120°. Во избежание преждевременной вулканизации сера вводится не в смеситель, а при дополнительной обработке охлажденной смеси на вальцах. Смесь выгружается снизу после того, как нижний затвор 6 сдвигается в сторону.