Эксплуатационные свойства резин

Температурный диапазон

общий диапазон работоспособности резин составляет от -110° до 350° С, однако конкретные марки резин обладают более узким диапазоном температуры эксплуатации.

Морозостойкость

способность резин сохранять эксплуатационные свойства при пониженной температуре. Связана с процессами стеклования (отвердевания) и кристаллизации при низких температурах. Из-за комплексного влияния низких температур на эксплуатационные свойства резины существует многочисленные методы оценки этого свойства. Предельной характеристикой м. является Тс — температура стеклования, ниже которой резина преобратает свойства твердого тела, самым нежелательным из которых для резины является хрупкость. Обычно м. оценивают по температурному пределу хрупкости Тхр, по жесткости, способности к эластичному восстановлению и др. характеристикам резины в интервале пониженных температур.

Термическая стойкость (теплостойкость, температуростойкость)

термическая стойкость характеризует способность резины сопротивляться термическому (тепловому) старению — т. е. сохранять эксплуатационные свойства, изменения которых обусловлено необратимыми процессами в резине при повышенных температурах. Термостойкость определяет максимальную температуру и продолжительность эксплуатации резины. Т.с. также зависит от среды и условий эксплуатации. Т.с. связана с процессами окисления и разрушением молекулярной структуры каучука. Т.с. имеет смысл только применительно к определенной физической характеристике резины: прочности, релаксации напряжения и т. п. и к среде эксплуатации. В отличие от термической стойкости — температуростойкость связана с обратимыми изменениями в структуре резины при повышенных температрах.

Маслобензостойкость

характеризует способность резины противостоять воздействию продуктов нефтепереработки, в результате которого происходит изменение плотности резины (набухание, в т. ч. неравномерное), вымывание (растворение) из неё различных ингредиентов и как следствие — потеря важных механических свойств. Обычно маслобензостойкость присутствует в комплексе с теплостойкостью.

Твердость

для резины твердость определяется по Шору, А (от 0 до 100) и заключается в измерении сопротивления резины погружению в нее индентора (тонкого подпружиненного стержня). Губки (оценочно, т. к. для них применяется характеристика плотности) имеют твердость по Шору, А менее 30, мягкие резины имеют твердость по Шору, А менее 50, средней твердости 50–75, твердые 76–86, очень твердые более 88, абсолютно твердое тело имеет твердость 100 ед. по Шору А.

Атмосферостойкость

способность резин выдерживать в течение длительного времени действие климатических факторов в процессе климатического старения без значительного изменения внешнего вида и технических свойств. К климатических факторам относят наличие температуру, влажность и давление воздуха, солнечное излучение, дождь, ветер, пыль, смены температуры, соляной туман, иней, содержание в воздухе коррозионных агентов и озона. А. зависит от состава резиновых смесей, условий старения и конструкции изделия. Частным случаем а. является озоностойкость резин.

Водостойкость, пароводостойкость

Стойкость резин к воздействию воды (в т. ч. кипящей и перегретой) и пара. Воздействие воды на резинотехнические изделия приводит к вымыванию стабилизаторов и защитных веществ, что ускоряет последующие процессы старения. Кипящая вода и пар, помимо этого, ускоряют процессы старения и термоокисления резины. Пароводостойкость достигается подбором марки каучука, вулканизующей группы и введением в рецептуру резиновой смеси специальных компонентов. Пароводостойкость — особо важная характеристика для тонкостенных РТИ, работающих одновременно в контакте с водой и воздухом. Лучшая пароводостойскость у резин на основе ЭПК (этиленпропиленового каучука).

Стойкость к воздействию вакуума (вакуумстойстойкость)

способность резин сохранять свойства и работоспособность в вакууме (или при давлениях значительно ниже атмосферных). Характеризуется газовыделением и газопроницаемостью резин. Газовыделение (испарение компонетов резины) приводит к изменению свойств резины, а также к нежелательным эффектам для уплотняемого оборудования из-за конденсации продуктов испарения. Обычно срок службы уплотнений «вакуум-воздух» меньше, чем уплотнений «воздух-воздух», т. к. вакуум способствует ускорению окисления из-за более интенсивной «прокачки» воздуха через резину

Газопроницаемость

свойство резинотехничекого изделия, работающего на границе двух сред пропускать через свою поверхность определенное количество газа (пара). Характеризуется количеством газа в 1 см³, проходящего через мембрану толщиной 1 см и площадью 1 см², при разности давления 1атм. Г. связана с процессами растворения газа (пара) в резине на одной стороне уплотняемой среды и последующего испарения с другой стороны. Зависит от марки каучука, температуры и состава уплотняемой среды.

Стойкость к взрывной декомпрессии (кессонному эффекту)

Стойкость к образованию пор, трещин, вздутий, других внутренних или внешних эффектов в резиновых изделиях после быстрого (от ~0,5 МПа/мин) сброса высокого давления газа. Возникают из-за предварительного поглошения резиной сжатого газа, который при резком сбросе давления не успевают покинуть её. Эффект проявляется при давлениях выше 10 Мпа. Опасен из-за возможности внутренних (невидимых) повреждений в резинотехнических изделиях. Стойкость к кессонному эфекту достигается подбором резин с высокой плотностью/твердостью и выбором наполнителей. Немаловажное значение имеет и показатель относительного удлинения при разрыве — чем больше, тем лучше.

Огнестойкость

При температуре выше 200оС большинство резин начинают подвергаться термическому разложению, в процессе которого выделяются горючие газы, а компоненты резиновой смеси вступают в экзотермические реакции с кислородом. При температуре более 600оС резина начинает гореть самостоятельно. Огнестойкость резины характеризуется температурой воспламенения, самовоспламенения (самостоятельного горения) и итенсивностью горения, а также составом продуктов горения. О. прежде всего достигается выбором марки каучука и добавлением в резиновые смеси дополнительных ингредиентов, которые подавляют процесс горения (тления) резины, в т. ч. и без доступа кислорода, увеличением негорючих продуктов в составе продуктов термического разложения резины и другими рецептурными и технологическими решениями. В частности, некоторые марки резин на основе фторкаучуков вообще негорючи, в т. ч. и в атмосфере чистого кислорода.

Светостойкость

способность резин выдерживать длительное воздействие света без заметного изменения внешнего вида и технических свойств. Под действием солнечного света в поверхностном слое РТИ происходят фотохимические реакции и ускоряются процессы озонного старения. Для усиления светостойкости в резиновые смеси добавляют светостабилизаторы и антиоксиданты.

Износостойкость

свойство резины противостоять разрушению и отделению внешнего слоя при наличии поверхностного трения (в т. ч. в комплексе с другими воздействиями окружающей среды). Различают износостойкость к механическому, коррозионно-механическому воздействию, к абразивному, эрозионному, гидро- и газоабразивному воздействию, Отдельно стоит стойкость к усталостному износу при многократных деформациях. И. — важная характеристика для резиновых изделий, служащих в качестве уплотнений подвижных соединений, конвейерных лент, трубопроводов, виброизоляторов и т. п.

Химстойкость

химическая стойкость к действию бензина, масел, щелочей, кислот и др. химически активных веществ, при взаимодействии с которыми происходит необратимое изменение химической структуры полимера и вулканизационной сетки, вплоть до её разрушения. Может снижаться при одновременном действии химически ативной среды и механическом воздействии. Х.с. определяется к конкретному классу химически активных веществ. Для некоторых видов каучуков (резин) вода также является химически активным веществом.

Коррозионная агрессивность

свойство резин вызывать коррозионное разрушение металлов и сплавов, находящихся в контакте с резинотехническим изделием. К.а. обусловлена коррозионно-активными веществами и влагой, выделяющимися из резины, а также газообразными продуктами деструкции (разложения) резины. Возрастает при повышении температуры и влажности. Снижение к.а. достигается специальными рецептурными приемами и предварительной термической обработкой резиновых изделий. Существенно зависит от типа и марки каучука.

Адгезия к металлам или тканям

представляет большое значение для характеристики резино-металлических и резино-тканевых изделий. Характеризуется прочностью связи резин с металлами и др.материалами. Улучшение а. достигается введением в резины смеси модификаторов адгезии и применением дополнительных технологических и рецептурных решений.

Нетоксичность (использование в контакте с пищевыми продуктами и в быту)

резинотехнические изделия контактирущие с человеком или пищевыми продуктами должны удовлетворять широкому спектру экологических, медицинских, санитарно-гигиенических норм (СанПиН) и ГОСТов. Все рецептуры таких резиновых смесей должны иметь соответствующее разрешение, а готовые изделия подтверждены сертификатом соответствия. Помимо этого, производство РТИ медицинского назначения подлежит лицензированию. Основные требования к таким изделиям: отсутствие химических реакций или других взаимодействий между резиной и пищевыми продуктами, ограничения по запаху и выделению вредных веществ, запрет на использование в рецептуре оговоренного перечня химических соединений, отсутствие других вредных воздействий на организм человека.

Прочность, относительное удлинение при разрыве

свойство материала сопротивляться разрушению в результате действия внешних статических механических сил. Определяется на резиновой заготовке определенной формы. Прочность варьируется в пределах от 5 до 35 МПа, относительное удлинение от 100 до 1000%

Релаксация напряжения

снижение напряжения в деформированном изделии при его эксплуатации. Обусловлено двумя группами процессов — физической (под действием силы) и химической (под действием окружающей среды) природы. Характеризуется временем релаксации, в течение которого начальное значение напряжения снижается в заданное количество раз. В процессе эксплуатации уплотнительных изделий напряжение может снижаться вплоть до нулевого значения, что ведет к потере уплотнительных свойств резины.

Полезная упругость

одно из свойств, характеризующее эластичные свойства резины — какая часть энергии, израсходованная на деформацию резинотехнического изделия была возвращена сразу же после снятия внешней силы (эти величины не совпадают из-за тепловых явлений и наличия остаточной дефорации).

Сопротивление накоплению остаточной деформации сжатия — ОДС (эластичное восстановление)

Способность резины сохранять эластичные свойства (востанавливать первоначальную форму) после выдержки в сжатом состоянии. Существенно зависит от приложенного давления и температуры, под действием которых в каучуке происходят необратимые процессы сшивания и деструкции пространственной решетки. Собственно определяет температурный диапазон эксплуатации уплотнительных изделий. Недостатчное сопротивление к накоплению остаточной деформации в т. ч. приводит к эффекту ползучести — непрерывному увеличению деформации резинотехнического изделия под действием внешнего давления или вибрации.

Сопротивление образованию, разрастанию трещин

в результате различных видов старения в комплексе с растягивающими усилиями, на поверхности резины образуются трещины (одновременный разрыв нескольких макромолекул каучука). Трещины приводят к более интенсивному взаимодействию поверхностных слоев РТИ с внешней средой и появлению точек концентрации напряжений в вершинах трещин. В результате, процесс разрастания трещин ускоряется, вплоть до разрушения и потери РТИ своих эксплуатационных свойств. Стойкость резин к образованию и разрастанию трещин достигается введением в рецептуру резиновой смеси антиозонатов и восков.

Сопротивление раздиру

сопротивление распространению локального разрушения (напр. трещины) под действием растягивающих сил, при напряжениях и деформациях меньших, чем определены в прочностных характеристиках резины. Характеризуется усилием, при котором происходит раздир специально надрезанного образца. Для различных марок резин с.р. может составлять от 10 до 170 кН/м

Динамические характеристики

механические свойства, характеризующие поведение резин при ударных, периодических и других внешних механических воздействиях, вызывающих переменные деформации (напряжения) резинотехнического изделия. Включают показатели жесткости резины (соотношения силы и деформации) и показатели демпфирования (рассеивание механической энергии в единице объема резины), а также побочные явления — теплообразование и остаточную деформацию.

Усталостная выносливость (утомление резин при многократных деформациях)

способность резины противостоять циклическим механическим нагружениям, растяжениям, сжатию, изгибу и сдвигу, которые активируют в резине протекание необратимых физических и химических процессов. С течением времени эти процессы приводят к повышению жесткости резины, нарушению рабочих функций и в конечном итоге к разрушению резинотехнического изделия.

Вибродемпфирование

свойство РТИ уменьшать амплитуду и частоту внешних переменных нагрузок. Связано с эластичными свойствами резин и способностью поглощать механические нагрузки, преобразуя их в тепло и внутреннюю энергию. Наличие внешних переменных нагрузок приводит к изменению химической структуры и ускоренному процессу старения резины. В частности, под воздействием вибрации нарушается однородность резины и миграция ингридиентов резиновой смеси на поверхность РТИ.

Радиационная стойкость резин

способность резин сохранять работоспособность (противостоять радиационному старению) в условиях воздействия ионизирующего излучения. Под действием радиации в резине протекают разнонаправленные процессы радиационного сшивания и деструкции пространственной сетки каучука, что приводит к ухудшению эксплуатационных свойств резинотехнических изделий. Р.с. достигается подбором марки каучука, введением в рецептуру резиновой смеси специальной вулканизующей группы, антирадов и других ингредиентов.

Стойкость к старению под действием высокого давления

стойкость резин к действию газов высокого давления. Аналогична атмосферостойкости, но из-за более быстрых процессов окисления и накопления остаточной деформации, требует дополнительных рецептурных решений.

Озоностойкость

способность резин сопротивляться озонному старению, которое сопровождается образованием и разрастанием трещин — и как следствие потерей эксплуатационных свойств резины. Важное свойство для резин, эксплуатирующихся в условиях с повышенным содержанием озона — в электрических полях, в условиях мегаполиса, в летнее время. О. — частный случай атмосферостойкости при низких концентрациях озона.

Электропроводность (диэлектрические свойства, электростойкость)

характеризуется удельным электрическим сопротивлением — от 10 15 Ом/м до 10 3 Ом/м. Необходимая электропроводность или наоборот — электрическая прочность — достигается введением в рецептуру резиновой смеси специальных электропроводящих/диэлектрических наполнителей и выбором марки каучука. Используется при производстве антистатических резин, для изготовления резиновых оболочек кабелей, электронагревательных элементов и т. п.

Магнитные свойства

для придания резине магнитных свойств в состав рецептуры резиновой смеси вводят специальные наполнители — окислы различных металлов (ферромагнетики). Резины с магнитными свойствами применяются в производстве эластичных магнитопроводов, эластичных постоянных магнитов, в радиотехнике и технике связи.

Стойкость к старению

общая характеристика резин, определяющая стойкость резин в течение длительного времени противостоять необратимым изменениям своего внутреннего строения и состава под воздействием внешней среды. Различают стойкость к термическому старению, озонному, световому, химическому и др.видам старения.

Гарантийный срок службы

период времени эксплуатации резинотехнического изделия, при котором резина сохраняет заданные физико-механические свойства. В основном зависит от правильного выбора резиновой смеси для конкретных условий эксплуатации. Чем больше, тем лучше:) Хорошим показатем для большинства случаев считается диапазон равный 5 годам. Иногда вместо гарантийного срока (для тяжелых режимов эксплуатации) используется показатель ресурса, который измеряется в часах работы РТИ при воздействие рабочей среды (от десятков до тысяч часов).