Получение тонкостенных изделий

Общим для всех процессов получения тонкостенных изделий является формование слоя геля определенной толщины на форме, имеющей конфигурацию готового изделия, при ее погружении (макании) в ванну с латексной смесью (поэтому такие изделия часто называют макаными). Формы могут быть фарфоровыми (глазурованными или нет), стеклянными, металлическими, рези­новыми и др. Основное условие — достаточно быстрое отложение геля на форме и легкое снятие с нее готового изделия или заготовки.

Простейший способ отложения полимерной пленки основан на испарении воды из тонкого слоя латекса на форме при извлечении ее из ванны. За одно макание получается очень тонкая пленка с многочисленными точечными дефектами, поэтому операцию проводят несколько раз (многократное макание). При этом погружают форму в ванну быстро (5—10 с), а извлекают — медленно (I—5 мин), что необходимо для образования однородных по толщине стенок изделий. Каждое последующее погружение осуществляют на несколько меньшую глубину, поэтому толщина пленки к краю изделия уменьшается и облегчается закатка венчика. Методом многократного макания получают изделия с толщиной стенок не более 0, 2 мм.

Образование слоя геля на форме может быть вызвано дестабилизацией латекса при нагревании, облегчаемой введением в латексную смесь термосенсибилизирующих агентов (поливинил-метиловый эфир, полипропиленгликоли, меркаптобензимидазолят натрия и др.) в количестве I—3 ч. на 100 ч. (по массе) каучука. Формы, нагретые до 60—100°С, погружают в такую латексную смесь, и толщина полученного слоя зависит от температуры формы, теплоемкости ее материала, степени термосенсибилизации латекса, времени выдержки. Процесс характеризуется высокой скоростью отложения геля и используется главным образом для изготовления изделий медицинского назначения.

Методы ионного отложения и коагулянтного макания основаны на взаимодействии латекса с электролитом (СаСl2, Са(NO3)2 и др.), наносимым на форму.. В первом случае водный раствор электролита загущают введением каолина или белой сажи, и после макания формы в раствор на ней удерживается достаточное количество электролита. Этот способ — один из самых распростра­ненных, он позволяет получать изделия с толщиной стенок до 2 мм (радиозондовые оболочки и метеорологические шары, диэлектрические, хозяйственные перчатки и т.п.). Разновидностью ионного отложения является электроионное, когда смоченная раствором электролита форма подключается к аноду источника постоянного тока. За счет движения отрицательно заряженных частиц латексной смеси к положительно заряженной форме процесс отложения заметно ускоряется (рис. 1.2.1), и гель получается более плотным.

Рис. 1.2.1 Кинетика отложения геля из натурального латекса (—) и наирита Л-7
(------) при коагулянтном макании (1), ионом (2, 2')и электронном отложе­
нии (3)

При покрытии отдельных участков формы диэлектриком отложение на них идет медленнее, что позволяет получать разнотолщинные изделия.

При коагулянтном макании электролит растворяют в летучем растворителе

(ацетон, этанол), и после макания формы в раствор происходит испарение

растворителя. Электролит остается на форме, и при погружении ее в латексную смесь вызывает отложение геля с довольно высокой скоростью (рис. 1.2.1).

Это позволяет получать не только тонкостенные изделия (хирургические и анатомические перчатки, детские соски и т. п.), но и изделия сложной конфигурации со значительной толщиной стенок (в основном, медицинского назначения).

Важной технологической операцией является уплотнение геля (синерезис), в результате которого содержание каучука в геле возрастает до 50—60 %, и прочность геля увеличивается. При синерезисе на воздухе водорастворимые компоненты остаются в составе геля, что приводит к заметному набуханию изделий в воде (и уменьшению их прочностных характеристик). При водном синерезисе эти компоненты удаляются, и набухание существенно снижается (рис. 1.2.2), поэтому для изделий, длительное время контактирующих с водными средами при эксплуатации, синерезис на воздухе должен быть как можно более кратковременным, а в воде — достаточно длительным.

Рис. 1.2.2. Зависимость набухаемости в воде пленок из натурального латекса от продолжительности водного (1) и воздушного (2) синерезиса при 70 ⁰С

Сушка гелей — самая длительная операция в производстве маканых изделий. Обычные воздушные сушильные камеры с позонным повышением температуры от 70—80 до 100—110°С достаточно эффективны только для довольно тонких пленок. На начальных стадиях сушки на поверхности образуется плотная резиновая пленка, сильно затрудняющая удаление влаги из внутренних слоев. Поэтому с увеличением толщины пленок время сушки существенно возрастает, и при толщине изделий свыше 3 мм становится настолько большим, что процесс оказывается экономически невыгодным. Процесс сушки ускоряется в 1, 5— 2 раза при использовании предварительно ионизированного воздуха. Для предотвращения образования резиновой пленки желательно разогревать гель не с поверхности, а по всему объему, что возможно при обогреве СВЧ-энергией (при этом местных перегревов нет даже при сушке разнотолщинных изделий).

Вулканизация изделий обычно осуществляется на формах в среде воздуха при температурах порядка 120—140 °С.