Производство эбонитовых изделий

Эбонитовые пластины, стержни и трубки (ГОСТ 2748—53). Э б о н и т о в ы е пластины представляют собой листы длиной 1000—500 мм, шириной 500—250 мм и толщиной 0,5—32 мм. Эбо­нитовые пластины толщиной свыше 1,5 мм изготовляют дублированием необходимого количества листов эбонитовой смеси. Дубли­рование производят на гладкой, стальной или чугунной плите; листы прикатывают во всю их ширину тяжелым роликом. На изготовленную пластину с обеих сторон накладывают листовое олово толщиной 0,2—0,8 мм (в зависимости от толщины пластины). Для лучшего прилегания оловянных листов к поверхности пластин ли­сты эти слегка смазывают керосином.

Тонко прокатанные зеркально гладкие листы олова предохра­няют пластину от непосредственного действия вулканизационной среды, обеспечивают гладкую поверхность и хороший отвод тепла. На поверхности пластин из смесей на синтетическом каучуке иног­да наблюдается небольшая шагреневость. Применение мягчителей — растительных и минеральных масел — в этих смесях сни­жает такой дефект. Перед дублированием каландрованные эбони­товые смеси выдерживают в роликах 8—12 ч. Выдержку (12—24 ч) применяют и для покрытых оловом пластин, укладываемых друг на друга.

Таким путем пластины подпрессовываются и получают усадку. Заготовки для эбонитовых пластин толщиной до 3—4 мм можно выполнять одновременно с листованием и дублированием смеси на каландре. Олово при этом прокатывают дублирующим валком со стороны нижнего валка каландра. Затем на другую сто­рону пластины вручную накладывают второй лист олова, пропу­скают пластину через дополнительный двухвалковый каландр и разрезают заготовку на отдельные пакеты.

Пачки эбонитовых пластин загружают в бак из дюралюминия, помещенный на тележке вулканизационного котла, подвешивают их на дюралюминиевых рейках или трубках, положенных на стенки бака, и наполняют водой, соблюдая, чтобы расстояние пла­стин от поверхности воды, дна и стенок бака составляло 100— 120 мм.

Вулканизация в воде обеспечивает равномерный нагрев пластин и лучший отвод выделяющегося тепла. Режимы вулкани­зации зависят не только от рецептуры смеси, но также и от размеров пластин и конструктивных особенностей котла. Толстые пла­стины вулканизуют длительно, применяя цикловую вулканизацию (прерывную, с промежуточным охлаждением). Однако разрыв про­цесса вулканизации в начальной стадии недопустим и ведет к от­рыву олова и порче поверхности пластин. С пластин, выгруженных из котла, снимают олово. Если при этом возникает необходимость, пластины подвергают правке, прокладывая между ними хромиро­ванные стальные листы.

Для удаления с поверхности пластин блесток отслоившегося олова пластины дополнительно обрабатываются 10—15%-ной со­ляной кислотой. Остатки кислоты тщательно нейтрализуют и уда­ляют. Листы олова, снятые с пластин, используются повторно не более одного раза, а затем направляются в переплавку и прокатку. При плавке тщательно удаляют окись олова, так как она является главной причиной образования блесток. Олово отливают в плитки размером 20 X 30 см и толщиной 10—15 см. Плитки прокатывают на мощном двухвалковом каландре с гладкой поверхностью валков без фрикции.

Валки постепенно сближают до зазора 2 мм. Оконча­тельную прокатку с приданием требуемого калибра- и блеска целе­сообразно производить на особом лощильном каландре с зеркально гладкими валками, применяя смазку их растительным маслом. Необходимость частой переплавки олова и связанная с этим потеря его, достигающая 1,5—2%, заставляет искать новые способы при­дания гладкости эбонитовой пластине. Рекомендуется применение алюминиевых листов толщиной 0,2—0,5 мм. Алюминиевые листы могут применяться повторно, но требуют после снятия их с пла­стин правки в прессе.

Возможно применять прессовую вулканиза­цию пластин. Дублированную с некоторым припуском по толщине пластину, не покрывая оловом, укладывают в нагретую и слегка смазанную льняным маслэм форму. Форма изготовляется из поли­рованных листов алюминия или стали и окаймляется стальной рамкой соответственной высоты.

На Ленинградском заводе РТИ операции призводства эбонито­вых пластин организованы в едином производственном комплексе. Заготовка пластин гроизводится на дублировочном станке, выполняющем операции: дублирования, обрезки кромок и прикатки оловянных листов. Подготовленные пластины комплектуются в спе­циальные рамки и мостовым краном, пачкой, загружаются в ванну, которая лебедкой закатывается в вулканизационный котел.

После вулканизации эбонитовые пластины освобождаются от оловянной фольги и помещаются в кассету из фторопласта. Кассета тем же краном передается в облицованную фторопластом травильную панну с полуавтоматическим управлением процессами: заливки со­ляной кислотой, спуска кислоты, промывки пластин водой, сушки их теплым воздухом.

Олово для изготовления фольги плавится в том же помещении, в поворотной тигельной печи.

Эбонитовые стержни (палки) стандартных размеров изготовляют диаметром 5—75 мм и длиной до 300 см. Заготовку стержней производят профилированием на червячном прессе. Да­лее следует резка заготовок на отрезки требуемой длины и охлаж­дение в воде. Охлажденные заготовки помещают в трубки из дюр­алюминия толщиною стенок 1—2 мм и диаметром на 1,5—2 мм больше, чем выпускаемый стержень. Перед вулканизацией заго­товки выдерживают в трубках 8—12 ч для завершения усадки, вулканизация эбонитовых стержней производится в котлах, в ван­нах, наполненных водой. Между стенками ванны и дорнами поме­щают уплотняющий материал.

Еще недавно заготовки вулканизовали, забинтовывая их в мок­рую ткань и подвешивая в баке, на таком расстоянии одну от дру­гой, чтобы была обеспечена достаточная водяная прослойка. Стержни, вулканизованные в подвешенном состоянии, несколько деформировались при выгрузке и требовали последующей правки. Поверхностный слой стержней, вулканизуемых в условиях воз­можного доступа воды, значительно изменяется вследствие набуха­ния. Отдача тепла таким слоем увеличивается, поэтому он остается менее вулканизованным, более мягким и рыхлым, чем внутренний слой, и более светлым.

Последнее объясняется тем, что на бухшие при вулканизации частицы дальше отстоят одна от другой. Интенсивность  цвета ослабляется. Оборачиваемость  тканевой   обертки была лишь двукратная, тогда как алюминиевые трубки служат до полугода. Поскольку стержни применяются в качестве поделочного материала, поверхностный слой их заводом-изготовителем обычно не снимается. В случае специальных требований потребителей об­точка и калибровка стержней производятся обработкой их в спе­циальных бесцентровых шлифовальных станках.

Эбонитовые трубки стандартных размеров изготовляют внутренним диаметром 3—50 мм, толщиной стенки 1,1 —12,5 мм и длиной не менее 400 мм. Трубки этих размеров заготовляют про­филированием на червячном прессе; трубки большего размера, с значительной толщиной стенки, изготовляют викелеванием. Заго­товки надевают на дорны и закатывают в ткань.

Аккумуляторные баки и детали. Эбонит как диэлектрик нашел особо широкое применение в производстве аккумуляторов. В кис­лотных аккумуляторах эбонитовыми деталями являются: бак, се­параторы (прокладки между смеж­ными пластинами) и формовые де­тали — крышка с пробками и втул­ками. В трубчатых аккумуляторах, применяемых для электровозов, по­ложительные электроды в своей основе имеют металлическую рамку (из сплава свинца с сурьмой) с про­межуточными вертикальными стер­жнями, на которых надета перфо­рированная эбонитовая трубчатая пластина-панцирь (рис. 99). В про­странстве между стержнем и пер­форированной стенкой помещают активную массу.

Баки. Различают два типа эбо­нитовых аккумуляторных баков: од-ногнездные и многогнездные. Одногнездные баки изготовляют как ручной клейкой, так и формованием. Многогнездные баки (мо­ноблоки), содержащие 3, 6, 12 и более гнезд, изготовляются фор­мованием (ГОСТ 6980—54). Баки больших и некоторых средних размеров клеят на алюминиевых моделях, соответствующих по форме и размерам полости баков, с припуском на усадку. В целях повышения прочности и электроизоляционных свойств стенки ба­ков иногда армируют, например стеклотканью. Клееные баки вы ходят из употребления, уступая место моноблокам, как более пор­тативным в условиях применения, так и более прогрессивным по технологии их производства.

Развитие производства многогнезд-ных аккумуляторных баков вызвано ростом автомобильной и авиа­ционной промышленности. В целях снижения себестоимости фор­мовых аккумуляторных автомобильных баков, ускорения их вулка­низации и повышения теплостойкости применяют эбонитовые смеси, содержащие регенерат, минеральные наполнители, а также неко­торые   виды пластмасс и эбонитовую пыль. Вулканизация   таких эбонитовых Смесей может проводиться при температуре до 170 С за 20—25 мин, в зависимости от введенного в смесь ускорителя и размеров изделия.

Формование и вулканизация баков производятся на специаль­ных гидравлических прессах в особых пресс-формах. Форма состоит из матрицы, определяющей наружные габариты бака, укрепляемой па нижней плите пресса, и пуансона, оформляющего полость бака и межгнездные перегородки и прикрепляемого к верхней плите.

Матрица имеет днище и четыре откидные стенки (щеки). Для удержания в вертикальном положении стенок матрицы в период формования и вулканизации бака между плитами пресса поме­щена подвижная траверса, имеющая пирамидальную полость. На отечественных заводах применяются прессы П-457 Серпуховского завода с верхним расположением гидравлического цилиндра (рис. 100). Известны также прессы с обычным, нижним, располо­жением этого цилиндра и верхней, неразъемной матрицей.

Для изготовления баков малых или средних размеров приме­няют формы, рассчитанные на выпуск нескольких баков, или поме­щают в пресс несколько единичных форм.

Испытание аккумуляторных баков. Аккумулятор-пые баки должны быть герметичны. Отсутствие в них мельчайших сквозных отверстий определяется испытанием электрическим током. Для такого испытания берут водопроводную воду. Испытание ба­ков среднего размера проводится при напряжении 10—15 кВт, дли­тельность испытания 10—15 с. Баки больших размеров ответствен­ного назначения испытывают при напряжении 48—50 кВ в течение 16 с. В этих условиях металлические и иные включения выгорают, и в местах образующихся пустот происходит пробой бака.

При эксплуатации аккумуляторных батарей вследствие тепло-пых процессов нагревается электролит, а отсюда и баки. Это мо­жет вызвать выпучивание стенок бака, смещение пластин и порчу аккумулятора. Поэтому баки, имеющие особое назначение, испы­тывают на теплостойкость путем измерения величины выпучивания стенок: первоначально при наполнении бака холодной водой, а затем после подогрева воды до температуры, предусмотренной техни­ческими условиями.

Сепараторы перфорированные. Для устранения контакта между разноименными пластинами, не нарушая доступа электролита к пластинам, в электрических аккумуляторах приме­няют сепараторы. Эбонитовый сепаратор представляет собою тонкий перфорированный эбонитовый лист, снабженный упрочняю­щими продольными ребрами. При сборке аккумулятора он накла­дывается на положительно заряженную пластину. В блоке с ним помещают сепаратор с микропорами, примыкающий к отрицательно заряженной пластине. Такие сепараторы изготовляют из тонких листов ольховой фанеры.

В иных случаях применяют ребристый эбонитовый сепаратор и гладкую фанеру. Производство эбо­нитовых сепараторов близко к изготовлению эбонитовой пластины тонких  калибров.  Для   изготовления   сепараторов  без  ребер   на каландрованные листы эбонитовой смеси сверху и снизу наклады­вают листы олова и полученные пакеты вулканизуют в котле ост­рым паром. После снятия олова и усадки эбонитовые листы обре­зают, согласно требуемым размерам, а затем следует пробивка отверстий  на перфорационной   машине.  Перфорационная машина представляет собою штамп-пресс эксцентрикового типа с прерыв­ной автоматической подачей материала посредством рифленых ва­ликов.

Штампующую часть пуансона составляют два ряда сталь-I ных закаленных штифтов, расположенных в шахматном порядке. Матрица имеет два ряда отверстий, соответствующих штифтам пуансона. Шаг подачи регулируют так, чтобы расстояние между центрами отверстий по длине листа было одинаково с расстоянием между штифтами пуансона. 

Ребристые эбонитовые сепараторы заготовляют профилирова­нием каландрованных листов, дополнительно пропуская их через профильный двухвалковый каландр. Нижний валок каландра глад­кий, а верхний имеет узкие канавки. Перед пропуском через про­фильный каландр лист эбонитовой смеси накладывают на оловян­ный лист, обеспечивая гладкость сепаратора; толщина листа реб­ристого сепаратора 0,5—Э,6 мм, а высота ребра 2—3 мм. Наличие ребер сокращает перфорированную площадь сепаратора, поэтому ребристые сепараторы иногда заменяют гофрированными. Хруп­кость, свойственная эбонитовым сепараторам, составляет сущест­венный их недостаток.

Сепараторы микропористые. Действие аккумулятор­ной кислоты (серная кислота, плотность 1,28 г/см³) и повышен­ная температура вызывают довольно быстрый износ фанерных се­параторов. Вместо них в последнее время применяют сепараторы из микропористого эбонига, более стойкого в условиях работы ак­кумуляторов.

В последнее время на смену микропористым и перфорирован­ным сепараторам приходят микропористые сепараторы из пласти­ческих масс, более гибких и менее хрупких, например пластмассо­вые сепараторы из полихлорвинила.

Формовые эбонитовые изделия. К числу многообразных эбони­товых изделий относятся: фасонные крышки аккумуляторных ба­ков, втулки, пробки и гильзы трубчатых пластин, а также детали для магнето, изделия для предприятий химической промышленно­сти, производства искусственного шелка и т. п. Заготовки для фор­мовых эбонитовых изделяй выполняются описанными ранее прие­мами. Значительная усадка, свойственная эбонитовым смесям, тре­бует соответственного увеличения полости формы. В тех случаях, когда вулканизованные изделия подвергаются последующей ме­ханической обработке, необходимо обеспечить достаточные при­пуски.

Так как процесс вулканизации мало наполненных эбонитовых смесей отличается больней длительностью, то для ускорения оборота форм вулканизацию иногда проводят в два приема. Крат­ковременной подвулканрзацией в прессе оформляют изделие, придавая ему прочность, достаточную для выемки из формы без повреждений. Последующей свободной вулканизацией в котле придают изделию необходимую твердость. Применение наполненных смесей с ускорителями при вулканизации в прессах, обогреваемых ч, о 160—170 °С, позволяет ограничиться вулканизацией в один прием.

При конструировании форм для изделий, вулканизуе­мых в два приема, необходимо предусматривать припуск на усадку, несколько больший, чем у изделий одноразовой вулканизации, так как оба процесса сопровохдаются усадкой.

Введение талька и других наполнителей не ухудшает «распрессовки», а способствует лучшей текучести эбонитовых смесей при запрессовке форм.

 Правка формовых эбонитовых изделий. Как и в производстве эбонитовых пластин, в ряде случаев применяется правка формовых аккумуляторных баков и эбонитовых изделий. Для этого изделия, нагретые в шкафах или на плитах, обогревае­мых паром, закладывают в соответственную правку, зажимают в ней и охлаждают затем до 20—25 °С. Особо большое значение имеет правка в производстве формовых эбонитовых изделий с резь бой.

Раньше такие изделия изготовляли, применяя станковую обработку (обточку, нарезку, шлифовку и т. п.). С введением правки вулканизованные в соответственных формах изделия по обрезке заусенцев вновь нагревают, ввертывают в правки с нарезкой и ох­лаждают в них.

Клееные эбонитовые изделия. Эбонитовые трубы, тройники, угольники, краны и другие изделия изготовляют преимущественно ручной клейкой с последующей механической обработкой.

Эбонитовые трубки с фланцами или без них, например полые цилиндры диаметром 800 мм и длиной 1500 мм с толщиной стенки 30 мм для пусковых реостатов к блюмингам, изготовляют посред­ством накатки на дорнах. Перед вулканизацией трубы плотно за­катывают бинтами, применяя спиральную накладку ткани. Иногда трубы вулканизуют без дорна, наполнив их мелким речным песком и закрыв концы деревянными пробками. В этих пробках сделаны небольшие отверстия, чтобы дать возможность воздуху оставше­муся в трубе, постепенно, по мере его нагревания и расширения, выйти из трубы.

Если требуются изогнутые трубы, то по соответ­ственным лекалам выгибают наполненные песком и разогретые трубы. В случае необходимости изготовления труб, изогнутых без складок или с малым радиусом кривизны, применяют соответст­вующие цинковые дорны с последующим растворением цинка пу­тем обработки готового изделия в соляной кислоте.

Однако неформовые, вулканизуемые в котле эбонитовые изде­лия могут иметь лишь относительно несложную конфигурацию, так как размягчение эбонита в начальной стадии вулканизации может повлечь изменение вида и размеров изделия. Отсюда наполнение эбонита целесообразно не только для удешевления, но и в целях устойчивости габаритов сырых заготовок, а также для устранения пор и уменьшения усадки.

Эбонитовая пыль. Эбонитовые лом и отходы поступают в цех размола эбонитовой пыли, где подвергаются сортировке для разделения материалов, дающих эбонитовую пыль 1 и 2-го сортов, а.также для устранения посторонних предметов и материалов, не идущих в размол. Крупные предметы и большие куски лома дро­бят на меньшие куски вначале на щековой, а затем на молотко­вой дробилках. Далее на магнитном сепараторе отделяют метал­лические включения. Дробленый материал поступает на рифленые вальцы, где он размельчается в крупу, а затем передается на глад­кие вальцы с большой фрикцией, где размалывается в пыль. По­скольку металлические включения не вполне удаляются при пер­вом пропуске через магнитный сепаратор или попадают в пыль вовремя размола вследствие срабатывания поверхности валков, необходимо полностью их удалить.

Удаление металлических включе­нии нз эбонитовой пыли производят на втором магнитном сепара­торе; иногда на первый пропуск направляют крупу, полученную размолом на рифленых вальцах. Далее следует просев на вибра­ционных ситах, устанавливаемых под гладкими вальцами. В про­цессе размола на вальцах эбонитовая пыль сильно нагревается. Разогретая пыль способна к самовозгоранию; смесь ее с воздухом может дать взрыв.

Нижним пределом взрыва эбонитовой пыли 1-го сорта М. Г. Годжелло называет 7,6 сН/м³, а серы (серного цнета)—2,3 сН/м³. Так как к 1-му классу (с наибольшей взрыво-опасностыо) относятся аэрозоли (взвеси) с нижним пределом до 15 сН/м³, то размол и просев названных продуктов и улавливание эбонитовой пыли требуют особой осторожности. Концентрация эбонитовой пыли в момент взрыва, при наличии раскаленного тела, составляет 40 сН/м³. Поэтому размолотую пыль необходимо охла­дить. Для охлаждения пыль распределяют на гладком полу или на специальном охлаждаемом снизу железном помосте слоем 5—6 см.

Вместо просева на ситах можно применять отвеивание пыли, которое необходимо производить в герметизированной аппаратуре в среде нейтрального газа.

Хранение эбонитовой пыли требует особой осторожности. По­кушение пыли и образование комков сигнализируют о начинаю­щемся горении. Влажность пыли, большая 0,5%, благоприятствует самовозгоранию. Отсюда в помещениях, где перерабатывается и хранится эбонитовая пыль, следует допускать относительную влаж­ность воздуха 45—50%. Технические условия на эбонитовую пыль 1-го сорта не допускают зольности свыше 10%, а для пыли 2-го сорта — свыше 30%.

Иногда потребность в эбонитовой пыли 1-го сорта не обеспе­чивается наличием соответственных эбонитовых отходов и лома. В таких случаях практикуют изготовление специальных эбонито­вых пластин и последующий размол их. Эбонитовую пыль изготов­ляют из ненаполненных вулканизатов мягкой резины путем раз­мола их, добавления серы и последующей вулканизации до обра­зования эбонита. Этот же путь позволяет получить низшие сорта эбонита из регенерата или из старой резины.

Асбесто-резиновые изделия. Известен ряд твердых изделий, получаемых на базе каучуковых смесей, но отличающихся от эбо­нита значительным содержанием волокнистого минерала наполни­теля-асбеста.

Пластины с волокнистым наполнителем. Паронит — листовой материал, применяемый для изготовления прокла­док для уплотнений в среде перегретого и насыщенного пара, го­рячего воздуха и газов, щелочных растворов, слабых кислот, ам­миака, масел и погонов нефти. Паронит (ГОСТ 481—58) состоит из 60—70% асбестового волокна, 12—15% каучука, 15—18% ми­неральных наполнителей и 1,5—2,0%  серы.

Для прокладок применяют также паронит марки Л, изготов­ляемый из асбеста, латексного каучука и наполнителей. Для при­готовления паронита (резинопаронита) в клеемешалке готовят клей из каучука и бензина, а затем добавляют каолин, красящие вещества, серу и, наконец, асбест. Полученная густая паста обра­батывается на так называемых иттовых вальцах, у которых диа­метр заднего валка значительно больше, чем диаметр переднего.

Задний валок обогревается паром, передний охлаждается. Рези­новая паста постепенно покрывает задний валок и, по мере испаре­ния бензина, уплотняется на нем. Вальцованную пластину срезают в форме листа с заднего валка. Толстые листы паронита получают из тонких путем склейки и дополнительной прессовки в гидравли­ческом прессе.

Электронит — листовой материал, изготовляемый из асбесто­вого волокна и синтетического каучука, применяется для тепло­стойких электроизоляционных прокладок.

Тормозные асбестовые накладки применяются для обеспечения необходимой силы трения при торможении автомобилей, автобу­сов и тракторов, а также для удержания машин на месте во время стоянок. Такие накладки изготовляют из смесей, содержащих асбест, каучук и пластические массы.

Асбоцементные плитки для полов промышленных сооружений относятся к числу многих изделий, изготовляемых на основе отхо­дов старой резины. Им свойственны значительная химическая стой­кость и высокая износостойкость, превышающая истираемость мет­лахских плиток.