9. Армирующие материалы

Многие резиновые изделия являются многослойными резинотканевыми или резинометаллическими. В таких изделиях в качестве арматуры, воспринимающей основную нагрузку и обеспечивающей прочность, жесткость и каркасность изделий, используются текстильные и металлические материалы.

Текстильные армирующие материалы могут применяться в виде тканей, шнуров и отдельных нитей, изготовленных из хлопчатобумажных, вискозных, полиамидных, полиэфирных, стеклянных волокон.

Из любых волокон сначала образуются нити первого кручения или стренги, из которых скручивают нити второго кручения. Эти нити могут иметь разную толщину и прочность, и при изготовлении тканей выполняют функции основы и утка. Нити основы, предназначенные для восприятия нагрузки, более прочны, чем нити утка, которые предотвращают «рассыпание» нитей основы и несут иногда нагрузку. В соответствии с этим различают ткани кордные (имеют редкий малопрочный уток) и полотняного или саржевого переплетения (имеют примерно равнопрочные основу и уток).

Шнуры получаются при большом числе скруток в первом и втором кручении и имеют повышенную прочность. Иногда используют моноволокно, внешне эквивалентное леске.

Кордные ткани применяются в производстве шин, транспортерных лент, ремней и др. и изготавливаются из вискозных, полиамидных и полиэфирных волокон.

Вискозный корд вырабатывается из вискозных нитей основы и хлопчатобумажного утка (марки 17В, 22В, где В – вискозная ткань, 17 и 22 – разрывная прочность в 170 и 220 Н), имеет высокий модуль упругости, но недостаточную прочность, которая существенно уменьшается при увеличении влажности. Для увеличения прочности связи с резиной вискозный корд подвергают пропитке составами на основе латексов с функциональными группами, например карбоксилатных, и фенолформальдегидных смол.

Полиамидный корд изготавливают из волокон двух типов – капрона и анида. Капрон (поликапроамид) – полимер капролактама структуры

[-NHCO(CH₂)₅-]n,

который называют также найлон-6 или полиамид-6, где цифра 6 – это число атомов углерода в исходном мономере. При поликонденсации адипиновой кислоты и гексаметилендиамина получают полимер структуры

[-NHCO(CH₂)₄CO-NH(CH₂)₆-]n,

который называют анид, найлон-6,6 или полиамид-6,6, где цифры указывают на число атомов углерода в обоих мономерах.

На отечественных заводах преимущественно применяют капроновый корд нескольких типов: 12КТ, 23КНТС 25КНТС, 30КНТС и др., где числа означают разрывную прочность нити основы, К – капроновая ткань, Н – непромытая ткань, Т – кань, способная подвергаться термовытяжке, С – капроновая нить содержит стабилизатор. Уточная нить в капроновом корде хлопчатобумажная.

Полиамидные нити имеют плохую адгезию к резиновым смесям, поэтому корд обязательно пропитывают, также как и вискозный. Другим недостатком полиамидных кордов является повышенное удлинение при разрыве (до 22-29%), что приводит к разнашиванию шин при эксплуатации (увеличение в размерах, появление вмятин). Для снижения удлинения нитей в процессе эксплуатации полиамидный корд подвергается термовытяжке (нагрузка на нить 32-64 Н в течение 20 с) и стабилизации (нагрузка 8-16 Н, в течение 20 с) при 190˚С с последующей термофиксацией, т.е. остыванием под натяжением. При такой обработке в нитях происходит необратимая ориентация кристаллитов, способствующая уменьшению разнашиваемости корда.

Анидный корд (типы 13А и 23А, где А – анидная ткань, 13 и 23 - разрывная прочность нитей основы, Н)) по сравнению с капроновым более теплостоек и меньше разнашивается, поэтому более предпочтителен при изготовлении грузовых и крупногабаритных шин.

Полиэфирный корд вырабатывается из полиэфирного волокна (лавсан, терилен), являющегося продуктом поликонденсации терефталевой кислоты и этиленгликоля общей формулы

[-O(CH₂)₂-OOC-C₆H₄-CO-]n.

По сравнению с полиамидным кордом он обладает более высокими модулями, термостойкостью и влагостойкостью и не требует термовытяжки. Однако ввиду гидрофобности нитей он плохо пропитывается обычными водными адгезивами и требует специальных способов крепления, например составами на основе изоцианатов.

Кроме корда в производстве резиновых изделий используются хлопчатобумажные ткани полотняного переплетения, такие как чефер, бязь, доместик, миткаль и др.

В производстве используются и металлические армирующие материалы, это стальная арматура в виде металлокорда в производстве покрышек, в виде отдельных проволок для изготовления бортовых колец покрышек и навивки рукавов, в виде закладных деталей при изготовлении резино-металлических изделий. В большинстве случаев стальная арматура для повышения прочности связи с резиной латунируется (входящая в состав латуни медь может образовывать сульфиды, т.е. образуется химическая связь с вулканизатом). Во всех других случаях металлическая арматура обезжиривается, подшлифовывается и иногда промазывается клеями.