Для чего используют шины
Медицинские шины, разновидности и использование
Типология шин для переломов 
Наиболее часто в лечебных учреждениях используются бандажи, соответствующие определенным стандартам. Существует несколько разновидностей травмотологических приспособлений, которые могу быть использованы при фиксации и лечении переломов.
Медицинские шины используются, как правило, в процессе терапии абрупций костей верхних и нижних конечностей.
В «походных» условиях в качестве бандажа из подручного материала можно использовать любой плоский и твердый предмет подходящих размеров, например дощечку, в школе можно использовать большую классную линейку и тому подобные предметы. Но это лишь временное решение, которое позволит обеспечить транспортировку больного в травматологическое отделение.
Бандажи или фиксирующие аппараты заводского изготовления могут различаться по материалу изготовления, степени жесткости, типу и размеру несущего каркаса.
В качестве универсальных фиксирующих устройств применяются шины-протезы. Они не только обеспечивают надежную фиксацию места повреждения, но и помогают исправлять кости при сращивании. Они справляются не только с повреждениями костных тканей конечностей, но и с переломами ребер, ключицы.
При необходимости обеспечения иммобилизации для транспортировки больного существует несколько вариантов бандажей:
Применение различных видов шин
Приведем примеры использования различных видов медицинских бандажей, от самых простых, к более сложным.
Шина Крамера (проволочный бандаж)
При вероятности возникновения смещения кости друг относительно друга в области повреждения, с успехом применятся данный простейший вид. Надежная фиксация обеспечивается благодаря наличию специальной решетки, изготовленной из тонкой проволоки. Проволочные элементы составляют каркас устройства, а снаружи оно обмотано толстым слоем ткани или марли. Такая модель бандажа не обладает гибкостью, но может иметь различные формы, благодаря которым обеспечивается комфорт для пострадавшего.
Шейный бандаж (воротник)
Еще это устройство называют аппаратом Шанца. Служит она для фиксации позвонков шейного отдела, подвергшихся травмирующему воздействию или смещению в различных плоскостях.
Устройство имеет достаточно мягкую фиксацию, так как шея больного должна сохранять определенную степень свободы и подвижности.
Любопытно, что подобные аппараты достаточно широко используются как ортопедическое средство для лечения не только переломов, но и остеохондроза и других шейных заболеваний.
Шейные бандажи различаются размерами, жесткостью, наличием или отсутствием механизма, позволяющего сгибать и разгибать шею.
Бедренная шина Дитерихса
Как понятно из названия, данное устройство накладывается на нижние конечности. Чаще всего это первый бандаж, накладываемый на месте происшествия.
Наложение шины Дитерихса показано при открытом переломе бедренной кости, коленного сустава, повреждении тазобедренного сустава.
Конструкцию Дитерихса отличает простота изготовления и использования: её элементы изготовлены из дерева, а справиться с устройством сможет любой человек.
Пневматический медицинский бандаж
Представляет собой надувную герметичную камеру, в полость которой помещается и фиксируется поврежденная конечность.
Внутрь нагнетается воздух, конечность быстро, надежно и жестко фиксируется, благодаря этим особенностям пневматическая травматологическая шина широко используется в медицине катастроф и на скорой помощи.
Также устройство успешно применяется ортопедами для терапии и профилактики некоторых патологий опорно-двигательного аппарата.
Стоматологическая область
Медицинские шины применяются не только при лечении повреждений конечностей и рёбер, но и при различных повреждениях в челюстно-лицевой области.
В этой области имеется огромное разнообразие устройств и приспособлений, которые условно можно именовать общим термином.
Самые известные и популярные модели для лечения повреждений челюстной кости, это шина Ванкевича и модель Вайсенфлю. Остановимся подробнее на описании каждой из этих моделей.
Модель Ванкевича служит для решения проблем, вызванных переломом нижней челюсти. Конструктивно она достаточно проста, благодаря чему её стоимость невелика. Такой аппарат может быть использован для фиксации отломков нижней челюсти. Она представляет собой широкую пластину, фиксируемую на нижней челюсти благодаря штифтам, которые крепятся к верхней челюсти. Верхняя часть устройства может иметь различный вид, это зависит от наличия или отсутствия в челюсти зубов.
Особенности модели Вайсенфлю заключаются вопервых в том, что она позволяет фиксировать лишь передние зубы, устанавливается не на всю челюсть, а только на её переднюю часть. Конечно это съёмное устройство, также как и предыдущее, снабжено штифтами. Во-вторых, модель челюстного бандажа, разработанная Вайсенфлю, применяется на челюстях, имеющих не поврежденные зубы, зубные протезы или коронки.
Зубные фиксирующие аппараты – отдельный вид
В современной стоматологии широкое применение нашли съемные протезные шины. Они фиксируются на нужном участке, прижимая каждый зуб, направляя его в нужную сторону и с нужным усилием. Однако самым распространенным вариантом в ортодонтии является пластиковая накладка, которая фиксирует проблемный участок.
Резины. Состав, свойства, применение резины
Резина – пластмассы с редкосетчатой структурой, в которых связующим выступает полимер, находящейся в высокопластическом состоянии.
В резине связующим являются натуральные (НК) или синтетические (СК) каучуки.
На рис. 1 и 2 показаны область применения каучуков и получаемые изделия.
Рис. 1 Применение каучуков
Рис. 2 Изделия, где используются каучуки
Каучуку присуща высокая пластичность, обусловленная особенностью строения их молекул. Линейные и слаборазветвлённые молекулы каучуков имеют зигзагообразную или спиралевидную конфигурацию и отличаются большой гибкостью (рис. 3, верхний). Чистый каучук ползёт при комнатной температуре и особенно при повышенной, хорошо растворяется в органических растворителях. Такой каучук не может использоваться в готовых изделиях. Для повышения упругих и других физико-механических свойств в каучуке формируют редкосетчатую молекулярную структуру. Это осуществляют вулканизацией – путём введения в каучук химических веществ – вулканизаторов, образующих поперечные химические связи между звеньями макромолекул каучука (рис. 3, нижний). В зависимости от числа возникших при вулканизации поперечных связей получают резины различной твёрдости – мягкие, средней твёрдости, твёрдые.
Рис. 3 Структуры каучука и резины
Механические свойства резины определяют по результатам испытаний на растяжение и на твёрдость. При вдавливании тупой иглы или стального шарика диаметром 5 мм по значению измеренной деформации оценивают твёрдость (рис. 4).
Рис. 4 Определение твёрдости резины протектора
При испытании на растяжение определяют прочность Ϭz (МПа), относительное удлинение в момент разрыва εz (%) и остаточное относительное удлинение Ѳz (%) (рис. 5).
Рис. 5 Лабораторная установка для проведения механических испытаний резины
Для оценки морозостойкости резин используют коэффициент Км, равный отношению удлинения δм образца при температуре замораживания к удлинению δо при комнатной температуре.
Состав резины
Резины являются сложной смесью различных ингредиентов, каждый из которых выполняет определённую роль в формировании её свойств (рис. 6). Основу резины составляет каучук. Основным вулканизирующим веществом является сера.
Рис. 6 Компоненты, которые входят в состав резины
Вулканизирующие вещества (сера, оксиды цинка или магния) непосредственно участвуют в образовании поперечных связей между макромолекулами. Их содержание в резине может быть от 7 до 30 %.
Наполнители по воздействию на каучуки подразделяют на активные, которые повышают твёрдость и прочность резины и тем самым увеличивают её сопротивление к изнашиванию и инертные, которые вводят в состав резин в целях их удешевления.
Пластификаторы присутствия в составе резин (8 – 30%), облегчают их переработку, увеличивают эластичность и морозостойкость.
Противостарители замедляют процесс старения резин, препятствуют присоединению кислорода. Кислород способствует разрыву макромолекул каучука, что приводит к потере эластичности, хрупкости и появлению сетки трещин на поверхности.
Красители выполняют не только декоративные функции, но и задерживают световое старение, поглощая коротковолновую часть света. Наибольшее распространение получили сорта натурального каучука янтарного цвета и светлого тона.
Обычно приняты классификация и наименование каучуков синтетических по мономерам, использованным для их получения (изопреновые, бутадиеновые, бутадиен-стирольные и т.п.), или по характерной группировке (атомам) в основной цепи или боковых группах (напр., полисульфидные, уретановые, кремнийорг), фторкаучуки.
Каучуки синтетические подразделяют также по другим признакам, например, по содержанию наполнителей – на ненаполненные и наполненные каучуки, по молекулярной массе (консистенции) и выпускной форме – на твердые, жидкие и порошкообразные.
Получение и применение каучуков
Более широкое применение в производстве резин получили синтетические каучуки, отличающиеся разнообразием свойств. Синтетические каучуки получают из спирта, нефти, попутных газов нефтедобычи, природного газа и т.д. (рис. 7).
Рис. 7 Схема получения синтетических каучуков
СКБ – бутадиеновый каучук, чаще идёт на изготовление специальных резин (рис. 8).
Рис. 8 Уплотнители — упругие прокладки трубчатого или иного сечения
Рис. 9 Изделия из каучука СКС
СКИ – изопреновый каучук. Промышленностью выпускается каучуки СКИ-3 – для изготовления шин, амортизаторов; СУИ-3Д – для производства электроизоляционных резин; СКИ-3В – для вакуумной техники (рис. 10).
Рис. 10 Вакуумный выключатель-прерыватель (а), электрозащитные перчатки (б)
СКН – бутадиеннитрильный каучук. В зависимости от содержания нитрила акриловой кислоты бутадиеннитрильные каучуки разделяют на марки СКН-18, СКН-26, СКН-40. Они стойки в бензине и нефтяных маслах. На основе СКН производят резины для топленных и масляных шлангов, прокладок и уплотнителей мягких топливных баков (рис. 11).
Рис. 11 Масляные шланги и уплотнители топливных баков
Рис. 12 Уплотняющая прокладка и изоляция электрических кабелей
Технология формообразования деталей из резины
Из сырой резины методами прессования и литья под давлением изготавливают детали требуемой формы и размеров. Каждый метод имеет только ему присущие технологические возможности и применяется для изготовления определённого вида деталей.
Прессование. Детали из сырой резины формуют в специальных прессформах на гидравлических прессах под давлением 5 – 10 МПа (рис. 13).
Рис. 13 Гидравлический пресс и готовые изделия
В том случае, если прессование проходило в холодном состоянии, отформованное изделие затем подвергают вулканизации. При горячем прессовании одновременно с формовкой протекает вулканизация. Методом прессования изготавливают уплотнительные кольца, муфты, клиновые ремни.
Литьё под давлением. При этом более прогрессивном методе форму заполняют предварительно разогретой пластичной сырой резиновой смесью под давлением 30 – 150 МПа. Резиновая смесь приобретает форму, соответствующую рабочей полости пресс-формы. Прочность резиновых изделий увеличивается при армировании их стенок проволокой, сеткой, капроновой или стеклянной нитью (рис. 14).
Рис. 14 Резиновые изделия с увеличенной прочностью
Сложные изделия – автопокрышки, гибкие бронированные шланги и рукава – получают последовательно. Сначала наматывают на полый металлический стержень слои резины, затем изолирующие и армирующие материалы (рис. 15).
Рис. 15 Бронированные шланги и устройство автопокрышки
Сборку этих изделий выполняют на специальных дорновых станках (рис. 16).
Рис. 16 Один из разновидностей дорновых станков литья под давлением резины
Вулканизация. В результате вулканизации – завершающей операции технологического процесса – формируются физико-механические свойства резины. Горячую вулканизацию проводят в котлах, вулканизационных прессах, пресс-автоматах (рис. 17), машинах и вулканизационных аппаратах непрерывного действия под давлением при строгом температурном режиме в пределах 130 – 150 о С. Вулканизационной средой могут быть горячий воздух, водяной пар, горячая вода, расплав соли. Основной параметр вулканизации – время – определяется составом сырой резины, температурой вулканизации, формой изделий, природой вулканизационной среды и способом нагрева.
Вулканизацию можно проводить и при комнатной температуре (рис. 18). в этом случае сера отсутствует в составе сырой резины, а изделие обрабатывают в растворе или парах дихлорида серы или в атмосфере сернистого газа.
Рис. 17 Пресс-автомат и котёл для вулканизации резины
Рис. 18 Вулканизация (ремонт) шин при комнатной температуре
В результате вулканизации увеличиваются прочность и упругость резины, сопротвление старению, действию различных органических растворителей, изменяются электроизоляционные свойства.
На фото 1 и 2 показано сборочное оборудование Нижнекамского завода и цех вулканизации шин ЦМК (цельнометаллокордных покрышек).
Главное преимущество цельнометаллокордных покрышек — возможность их двукратного восстановления путем наварки протектора. Это позволяет в конечном итоге удвоить срок их службы и довести до 500 тыс. км пробега. Помимо ресурсосбережения достигается значительный экологический эффект — вдобавок к уменьшению выхлопных газов сокращаются и отходы в виде изношенных покрышек.
Резина. Виды и свойства. Плюсы и минусы. Применение и особенности
Резина – эластичный материал, получаемый вследствие вулканизации каучука с добавлением активатора, обычно серы. В основном используется для изготовления автомобильных шин, камер, мячей, спортивных снарядов, лодок, шлангов.
История появления
Изначально резина изготавливалась исключительно из натурального каучука. Это сок гевеи, произрастающей в Южной Америки. С древних пор его использовали индейские племена для изготовления мячей, а также непромокаемых чулок. На территорию Европы каучук попал только в первой половине 18 века. Исследовав его качества, тогдашние промышленники придумали использовать получаемую из него массу только для изготовления ластиков для стирания карандаша.
Вся проблема в том, что эластичный каучук после обработки становился твердым. Лишь в 1823 году был найден способ и пропорции компонентов, при котором он сохранял эластичность. Тогда примитивную резину начали применять для пропитки тканей с целью обеспечения их водонепроницаемости.
Полноценную же резину впервые получили лишь 1839 году, когда была разработана технология вулканизации. Новый материал сразу получил признание и начал использоваться для изготовления уплотнителей и изоляции.
Состав резины
Для производства резины требуется провести полимеризацию каучука, но не просто нагревом, а с добавлением серы. Создаваемая ею среда позволяет сделать вулканизацию, благодаря чему масса становится не твердой, а эластичной.
Вещество, полученное этим способом, уже является резиной, но с совершенно не такой, какой ее знают сейчас. Она имеет мутный сложно определяемый цвет, сильно подвержена эффекту старения и обладает многими другими недостатками. Для ее улучшения первоначальный состав был усовершенствован.
Сейчас в него входит:
Регенерат – это вторсырье. В состав практически всей резины, кроме высококачественной медицинской и подобной ей, входят уже отработанные резиновые изделия. Их наличие снижает необходимую концентрацию каучука, который является самым дорогостоящим компонентом состава.
В качестве вулканизирующего вещества обычно применяется сера. Она включается в 1-35%. Причем от ее количества зависит уровень эластичности. У самой тягучей ее всего 1-4%. Процесс вулканизации достаточно продолжителен. Чтобы его ускорить, используются добавки, обычно каптакс или окись свинца. Их нужно совсем немного 0,5-2%. Причем они не только работают как ускорители, но и уменьшают температуру вулканизации.
Современная резина не является чистым вулканизированным каучуком. В ее состав входят различные наполнители, доля которых может доходить до 80%. От того какой из них применяется, зависят качества резины.
Всего используется 3 типа наполнителей:
В качестве активного применяется сажа или свинцовые белила. Такие наполнители укрепляют резину, делают ее более прочной, но при этом в некоторой мере позволяют ей сохранить эластичность. С ними она становится более прочной на разрыв и истирание. Автомобильные покрышки являются ярким примером резины, которая изготовлена на основании сажи.
К неактивным наполнителям для резины можно отнести тальк и мел. С ними получается менее прочный и стойкий материал, но более дешевый. Талька и мела много, их несложно добыть, намного проще, чем производить сажу. Такой наполнитель просто увеличивает объем резины.
Специальные наполнители это каолин и асбест. С ними резина приобретает нехарактерные для себя свойства, такие как температурная или химическая стойкость. Применение в качестве наполнителя диатомита делает ее улучшенным электроизолятором.
Размягчители в составе резины как понятно из названия делают ее более мягкой. Это дает характерную упругость, гибкость. Противостарители же снижают склонность материала к эффекту старения. С ними растрескивание резины со временем проявляется в меньшей мере.
Где используется резина
Применение резины получило широкое распространение благодаря ее упругости, долговечности, устойчивости отдельных ее видов к воздействию масла, бензина. Даже в обычном легковом автомобиле используется 200 видов резиновых деталей. Это шланги, приводные ремни, манжеты, втулки и т.д.
Из резины производят десятки тысяч наименований продукции. Большая доля этого сырья идет на изготовление автомобильных шин. Из нее делают коврики, тротуарную плитку, жгуты, транспортировочные ленты и т.д.
Виды резины
Изменяя соотношение компонентов, а также видов каучука и наполнителя, можно получать совершенно разные по своим качествам типы резины. Одни ее образцы отличаются великолепной тягучестью и упругостью, другие жесткостью, температурной устойчивостью, стойкостью к истиранию.
Таким образом, различают много видов резины, которые можно разделить на несколько объединенных групп:
Армированной называют резину, внутри которой имеются армирующие включения. Это может быть металлическая сетка, спираль, трос, нитка. Сталь обычно покрывается тонким слоем латуни, что обеспечивает ее устойчивость к коррозии. Армирующее включение размещается в массе, которая еще не является резиной, и поддается вулканизации. После срабатывания серы в условиях высокой температуры и происходит надежное закрепление сетки, проволоки и т.д. Обычно армированными делают резиновые изделия, такие как шины, ремни, ленты транспортеров, трубы высокого давления и т.п. Также армируют и рулонную резину, но обычно ниткой или проволокой, так как они позволяют сохранить хорошую гибкость.
Пористая резина имеет внутри небольшие поры. Это достигается за счет свойства каучука абсорбировать на себе пузырьки газа. Для изготовления данной резины через подготовленную массу пропускают газ, который задерживается в ее толще. Для этого необходимо включение большего количества каучука, размягчителей и меньшего наполнителей. Пористая резина бывает губчатая и однородная. У первой поры получаются крупными и открытыми. У однородной они представляют собой внутренние закрытые ячейки. Пористую резину используют при изготовлении амортизаторов, прокладок, в частности уплотнителей для окон. Она отличается высокой мягкостью, отлично заполняет неровности при сжатии. Кроме этого пористость снижает вес резины, уменьшает теплопроводность.
Для твердой резины характерно присутствие большого количества серы при вулканизации. За счет этого происходит ее отвердевание. Одним из ее видов выступает эбонит. Он отличается высокой прочностью и жесткостью, благодаря чему может применяться для изготовления корпусов электроприборов вместо пластика. Эбонит меньше подвержен растрескиванию при ударах или понижении температуры, при этом обладает лучшей электроизоляцией. Для твердой резины характерна большая масса. Так, эбонит имеет плотность в среднем 1300 кг/м³.
Мягкие резины занимают основной ассортимент всей продукции производимой из каучука. Они имеют различную степень эластичности и упругости. Из них делают прокладки, медицинские жгуты, мембраны, манжеты и т.д.
Свойства резины
Для резины характерны уникальные качества, которых лишены прочие материалы. В связи с этим она и получила столь высокое значение.
К ее главным свойствам относят:
Резина является непроницаемым материалом для воды, газов. Не удивительно, что из нее делают водонепроницаемые сапоги, перчатки. Но нужно отметить, что большинство видов резины все же могут пропустить сквозь себя агрессивные жидкости если будут с ними долго контактировать. Те просто ее растворят. Так, зачастую она боится бензина, масла. Но в целом ее химическая стойкость более чем высокая.
Материал выступает отличным электроизолятором. Именно поэтому защитные перчатки для электриков делают из резины. Кроме этого самая лучшая изоляция для гибких проводов также изготавливается из нее. Резину используют для получения уплотнителей на окна, так как она обладает низкой теплопроводностью, особенно если имеет пористую структуру.
Важные недостатки резины:
Под воздействием высоких температур резина начинает сильно размягчаться, приобретает текучесть. В холод она наоборот затвердевает, от чего ее упругость снижается. В таких условиях ее действительно можно разорвать, приложив усилие, которое она с легкостью переносит при нормальной температуре.
Для резины характерным является эффект старения. Она теряет свои качества под воздействием света, воздуха, тепла, особенно бензина и масла. Это проявляется растрескиванием, появлением белесого цвета, потерей упругости. Для решения этой проблемы в ее состав добавляют различные добавки. Чем их больше и они лучше, тем меньше проявляется эффект старения. Большинство видов резиновых изделий без проблем служат десятки лет, так что эта проблема почти решена.