материалы получаемые путем вулканизации каучука что это
Резина (продукт вулканизации каучука)
Рези́на (от лат. resina «смола») — эластичный материал, получаемый вулканизацией каучука. По степени вулканизации Резины разделяются на мягкие (1-3% серы), полутвердые и твердые (30% серы) (эбонит).
Применение
Резина используется в производстве автомобильных шин и резино-технических изделий
Изделия из резины в промышленности (производстве).
Для получения прорезиненных тканей берут льняную или бумажную ткань и резиновый клей, представляющий резиновую смесь, растворенную в бензине или бензоле. Клей тщательно и равномерно размазывают и впрессовывают в ткань; после просушки и испарения растворителя получают прорезиненую ткань. Для изготовления прокладочного материала, способного выдерживать высокие температуры, применяют паронит, представляющий резиновую смесь, в которую введено асбестовое волокно. Такую смесь смешивают с бензином, пропускают через вальцы и вулканизируют в виде листов толщиной от 0,2 до 6 мм. Для получения резиновых трубок резину пропускают через шприц-машину, где сильно разогретая (до 100-110°) смесь продавливается через головку необходимого диаметра. В результате получают трубку, которую подвергают вулканизации. Изготовление дюритовых рукавов происходит следующим образом: из каландрированной резины вырезают полосы и накладывают их на металлический сердечник, у которого наружный диаметр равен внутреннему диаметру рукава. Края полос смазывают резиновым клеем и прикатывают роликом, затем накладывают один или несколько слоев ткани и промазывают их резиновым клеем, а сверху накладывают слой резины. После этого собранный рукав подвергают вулканизации. Автомобильные камеры изготовляют из резиновых труб, шприцованных или склеенных вдоль камеры. Существует два способа изготовления камер: формовый и дорновый. Дорновые камеры вулканизируют на металлических или изогнутых дорнах. Эти камеры имеют одн или два поперечных стыка. После стыкования, камеры в месте стыка подвергают вулканизации. При формовом способе, камеры вулканизируют в индивидуальных вулканизаторах, снабженных автоматическим регулятором температурыю Чтобы избежать склеевания стенок, внутрь камеры вводят тальк. Автомобильные покрышки собирают на специальных станках из нескольких слоев особой ткани (корд), покрытой резиновым слоем. Тканевый каркас, т.е. скелет шины, тщательно прикатывают, а кромки слоев ткани заворачивают. Снаружи каркас покрывают в беговой части толстым слоем резины, называемым протектором, а на боковины накладывают более тонкий слой резны. Подготовленную таким образом шину подвергают вулканизации.
Хранение резиновых изделий.
При хранении резины необходимо соблюдать следующие условия:
1. Температура воздуха не должна быть ниже 5° и не превышать 15°; влажность 40-60%.
2. Отсутствие дневного света, для чего окна следует замазывать желтой или красной краской, не пропускающей ультрафиолетовых лучей.
3. Резиновые изделия должны лежать на деревянных стеллажах, которые должны быть расположены от отопительных приборов на расстоянии не менее 1 м.
4. Резиновые изделия должны быть обернуты бумагой или тканью и уложены в коробки; рукава необходимо растянуть, но не оставлять в мотках. Покрышки нельзя складывать стопкой; их рекомендуют ставить на протекторную часть в ряд на стеллажах.
Вулканизация каучука
Вулканизация каучука
Вулканизация каучука — это процесс химической обработки каучука, который включает применение химических веществ — обычно серы — для изменения физических свойств каучука. В своем естественном состоянии каучук обладает многочисленными привлекательными качествами, включая стойкость к ржавчине, коррозии и плесени. Но каучук очень мягкий и эластичный материал, что может ограничивать его применение в определенных условиях. Это привело к тому, что компании-производители резинотехнических изделий используют процесс вулканизации каучука для решения этой проблемы. При этом повышаются прочностные характеристики каучука, его твёрдость и эластичность, снижаются пластические свойства, степень набухания и растворимость в органических растворителях.
История вулканизации
Вулканизация была изобретена Чарльзом Гудьиром (Charles Goodyear) в 1839 году. В своем патенте Гудьир описал процесс использования химических веществ для изменения физических свойств каучука. Гудьир также писал об использовании дополнительных химикатов для ускорения процесса вулканизации при более низких температурах. Эти дополнительные химические вещества, известные как ускорители, часто включают углерод или цинк.
Вулканизация каучука: что нужно знать
Вулканизация обычно включает применение серы. Десятый самый распространенный элемент во вселенной, сера изменяет физические свойства натурального, а также синтетического каучука. Во время процесса вулканизации каучук и сера вместе с другими химическими веществами нагреваются до температуры от 130 до 180 градусов по Цельсию в пресс-форме. Сочетание тепла и химических элементов заставляет каучук стягиваться и затвердевать, при этом происходит сшивание молекул каучука в единую пространственную сетку.
Хотя сера является самым распространенным вулканизующим агентом, существуют и другие химические вещества, которые могут использоваться в процессе вулканизации:
Процессу вулканизации подвергаются бесчисленные резиновые и резинотехнические изделия, в том числе уплотнительные кольца, прокладки, манжеты и даже шины.
Влияние вулканизации на резину
Вулканизация изменяет физические свойства резины, заставляя ее сжиматься. Конечно, существуют механические методы, которые также могут заставить резину сжаться. Разница с вулканизацией, однако, заключается в том, что она сохраняет первоначальную структуру каучука. Когда происходит вулканизация каучука, он сжимается, но при этом, сохраняя свою первоначальную структуру. Вулканизация, по существу, уменьшает размер каучука без деформации или изменения его структуры.
В дополнение к изменению размера каучука при сохранении структуры, вулканизация также защищает резину от будущей деформации. По мере сжатия резина затвердевает и становится менее уязвимой для деформации. Конечно она может деформироваться при воздействии достаточного усилия, но вулканизированная резина не будет деформироваться так же легко, как обычная невулканизированная резина.
Резина также становится более твердой при вулканизации, что впоследствии увеличивает ее прочность на разрыв и снижает риск физического повреждения.
В отличие от термопластичных химических процессов, эффекты вулканизации являются постоянными. После вулканизации резинового материала или изделия, этот процесс нельзя повернуть вспять.
Вулканизация
Полезное
Смотреть что такое «Вулканизация» в других словарях:
вулканизация — вулканизирование, вулканизование, скорчинг Словарь русских синонимов. вулканизация сущ., кол во синонимов: 8 • вулканизирование (2) • … Словарь синонимов
ВУЛКАНИЗАЦИЯ — ВУЛКАНИЗАЦИЯ, превращение каучука в резину, осуществляемое с участием вулканизующих агентов (например, серы, органических пероксидов) или при облучении ионизирующим излучением … Современная энциклопедия
ВУЛКАНИЗАЦИЯ — превращение каучука в резину, осуществляемое с участием т. н. вулканизующих агентов (напр., серы, органических пероксидов, некоторых синтетических смол) или под действием ионизирующей радиации. В результате вулканизации повышаются прочность,… … Большой Энциклопедический словарь
ВУЛКАНИЗАЦИЯ — ВУЛКАНИЗАЦИЯ, химический процесс, разработанный в 1839 г. Чарльзом Гудьиром и служащий для повышения износостойкости и упругости резины путем нагревания серы или ее соединений вместе с натуральной или синтетической резиной. Уже в 1845 г. процесс… … Научно-технический энциклопедический словарь
ВУЛКАНИЗАЦИЯ — ВУЛКАНИЗАЦИЯ, вулканизации, жен. (срн. вулкан) (тех.). Обработка каучука путем нагревания его с серой для придания эластичности и твердости. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 … Толковый словарь Ушакова
ВУЛКАНИЗАЦИЯ — ВУЛКАНИЗАЦИЯ, и, жен. (спец.). Технологический процесс превращения каучука в резину. | прил. вулканизационный, ая, ое. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова
ВУЛКАНИЗАЦИЯ — (Vulcanization) процесс превращения тестообразно пластического, становящегося липким при повышенной температуре и хрупким при охлаждении, сырого каучука в упругое эластичное вещество вулканизированный каучук, известный под названием резины.… … Морской словарь
вулканизация — – технический процесс превращения каучука в резину, используется при заклейке камер с использованием сырой резины. EdwART. Словарь автомобильного жаргона, 2009 … Автомобильный словарь
ВУЛКАНИЗАЦИЯ — (от франц. volcani ser разгорячать), процесс, заключающийся в превращении мягких гуттаперчи и каучука в твердое, упругое, рогообразное состояние. В медицине В. широко распространена при изготовлении каучуковых зубных протезов. Процесс В. состоит… … Большая медицинская энциклопедия
вулканизация — — [http://www.eionet.europa.eu/gemet/alphabetic?langcode=en] EN vulcanisation A chemical reaction of sulfur (or other vulcanizing agent) with rubber or plastic to cause cross linking of the polymer chains; it increases strength and… … Справочник технического переводчика
Вулканизация — ВУЛКАНИЗАЦИЯ, превращение каучука в резину, осуществляемое с участием вулканизующих агентов (например, серы, органических пероксидов) или при облучении ионизирующим излучением. … Иллюстрированный энциклопедический словарь
Вулканизация каучука
Каучук, добываемый в природе, не всегда подходит для изготовления деталей. Это вызвано тем, что его природная эластичность очень низка, и очень зависит от внешней температуры. При температурах близких к 0, каучук становится твердым или при дальнейшем понижении он становится хрупким. При температуре порядка + 30 градусов каучук начинает размягчаться и при дальнейшем нагреве переходит в состояние расплава. При обратном охлаждении своих изначальных свойств он не восстанавливает.
Кроме того природный каучук может быть с легкостью растворен органическими соединениями.
Для закрепления ряда достоинств каучука и устранения его недостатков применяют такой технический прием как вулканизация каучука.
Вулканизация
Вулканизация, так называют один из технологических процессов, применяемых на производстве резины. Во время этого процесса сырой каучук, натурального или искусственного происхождения, становится резиной.
У каучука, прошедшего через вулканизацию, заметно улучшается прочность, химическая стойкость, эластичность, повышается устойчивость к воздействию высоких и низких температур и ряд других технических свойств. Суть этого процесса заключается в следующем – под воздействием высокой температуре и определенного давления происходит связывание линейных макромолекул в единую целое. Эта система носит название вулканизационной сетки.
По окончании процесса вулканизации между макромолекулами создаются поперечные связи. Их количество и структура определяется способом проведения этой операции. Во время этого процесса определенные свойства каучука изменяются не линейно, а с прохождением через определенные точки максимума и минимума. Точка, в которой проявляются оптимальные свойства резины, называется оптимумом вулканизации.
Для обеспечения необходимых эксплуатационных и технических свойств резины в каучук добавляют различные вещества и материалы – сажу, мел, размягчители и пр.
На практике применяют несколько методов вулканизации, но их объединяет одно – обработка сырья вулканизационной серой. В некоторых учебниках и нормативных документах говорится о том, что в качестве вулканизирующих агентов могут быть использованы сернистые соединения, но на самом деле они могут считаться таковыми, только потому, что они содержат в себе серу. Иначе, они могут оказывать влияние вулканизацию ровно, так же как и остальные вещества, которые не содержат соединений серы.
Некоторое время назад, проводились исследования в отношении проведения обработки каучука органическими соединениями и некоторыми веществами, например:
Но проведенные исследования показали, что никакого практической ценности эти вещества в части вулканизации не имеют.
Процесс вулканизации
Процесс вулканизации каучука можно разделить на холодный и горячий. Первый, может быть разделен на два типа. Первый подразумевает использование полухлористой серы. Механизм вулканизации с применением этого вещества выглядит таким образом. Заготовку, выполненную из натурального каучука, размещают в парах этого вещества (S2Cl2) или в ее растворе, выполненный на основе какого-либо растворителя. Растворитель должен отвечать двум требованиям:
Как правило, в качестве растворителя можно использовать сероуглерод, бензин и ряд других. Наличие полухлористой серы в жидкости не дает каучуку растворяться. Суть этого процесса заключается в насыщении каучука этим химикатом.
Чарльз Гудьир изобрел процесс вулканизации каучука
Длительность процесса вулканизации с участием S2Cl2 в результате определяет технические характеристики готового изделия, в том числе эластичность и прочность.
Время вулканизации в 2% — м растворе может составлять несколько секунд или минут. Если процесс будет затянут по времени, то может произойти так называемая перевулканизация, то есть заготовки теряют пластичность и становятся очень хрупкими. Опыт говорит о том, что при толщине изделия порядка одного миллиметра операцию вулканизации можно проводить несколько секунд.
Эта технология вулканизации является оптимальным решением для обработки деталей с тонкой стенкой – трубки, перчатки и пр. Но, в этом случае необходимо строго соблюдать режимы обработки иначе, верхний слой деталей может быть вулканизирован больше, чем внутренние слои.
По окончании операции вулканизации, полученные детали необходимо промыть или водой, или щелочным раствором.
Существует и второй способ холодной вулканизации. Каучуковые заготовки с тонкой стенкой, помещают в атмосферу, насыщенную SO2. Через определенное время, заготовки перемещают в камеру, где закачан H2S (сероводород). Время выдержки заготовок в таких камерах составляет 15 – 25 минут. Этого времени достаточно для завершения вулканизации. Эту технологию с успехом применяют для обработки клееных швов, что придает им высокую прочность.
Специальные каучуки обрабатывают с применением синтетических смол, вулканизация с их использованием не отличается от той, что описана выше.
Горячая вулканизация
Технология такой вулканизации выглядит следующим образом. К отформованной из сырого каучука добавляют определенное количество серы и специальных добавок. Как правило, объем серы должен лежать в диапазоне 5 – 10% конечная цифра определяется исходя из предназначения и твердости будущей детали. Кроме серы, добавляют так называемый роговой каучук (эбонит), содержащий 20 – 50% серы. На следующем этапе происходит формование заготовок из полученного материала и их нагрев, т.е. вулканизация.
Нагрев проводят различными методами. Заготовки помещают в металлические формы или закатывают в ткань. Полученные конструкции укладывают в печь разогретую до 130 – 140 градусов Цельсия. В целях повышения эффективности вулканизации в печи может быть создано избыточное давление.
После вулканизации каучука
Сформированные заготовки могут быть уложены в автоклав, в котором находиться перегретый водяной пар. Либо их помещают в нагреваемый пресс. По сути, этот метод наиболее распространен на практике.
Свойства каучука прошедшего вулканизацию зависят от множества условий. Именно поэтому вулканизацию относят к самым сложным операциям, применяемым в производстве резины. Кроме того, немаловажную роль играет и качество сырья и метод его предварительной обработки. Нельзя забывать и об объеме добавляемой серы, температуры, продолжительность и метод вулканизации. В конце концов, на свойства готового продукта оказывает и наличие примесей разного происхождения. Действительно наличие многих примесей позволяет выполнить правильную вулканизацию.
В последние годы в резиновой промышленности стали использовать ускорители. Эти вещества добавленные в каучуковую смесь ускоряют протекающие процессы, снижают энергозатраты, другими словами эти добавки оптимизируют обработку заготовки.
При реализации горячей вулканизации на воздухе необходимо присутствие свинцовой окиси, кроме того может потребоваться присутствие свинцовых солей в купе с органическими кислотами или с соединениями которые содержат кислотные гидроокислы.
В качестве ускорителей применяют такие вещества как:
Вулканизация, проводимая под воздействием водяного пара может существенно сократиться если использовать такие химические вещества, как щелочи: Са(ОН)2, MgO, NaOH, КОН, или соли Na2CО3, Na2CS3. Кроме того, ускорению процессов поспособствуют соли калия.
Существуют и органические ускорители, это амина, и целая группа соединений, которые не входят в какую-либо группу. Например, это производные от таких веществ как амины, аммиак и ряд других.
На производстве чаще всего применяют дифенилгуанидин, гексаметилентетрамин и многие другие. Не редки случаи, когда для усиления активности ускорителей используют окись цинка.
Кроме добавок и ускорителей не последнюю роль играет и окружающая среда. К примеру, наличие атмосферного воздуха создает неблагоприятные условия для проведения вулканизации при стандартном давлении. Кроме воздуха, отрицательное воздействие оказывают угольный ангидрид и азот. Между тем, аммиак или сероводород оказывают положительной воздействие на процесс вулканизации.
Процедура вулканизации придает каучуку новые свойства и модифицирует существующие. В частности, улучшается его эластичность и пр. контролировать процесс вулканизации можно контролировать, постоянно замеряя изменяемые свойства. Как правило, для этого используют определение усилия на разрыв и растяжение на разрыв. Но эти метод контроля не отличаются точностью и его не применяют.
Резина как продукт вулканизации каучука
Техническая резина – это композиционный материал, содержащий в своем составе до 20 компонентов, обеспечивающих различные свойства этого материала. Резину получают путем вулканизации каучука. Как отмечалось выше, в процессе вулканизации происходит образование макромолекул, обеспечивающие эксплуатационные свойства резины, так обеспечивается высокая прочность резины.
Главное отличие резины от множества других материалов тем, что она обладает способностью к эластичным деформациям, которые могут происходить при разных температурах, начиная от комнатной и заканчивая куда более низкими. Резина значительно превышает каучук по ряду характеристик, например, ее отличает эластичность и прочность, стойкость к температурным перепадам, воздействию агрессивных сред и многое другое.
Цемент для вулканизации
Цемент для вулканизации используют для операции самовулканизации, она может начинаться с 18 градусов и для горячей вулканизации до 150 градусов. Этот цемент не включает в свой состав углеводороды. Существует также цемент типа ОТР, используемый для нанесения на шероховатые поверхности внутри шин, а также на Тип Топ RAD- и PN-пластыри серии OTR с увеличенным временем высыхания. Применение такого цемента позволяет достичь длительных сроков эксплуатации восстановленных шин, применяемых на специальной строительной технике с большим пробегом.
Технология горячей вулканизации шин своими руками
Для выполнения горячей вулканизации покрышки или камеры понадобится пресс. Реакция сварки каучука и детали происходит за определенный период времени. Это время зависит от размера ремонтируемого участка. Опыт показывает, что для устранения повреждения глубиной в 1 мм, при соблюдении заданной температуры, потребуется 4 минуты. То есть для ремонта дефекта глубиной в 3 мм, придется затратить 12 минут чистого времени. Подготовительное время в расчет не принимаем. А между тем выведение вулканизационного устройства в режим, в заисимости от модели может занять порядка 1 часа.
Температура, необходимая для проведения горячей вулканизации лежит в пределах от 140 до 150 градусов Цельсия. Для достижения такой температуры нет необходимости в использовании промышленного оборудования. Для самостоятельного ремонта шин вполне допустимо применение домашних электробытовых приборов, к примеру, утюга.
Устранение дефектов автомобильной покрышки или камеры при помощи устройства для вулканизации – это довольно трудоемкая операция. У него существует множество тонкостей и деталей, и поэтому рассмотрим основные этапы ремонта.
Вулканизатор своими руками
Любое устройство для горячей вулканизации должно содержать два компонента:
Для самостоятельного изготовления вулканизатора могут потребоваться:
Вулканизатор, который изготовлен своими руками, необходимо оснастить его регулятором, который сможет его выключить по достижении рабочей температуры (140-150 градусов Цельсия). Для эффективного прижима можно использовать обыкновенную струбцину.
Разница между натуральным и вулканизированным каучуком
Основное различие между натуральным каучуком и вулканизированным каучуком состоит в том, что натуральный каучук является термопластичным, тогда как вулканизированный каучук является термореактивным.
Натуральный каучук — это каучуковый материал, на основе латекса, который получают из каучуковых деревьев. Необработанный латекс не так полезен, поскольку не обладает нужными свойствами. Чтобы улучшить его свойства, каучук вулканизируют, используя серу или другой подходящий метод. После вулканизации этот каучук называется «резина».
Содержание
Что такое натуральный каучук?
Натуральный каучук — это латекс из каучуковых деревьев, который состоит из смеси полимеров. Сырой латекс липкий и представляет собой млечный сок из коллоидных каучуковых частиц, который образуется в надрезах на коре каучуконосных деревьев (бразильская гевея).
Натуральный каучуковый латекс имеет цис-1,4-полиизопреновый полимер. Молекулярная масса этого полимера составляет от 100000 до 1000000 дальтон. Как правило, 5% сухой массы каучукового латекса составляют другие органические и неорганические материалы, эти органические материалы могут включать белки, жирные кислоты, смолы и т.д., в то время как неорганические материалы включают соли. Однако некоторые другие природные источники каучука содержат транс-1,4-полиизопрен, который является структурным изомером цис-1,4-полиизопрена.
По своим свойствам натуральный каучук является эластомером и термопластичным материалом. Кроме того, этот каучук обладает уникальными химическими и физическими свойствами. Некоторые из этих свойств следующие:
Свойства каучука
Кроме того, неотвержденный каучук полезен для цемента, для изоляции, для фрикционной ленты и т.д. Поскольку натуральный каучук не обладает многими необходимыми свойствами, он имеет меньше применений, чем вулканизированный каучук.
Что такое вулканизированный каучук?
Вулканизированный каучук — это материал, который образуется после вулканизации натурального каучука. Вулканизация проводится для улучшения свойств натурального каучука, таким образом, он приобретает более необходимые свойства (имеющие множество применений). Вулканизация — это процесс образования поперечных связей между полимерными цепями. Таким образом, это процесс затвердевания каучукового материала.
Традиционно обработка натурального каучука серой называется вулканизацией. В настоящее время существуют разные методы вулканизации. Можно сказать, вулканизация как процесс отверждения эластомеров. Это потому, что отверждение относится к упрочнению материалов путем образования поперечных связей. Таким образом, процесс вулканизации помогает увеличить жесткость и долговечность. Как правило, вулканизация необратима.
Химикаты, используемые для вулканизации различными методами, следующие:
Хотя использование серы является наиболее распространенным методом, это медленный процесс и требует большого количества серы. Более того, он требует высоких температур и длительного нагрева. Основными факторами, которые необходимо учитывать при вулканизации, являются время, прошедшее до ее начала (время обжига), скорость вулканизации и степень вулканизации.
В чем разница между натуральным и вулканизированным каучуком?
Натуральный каучук — это латекс каучукового дерева со смесью полимеров, в то время как вулканизированный каучук — это материал, который образуется после вулканизации натурального каучука. Основное различие между натуральным и вулканизированным каучуком заключается в их механических свойствах. То есть, натуральный каучук является термопластичным, тогда как вулканизированный каучук является термореактивным. Кроме того, натуральный каучук образуется в виде млечного коллоида и производится в виде латекса каучуковым деревом в его коре. Вулканизированный каучук представляет собой упрочненный каучук, который содержит поперечные связи между полимерными цепями и производится путем вулканизации.
Заключение — Натуральный каучук против Вулканизированного каучука
Натуральный каучук является природным материалом, в то время как вулканизированный каучук является материалом, который образуется после вулканизации натурального каучука. Основное различие между натуральным каучуком и вулканизированным каучуком заключается в том, что натуральный каучук является термопластичным, тогда как вулканизированный каучук является термореактивным.