Вулканизация резины своими руками: Вулканизация резины в домашних условиях

Вулканизированная резина для шин автомобиля своими руками

Автор: Trip | 2016-01-11

Вулканизированная резина – это такой процесс взаимодействия каучуков с вулканизирующим агентом, при котором происходит сшивание молекул каучука в единую пространственную сетку. Все знают стоимость новых колес для своего автомобиля. И замена даже одного колеса влетает в копеечку, что говорить о замене всех колес.

А ведь нужно ещё менять резину в зависимости от времени года, ведь штраф за резину не по сезону вот-вот вступит в силу. И обычный прокол или порез может хорошо опустошить Ваш кошелек. Так что же делать, если колеса не отслужили свой срок, а неприятность случилась. Выходом послужит вулканизированная резина.

Сравнительно за небольшие деньги можно подлатать ваши колеса, да так, что и не останется и шва. Качество восстановления доходит до того, что дальше такую покрышку продают, как новую. Каучук под действием температуры и реагентов превращается в резину.
Как же вулканизировать резину? По способу обработки резины метод делится на:

1. Горячую вулканизацию.
2. Холодную вулканизацию.

Горячая вулканизация шин

Горячая вулканизация шин представляет собой процесс обработки места повреждения при большой температуре. Для этого требуются каучук и вулканизующие вещество. В составе вулканизующего агента выступают:

• сера;
• пероксиды;
• оксиды металлов;
• соединения аминного типа.

Каучук может быть натуральный или синтетический, с добавлением различных примесей.  Пластичность и эластичность каучука напрямую зависят друг от друга. Пластичность не вулканизованного каучука постепенно снижается при вулканизации, а эластичность возрастает.

Серная вулканизация резины

Чаще всего вулканизация протекает с серой, при температуре 140-160˚С. Происходит скрепление молекул каучука при помощи серы в прочную сетку. Сера служит своеобразным мостиком для соединения молекул каучука. Тем самым обеспечивается надежность стыковки в месте прокола.

Электрическая вулканизация резины

Данный способ доступен в дороге любому автолюбителю, благодаря простому устройству. Это струбцина с нагревательным элементом на одной стороне, подключаемой к аккумулятору. Достаточно приложить заплатку из резины и зажать струбциной, подключив ее к аккумулятору. Этим мер достаточно, что бы добраться до ближайшего автосервиса.

Холодная вулканизация шин

Холодная вулканизация шин не требует нагревательных элементов. Все что нужно это:

1. Обработать, для удаления неровностей верхнего слоя.
2. Обезжирить поверхность.
3. Нанести тонкий слой клея.
4. Прижать заплатку.

Этот способ больше подходит для камеры и для покрышек не является надежным, однако, отдав потом свое колесо для горячей вулканизации, позволит продлить срок ее службы. Важно так же соблюдать правильное давление в шинах автомобиля. Для избежания преждевременного отклеивания заплатки.

0 0 голоса

Рейтинг статьи

Вулканизация: холодная и горячая, эффективность

Шиномонтажные мастерские используют технологию «вулканизация» для восстановления поврежденных шин. Это самый эффективный метод быстро и надежно восстановить шину, сохранив свойства резины. Сама технология предполагает получение резины из каучука. Данным способом можно восстановить колесо при проколе, порезе и т. п.

Содержание

1. Вулканизация шин – описание
2. Горячая вулканизация
3. Холодная вулканизация
4. Эффективность вулканизации
5. Немного истории вулканизации

Вулканизация шин – описание

Вулканизация, с химической точки зрения – процесс, при котором макромолекулы каучука «сшиваются» в трехмерную пространственную сетку редкими поперечными связями. Также можно сказать, что это технологический процесс превращения пластичного каучука в резину. Возможность быстрого и эффективного восстановления применима к большинству изделий резинотехнической промышленности. Но если надувные лодки, бассейны и плавательные круги нуждаются в ремонте по причине неиспользования и ненадлежащего хранения, то шины автомобилей ремонтируются гораздо чаще. Это связано с большими нагрузками, приходящимися на них.

Вулканизация шин – современный процесс, позволяющий резко снизить затраты на обслуживание колес автомобиля в случае их повреждения.

Прошло то время, когда поврежденные шины из-за невозможности ремонта массово выбрасывались на обочину. Рост числа автомобилей привел к соответствующему росту отрасли авторемонта, в том числе и ремонта колес. Экономнее завулканизировать колесо, чем покупать новое.

Вулканизация шин – современный процесс, позволяющий резко снизить затраты на обслуживание колес автомобиля в случае их повреждения

На данный момент есть 2 варианта технологии:

• горячая – каучук обрабатывается под высокой температурой;
• холодная – повреждение восстанавливается посредством заплатки, присоединяющейся особым клеящим составом.

Горячая вулканизация

Процесс горячей вулканизации шин основан на термической обработке места повреждения с добавлением каучука («сырой резины»). Под воздействием высокой температуры резиновые компоненты скрепляются между собой, создавая пластичный монолитный слой.

Проникая в место пореза, термообработанный каучук полностью заполняет пространство, препятствуя проникновению внутрь покрышки грязи и влаги.

Вкратце процесс горячей вулканизации выглядит следующим образом:

• Покрышка демонтируется с диска, место пореза аккуратно обрабатывается фрезой (главное – не повредить корд). Обработанное место дополнительно зачищается и обезжиривается. В место пореза в 2 слоя наносится специальный состав. Просушенный поврежденный участок послойно заполняется «сырой резиной», после чего покрышка отправляется на станок для вулканизации шин. Термообработка производится при температуре 120–140°C. Для дополнительной прочности на внутреннюю часть шины наносится специальная кордовая заплатка. После остывания резины место ремонта дополнительно зачищается фрезой, проводится финишная обработка.

Преимущества горячей вулканизации:

• Цена. Стоимость устранения боковых порезов таких способом ниже, чем покупка новой резины. Надежность. Качественно проведенная вулканизация шин способна сохранить 90% прочности резины. Оперативность ремонта. Ехать с отремонтированным колесом можно сразу после устранения повреждения. Универсальность метода. Выполнять горячую вулканизацию можно при отрицательных температурах зимой, а также в условиях высокой запыленности. Это значит, что при внезапных порезах и отсутствии запаски можно вызвать мобильную шиномонтажку, которая отремонтирует колесо прямо на дороге.

Холодная вулканизация

В наше время воспользоваться этим методом не составляет труда, так как приобрести набор для ремонта можно в каждом магазине авто или вело запчастей. Комплектация такого набора может отличаться, но в каждом есть латки и специальный клей.

Процедура ремонта в этом случае похожа на горячий способ. Также нужно обработать поврежденную поверхность абразивом, удалить резиновую пыль и обезжирить. После высыхания нанести клей на камеру и приклеить заплатку. В этом случае играет роль не продолжительность прижатия, а его сила. Поэтому недостаточно будет просто придавить камнем, необходимо большее усилие.

Холодная вулканизация резины своими руками довольно-таки несложный процесс, который можно выполнить, где бы ни находился

Холодная вулканизация резины своими руками довольно-таки несложный процесс, который можно выполнить, где бы ни находился, если есть специальный набор. Однако сырая резина своими руками в домашних условиях не делается. Для таких работ нужно специальное оборудование.

Основные преимущества холодной вулканизации шин:

• Простота ремонта. Чтобы устранить порез, вам не потребуется специализированное оборудование для вулканизации. Достаточно клея, заплатки и обезжиривающего средства. Возможность оперативного устранения мелких проколов и порезов в дороге. Низкая цена вулканизации (даже в условиях шиномонтажки).
• При ремонте холодной вулканизацией в шиномонтажной мастерской удается достичь повышенной прочности заплатки. Однако даже строгое соблюдение всех технических нюансов и применение качественных составов не даст 100% гарантии того, что на отремонтированном месте впоследствии не возникнет грыжа. Поэтому восстановленное колесо лучше оставить про запас.
• Нормы времени для холодной вулканизации шин варьируются в зависимости от температуры окружающей среды, состава клея, площади пореза и толщины резины. Оптимальная прочность для возможности передвижения достигается за 20–30 минут. Полное схватывание осуществляется приблизительно за 2 суток.

Эффективность вулканизации

Любая новая покрышка однозначно лучше отремонтированной. Даже самый маленький сквозной порез нарушает целостность внутреннего кордового слоя, что ведет к неизбежной потери жесткости.

Ремонт боковых порезов шин горячей вулканизацией (видео процесса можно найти в сети) приближает колесо к его естественной прочности лишь на 90%. Этого вполне достаточно для повседневной эксплуатации отремонтированных покрышек в течение 1–2 сезонов.

Холодная вулканизация с использованием профессиональных клеевых составов и в условиях шиномонтажной мастерской также дает надежный результат. Однако при серьезном повреждении корда данный метод требует разбортовки колеса и установки дополнительной заплатки на внутренней части.

Самым распространенным последствием ремонта шин является возникновение грыжи на месте устраненного повреждения. Она также требуют срочного удаления. При повторном появлении вздутий на боковой поверхности покрышки рекомендуется заменить колесо.

Немного истории вулканизации

Открытие вулканизации, как ни странно, связано не с напряженной исследовательской работой, а с банальной халатностью работы. Один из сотрудников Массачусетской резиновой фабрики случайно уронил ком резины, перемешанной с серой, на раскаленную плиту. Резина обуглилась, но не оплавилась. Произошло это в 1839 году, рабочего звали Чарльзом Гудиером, а потому именно с этого времени ведется отсчет развития вулканизации. В 1844 году появился первый патент, согласно которому каучук следовало подвергать воздействию царской водки и нитрита меди. Процесс получил свое название от имени древнеримского бога огня Вулкана.

Изобретатель нашел собственный режим вулканизации, отметив, что после нее резина становится устойчивой к температурным воздействиям

Изобретатель нашел собственный режим вулканизации, отметив, что после нее резина становится устойчивой к температурным воздействиям. Для этого в химический процесс вовлекается свинец и сера, которые нагреваются до нужной температуры вместе с каучуком. Так получается упругая резина, которая невосприимчива к влиянию солнечных лучей и холода.

В позапрошлом веке для вулканизации использовали только серу, однако со временем к ней стали добавлять немало других веществ, например, сернистый кальций, сернистые щелочи, сернистый мышьяк, свинец, сурьму, цинковые соли, хлористую серу и многие другие вещества с высоким содержанием серы. Вулканизация стала толчком для промышленного производства покрышек. Последнее решение тесто связано с деятельностью англичанина Роберта Томсона, который изобрел «воздушные» колеса в 1846 году и ирландца Джона Данлопа, натянувшим трубку из каучука на велосипедное колесо.

Что такое вулканизация и вулканизированная резина?

Вулканизированная резина намного прочнее традиционной резины. Он может выдерживать большее давление и нагрузку и гораздо более эластичен, поэтому многие производители предпочитают использовать вулканизированный каучук в своем бизнесе. Повышенная прочность и эластичность вулканизированной резины позволяют ей растягиваться в гораздо большей степени, не коробясь и не деформируясь. Вулканизация также означает, что резина лучше защищена от истирания или других повреждений, вызванных соскабливанием.

Но что такое вулканизация и как она работает? В этой статье мы более подробно рассмотрим вулканизацию, а также историю и использование вулканизированной резины.

Что такое вулканизация?

Каучук бывает двух видов: натуральный и синтетический каучук. Натуральный каучук немного прочнее и имеет меньший запах, тогда как синтетический каучук более устойчив к нагреванию и старению. Синтетический каучук также используется в продуктах для людей с аллергией на белки, содержащиеся в натуральном каучуке. 70% каучука, используемого сегодня в Соединенных Штатах, является синтетическим, но оба типа широко используются во всем мире.

Натуральный каучук состоит из молекул полиизопрена. Его получают из клеток или латексных протоков растений, производящих каучук. Хотя существует более двухсот растений, способных производить латекс, большую часть натурального каучука получают из каучукового дерева (Hevea Brasiliensis).

Синтетические каучуки представляют собой искусственные полимеры, получаемые из побочных продуктов нефтепереработки. Коагулированный натуральный и синтетический каучук в исходном состоянии малопригоден. Он липкий, термопластичный и мягкий с очень низкой прочностью на растяжение и эластичностью, поэтому перед использованием его необходимо подвергнуть таким процессам, как вулканизация. Натуральный и большинство видов синтетического каучука можно вулканизировать, чтобы улучшить их свойства и сделать их достаточно прочными и прочными для использования. Процесс вулканизации включает в себя добавление и нагревание каучука с серой для улучшения его эластичности и прочности.

Полиизопрен (натуральный каучук) и стирол-бутадиеновый каучук (SBR) представляют собой полимеры, которые чаще всего вулканизуют. Эти каучуки часто используются для производства автомобильных шин.

Методы вулканизации могут различаться, но обычно они включают смешивание сырого каучука или других эластомерных материалов с 5-30% серы или другого агента (чтобы вызвать реакцию сшивания) с активатором, ускорителем и замедлителем схватывания для образования сшитого молекулярная сеть.

Вулканизация с использованием только серы очень медленная и может привести к окислительной деградации, что приведет к ухудшению механических свойств. Вот почему добавляются ускорители, чтобы вулканизация могла происходить при более низкой температуре и с большей эффективностью. (Это также снижает количество необходимой серы, что улучшает свойства старения вулканизированной резины).

Обычно используемые добавки включают оксид цинка (активаторы), гуанидины, тиазолы, ксантогенаты, тиурамы (ускорители), уксусную кислоту, хлорид кальция (коагулянты), амины, фенолы и фосфиты (антиоксиданты), цветные пигменты, масла и антидепрессанты. – пенообразователи.

Следует избегать активной вулканизации на стадиях смешивания, чтобы предотвратить образование трещин при формовании резины.

Наука, стоящая за процессом вулканизации

Вулканизация произвела революцию в производстве каучука и способах его применения. До того, как была открыта вулканизация, натуральный каучук коагулировали с помощью кислоты и тепла, чтобы сделать его пластичным. При высоких температурах резина становилась липкой и начинала плавиться. Однако при слишком низкой температуре он быстро становился хрупким. Использование каучука в промышленных условиях было дорогим и непрактичным при использовании этих методов.

Итак, как вулканизируют каучук? Натуральный латексный сок, собранный с деревьев, содержит молекулы изопрена. По мере высыхания латекса молекулы сближаются и атакуют двойную углеродную связь соседних молекул. Двойная связь разрывается, и электроны объединяются, чтобы связать молекулы изопрена вместе, превращая их в мономеры. Этот процесс продолжается до тех пор, пока многие молекулы изопрена не соединятся и не создадут длинные нити или цепочки мономеров (полимеров).

Совокупность мономерных цепей изопрена называется полиизопреном, который склеивается за счет образования электростатических связей. Это позволяет нитям двигаться относительно друг друга при натяжении и возвращаться в исходное состояние при расслаблении, придавая каучуку степень естественной эластичности.

При добавлении серы и подходящей температуре и давлении атомы серы атакуют двойные связи атомов углерода в изопреновых цепях и связывают их. Атомы серы также связываются друг с другом, а затем связывают вместе различные нити изопрена. Это известно как сшивание в постоянном состоянии.

Сшивание – это механизм реакции, придающий вулканизированному каучуку прочность на растяжение. Проще говоря, сшивание — это химический процесс, при котором полимерные цепи соединяются вместе. Его можно сравнить с тарелкой сырых спагетти. Каждую прядь очень легко вытащить из миски, но после того, как она приготовлена ​​и высушена, они слипаются, и их труднее разъединить.

Несшитые полимерные цепи свободно перемещаются, в то время как сшитые цепи гораздо менее склонны к текучести под воздействием напряжений, вызванных нагреванием или растяжением. Они также более устойчивы к растворителям и могут использоваться для более прочных покрытий или связующих.

Сшивание создает сетчатую структуру, которая придает каучуку более стабильную эластичность, и после того, как она была создана, ее вообще невозможно легко разрушить. Этот постоянный характер изменения химического состава каучука называется термореактивным.

Существует три стадии вулканизации, а именно индукция, сшивание и оптимальное состояние:

• Во время стадии индукции (или подвулканизации) медленная реакция сшивания начинается при температуре от 180°F до 230°F . Формованная резина обычно формуется до ее нагревания, так как сшивание делает невозможным формование резины;
• На этапе сшивания или отверждения образуются постоянные сшивки. Смесь нагревают до 250-400ºF для ускорения вулканизации, что приводит к быстрому сшиванию.
• В оптимальном состоянии вулканизированная резина может вернуться к своей первоначальной длине после десяти циклов деформации под напряжением. Если процесс отверждения продолжается за пределами оптимального состояния, это называется переотверждением. Окончательное оптимальное состояние отверждения или переотверждения означает, что все свойства резиновых смесей формируются до тех пор, пока они не станут эластичными.

Образующиеся поперечные связи зависят от количества вулканизующего агента, времени реакции, температуры и природы самого каучука.

Вулканизированный каучук прочнее и эластичнее натурального каучука.

Кто изобрел вулканизацию резины?

Человечество использует каучук уже тысячи лет. Древние ольмеки были первыми, кто занимался наукой о каучуке, смешивая сок виноградной лозы и кипяченый сок каучука для создания собственного вулканизированного каучука. Это использовалось для гидроизоляции и, конечно же, для ранней формы баскетбола!

В 1820-х годах химик по имени Чарльз Макинтош объединился с изобретателем Томасом Хэнкоком, чтобы усовершенствовать процесс. Они растворили натуральный каучук в бензоле и нагрели его, чтобы получить резиновое покрытие и водонепроницаемую ткань. Сера была добавлена ​​в процесс в более поздние годы.

Однако современная вулканизация в том виде, в каком мы ее знаем, может быть приписана Чарльзу Гудиеру. Гудьир увлекся резиной после того, как заметил спасательный жилет в универсальном магазине. Гудиер вложил все свое время и ресурсы в резину. Однажды он случайно пролил смесь резины и резины на горячую плиту, где она «обуглилась, как кожа» и затвердела. Он считал, что остановка процесса в нужное время сделает резину более липкой и стабильной. Goodyear начала «лечить» резину и отправила образцы Томасу Хэнкоку. Хэнкок заметил серу на поверхности и начал добавлять серу в процесс обработки каучука.

Компания Goodyear получила патент США на вулканизацию через несколько недель после того, как Хэнкок опередил его в получении патента Великобритании. Термин вулканизация происходит от друга Хэнкока, относящегося к римскому богу огня Вулкану.

Открытие Гудьира положило начало промышленной революции, но, к сожалению, его настойчивость не окупилась, и он умер в долгах более чем на 200 000 долларов. Известная шинная компания Goodyear позже была названа в его честь в знак признания его важного вклада в отрасль.

Как упоминалось ранее, использование только серы в процессе вулканизации не очень эффективно, быстро или экономично, поэтому каучук не получил широкого распространения, пока американский химик Джордж Энслагер не обнаружил, что добавление ускорителей в процесс вулканизации улучшает отверждение. процесс в 1912. Изобретенный им метод вулканизации широко используется и сегодня.

Каковы области применения и преимущества вулканизированной резины?

Вулканизация улучшает эластичность, твердость, прочность на разрыв, устойчивость к органическим растворителям и истиранию. Он также обладает отличной эластичностью, низким водопоглощением и устойчивостью к окислению, а также является отличным электрическим изолятором.

При правильной вулканизации натуральный каучук сохраняет и усиливает свои преимущества без недостатков, существующих на молекулярном уровне. После вулканизации вновь созданные полимерные цепи укрепляют каучук; он сжимается и становится жестче. Это делает вулканизированную резину гораздо менее восприимчивой к повреждениям или деформации и придает ей повышенную прочность на растяжение.

Эта износостойкость делает этот материал отличным материалом для использования в ряде изделий, где прочность и водостойкость при суровых условиях имеют первостепенное значение (например, ремешки для спортивных часов или резиновые подошвы для обуви). Чаще всего вулканизированная резина используется в шинах. Шины часто армируют техническим углеродом для еще большей прочности. Ежегодно в мире производится более миллиарда шин.

Вулканизированная резина также используется для производства резиновых шлангов, подошв для обуви, изоляционных материалов, виброгасителей, ластиков, амортизаторов, детских игрушек, конвейерных лент, резервуаров с резиновым покрытием и т. д.

Является ли вулканизированная резина экологически чистой?

Вулканизированная резина более прочная и с меньшей вероятностью разлагается, чем натуральная резина, но есть свидетельства того, что вулканизированная резина подвергается биологическому разложению в горячих бункерах для компостирования. Преимущество вулканизации заключается в том, что резиновые изделия можно легко отремонтировать или перепрофилировать, потому что они очень долговечны. Старые резиновые шины можно восстановить или повторно использовать в качестве асфальта, мульчи для озеленения, насыпи дерна или ковриков для скота. Его также можно добавлять в составы.

Заключение

Вулканизация позволяет создавать более прочные, жесткие и долговечные резиновые изделия экономически эффективным способом. Благодаря таким изобретателям, как Хэнкок и Гудиер, вулканизированная резина стала доступным и доступным продуктом, который можно использовать и использовать повторно из года в год.

Вулканизация глобального уплотнительного кольца

Глобальное уплотнительное кольцо имеет собственные возможности вулканизации. Мы регулярно изготавливаем специальные уплотнительные кольца, соединяя запас шнура. Мы обеспечиваем вулканизированное сращивание резинового шнура с уплотнительными кольцами, используя тепло для их поперечного соединения, создавая сверхпрочное соединение.

Если вам как производителю или дистрибьютору требуются уплотнительные материалы, свяжитесь с нами, чтобы запросить ценовое предложение без каких-либо обязательств или обсудить ваши варианты с одним из наших знающих и дружелюбных сотрудников.

вулканизация

Вулканизация относится к особому процессу вулканизации каучука, включающему высокую температуру и добавление серы. Это химический процесс, при котором молекулы полимера соединяются с другими молекулами полимера атомными мостиками, состоящими из атомов серы. Конечным результатом является то, что упругие молекулы каучука становятся в большей или меньшей степени сшитыми. Это делает сыпучий материал более твердым, более прочным, а также более устойчивым к химическому воздействию. Он также делает поверхность материала более гладкой и предотвращает его прилипание к металлическим или пластиковым химическим катализаторам. Этот сильно сшитый полимер имеет прочные ковалентные связи с сильными силами между цепями и поэтому является нерастворимым и неплавким термореактивным полимером. Процесс назван в честь Вулкана, римского бога огня. Из вулканизированной резины изготавливается широкий спектр изделий, включая хоккейные шайбы, шины, подошвы для обуви, шланги и многое другое. Дополнительные рекомендуемые знания Содержимое 1 Причина вулканизации 2 Описание 2.1 Методы вулканизации 3 Обзор и история 4 Вклад Goodyear 5 Более поздние разработки 6 Девулканизация 7 Каталожные номера Причина вулканизации Неотвержденный натуральный каучук липкий и легко деформируется при нагревании и становится хрупким при охлаждении. В этом состоянии его нельзя использовать для изготовления изделий с хорошим уровнем эластичности (где упругость определяется как возможность вернуться к исходной форме после деформации). Причину неупругой деформации невулканизированной резины можно найти в химической природе: резина состоит из длинных полимерных цепей. Эти полимерные цепи могут двигаться независимо друг от друга, что приводит к необратимому изменению формы. В процессе вулканизации между полимерными цепями образуются поперечные связи, поэтому цепи больше не могут двигаться независимо друг от друга. В результате при приложении напряжения вулканизированная резина будет деформироваться, но после снятия напряжения резиновое изделие вернется к своей первоначальной форме. Описание Вулканизация, как правило, считается необратимым процессом (см. ниже), подобным другим термореактивным материалам, и должна сильно контрастировать с термопластическими процессами (процесс плавления-замораживания), которые характеризуют поведение большинства современных полимеров. Эта необратимая реакция отверждения определяет отвержденные резиновые смеси как термореактивные материалы, которые не плавятся при нагревании, и ставит их вне класса термопластичных материалов (таких как полиэтилен и полипропилен). Это фундаментальное различие между каучуками и термопластами и определяет условия их применения в реальном мире, их стоимость и экономику их предложения и спроса. Обычно фактическое химическое сшивание выполняется с помощью серы, но существуют и другие технологии, в том числе системы на основе перекиси. Комбинированный отвердитель в типичной резиновой смеси включает сам отвердитель (серу или перекись) вместе с ускорителями, активаторами, такими как оксид цинка и стеариновая кислота, и антидеградантами. Предотвращение преждевременного начала вулканизации достигается добавлением замедлителей. Антидеграданты используются для предотвращения разложения под воздействием тепла, кислорода и озона. Вдоль молекулы каучука имеется ряд участков, привлекательных для атомов серы. Они называются центрами отверждения и обычно представляют собой участки с ненасыщенной углерод-углеродной связью, как в полиизопрене, основном материале натурального каучука, и в стирол-бутадиеновом каучуке (SBR), основном материале для легковых шин. Активные центры представляют собой аллильные атомы водорода; это означает, что они являются атомами водорода, соединенными с первым насыщенным атомом углерода, соединенным с двойной связью углерод-углерод. При вулканизации восьмичленное кольцо серы распадается на более мелкие части, содержащие от одного до восьми атомов серы. Эти небольшие цепочки серы весьма реакционноспособны. В каждом месте отверждения молекулы каучука такая короткая цепь серы может присоединяться и, в конечном счете, вступать в реакцию с участком отверждения другой молекулы каучука, образуя таким образом связь между двумя цепями. Это называется перекрестной ссылкой. Эти серные мостики обычно имеют длину от двух до восьми атомов. Количество атомов серы в поперечной сшивке серы оказывает сильное влияние на физические свойства конечного каучукового изделия. Короткие поперечные связи серы, содержащие всего один или два атома серы в поперечной связи, придают каучуку очень хорошую термостойкость. Сшивки с большим числом атомов серы, вплоть до шести или семи, придают каучуку очень хорошие динамические свойства, но с меньшей термостойкостью. Динамические свойства важны для изгибных движений резинового изделия, например, для движения боковой стенки бегущей шины. Без хороших свойств изгиба эти движения быстро приведут к образованию трещин и, в конечном счете, к выходу из строя резинового изделия. Методы вулканизации Существуют различные методы вулканизации. Экономически наиболее важный метод, то есть вулканизация шин, использует повышенное давление и температуру. Типичная температура вулканизации легковой шины составляет 10 минут при 170°С. Этот тип вулканизации является примером общего метода вулканизации, называемого компрессионным формованием. Резиновое изделие предназначено для принятия формы формы. Другие методы, например те, которые используются для изготовления дверных профилей для автомобилей, включают вулканизацию горячим воздухом или вулканизацию с микроволновым нагревом (оба непрерывные процессы). Обзор и история Хотя вулканизация является изобретением 19 века, история вулканизации каучука другими способами восходит к доисторическим временам. Название «ольмеки» означает «резиновые люди» на языке ацтеков. Древние мезоамериканцы, от древних ольмеков до ацтеков, добывали латекс из Castilla elastica , разновидности каучукового дерева в этом районе. Сок местной виноградной лозы, Ipomoea alba , затем смешивали с этим латексом, чтобы создать древний обработанный каучук еще в 1600 г. до н.э.0162 [1] . Первое упоминание о каучуке в Европе относится к 1770 году, когда Эдвард Нэрн продавал кубики натурального каучука в своем магазине на Корнхилле, 20, Лондон. Кубики, предназначенные для ластика, продавались по невероятно высокой цене — 3 шиллинга за полдюймовый кубик. В начале 19 века каучук был новым материалом, но не нашел широкого применения в промышленном мире. Его применяли сначала как ластики, а затем как медицинские приспособления для соединения трубок и для вдыхания лечебных газов. С открытием, что каучук растворяется в эфире, он нашел применение в водонепроницаемых покрытиях, особенно для обуви, и вскоре после этого очень популярным стало прорезиненное пальто Макинтош. Тем не менее, большинство этих заявок были в малых объемах и материала хватило ненадолго. Причиной такого отсутствия серьезных применений был тот факт, что материал не был прочным, был липким, часто гнил и плохо пах, потому что оставался в неотвержденном состоянии. Вклад Goodyear В большинстве учебников указывается, что Чарльз Гудиер (1800–1860) изобрел вулканизацию каучука, используемую сегодня, путем добавления серы при сильном нагревании. В зависимости от того, что вы читаете, история Goodyear — это либо чистая удача, либо тщательное исследование. Гудьир настаивает на том, что это было второе, хотя многие свидетельства того времени указывают на первое. Гудьир утверждал, что открыл вулканизацию в 1839 году, но не запатентовал изобретение до 15 июня 1844 года и не писал историю открытия до 1853 года в своей автобиографической книге Gum-Elastica . Между тем, Томас Хэнкок (1786-1865), ученый и инженер, запатентовал этот процесс в Великобритании 21 ноября 1843 года, за восемь недель до того, как Гудьир подал заявку на свой собственный британский патент. Компания Goodyear Tire and Rubber Company приняла название Goodyear из-за своей деятельности в резиновой промышленности, но не имеет никаких других связей с Чарльзом Гудиером и его семьей. Вот отчет Goodyear об изобретении, взятый из Gum-Elastica . Хотя книга является автобиографической, Гудиер решил написать ее от третьего лица, так что «изобретатель» и «он», упомянутые в тексте, на самом деле являются автором. Он описывает сцену на резиновом заводе, где работал его брат: … Изобретатель провел несколько экспериментов, чтобы установить влияние тепла на то же самое соединение, которое разложилось в почтовых сумках и других предметах. Он был удивлен, обнаружив, что образец, небрежно соприкасавшийся с горячей печкой, обуглился, как кожа. Далее Гудиер описывает, как он пытался привлечь внимание своего брата и других рабочих на заводе, которые были знакомы с поведением растворенного каучука, но они отклонили его обращение как недостойное их внимания, посчитав его одним из он обращался к ним со многими просьбами по поводу какого-то странного эксперимента. Гудьир утверждает, что пытался сказать им, что растворенный каучук обычно плавится при чрезмерном нагревании, но они все равно проигнорировали его. Он сделал прямой вывод, что если бы процесс обугливания можно было остановить в нужном месте, он мог бы полностью лишить жевательную резинку ее естественной клейкости, что сделало бы ее лучше, чем нативная жевательная резинка. При дальнейшем испытании с нагреванием он еще больше убедился в правильности этого вывода, обнаружив, что индийский каучук не может быть расплавлен в кипящей сере ни при какой высокой температуре, а всегда обугливается. Он предпринял еще одну попытку нагревания аналогичной ткани перед открытым огнем. Последовал тот же эффект, что и обугливание жевательной резинки; но были дальнейшие и очень удовлетворительные признаки успеха в достижении желаемого результата, так как на краю обугленной части появилась линия или граница, которая не была обугленной, а полностью затвердевшей. Далее Гудиер описывает, как он переехал в Уоберн, штат Массачусетс, и провел серию систематических экспериментов, чтобы определить подходящие условия для отверждения резины. … Убедившись с уверенностью, что он нашел объект своих поисков и многое другое, и что новое вещество было непроницаемым для холода и растворителем местной смолы, он почувствовал себя сполна расплатой за прошлое, и вполне равнодушен к грядущим испытаниям. Гудиер так и не заработал на своем изобретении. Он заложил все имущество своей семьи, чтобы собрать деньги, но 1 июля 1860 года он умер с долгами более 200 000 долларов. Более поздние разработки Какова бы ни была истинная история, открытие реакции каучука с серой произвело революцию в использовании и применении каучука и изменило облик промышленного мира. До того времени единственным способом герметизировать небольшой зазор между движущимися частями машины, например, между поршнем и его цилиндром в паровой машине, было использование кожи, пропитанной маслом. Это было приемлемо до умеренного давления, но выше определенного момента разработчикам машин приходилось идти на компромисс между дополнительным трением, возникающим при более плотной упаковке кожи, и большей утечкой драгоценного пара. Вулканизированная резина стала идеальным решением. С вулканизированной резиной инженеры получили материал, которому можно было придавать форму и формовать точные формы и размеры, который мог выдерживать умеренные и большие деформации под нагрузкой и быстро восстанавливать свои первоначальные размеры после снятия нагрузки. Это, в сочетании с хорошей долговечностью и отсутствием липкости, является критическим требованием к эффективному герметизирующему материалу. Хэнкоком и его коллегами были проведены дальнейшие эксперименты по обработке и приготовлению каучука, в основном в Великобритании. Это привело к более воспроизводимому и стабильному процессу. Однако в 1905 году Джордж Энслагер обнаружил, что производное анилина, называемое тиокарбанилидом, способно ускорять действие серы на каучук, что приводит к значительному сокращению времени отверждения и снижению потребления энергии. Эта работа, хотя и гораздо менее известная, имеет почти такое же фундаментальное значение для развития каучуковой промышленности, как работа Гудьира в открытии лечения серой. Ускорители сделали процесс лечения более надежным и более воспроизводимым. Через год после своего открытия Энслагер нашел сотни потенциальных применений своей добавки. Так родилась наука об ускорителях и замедлителях. Ускоритель ускоряет реакцию отверждения, а замедлитель замедляет ее. В следующем столетии различные химики разработали другие ускорители, так называемые ультраускорители, которые делают реакцию очень быстрой и используются для производства большинства современных резиновых изделий. Девулканизация Резиновая промышленность занимается исследованиями девулканизации каучука в течение многих лет. Основная трудность при переработке каучука заключается в девулканизации каучука без ущерба для его желаемых свойств. Процесс девулканизации включает обработку каучука в гранулированной форме теплом и/или смягчающими агентами с целью восстановления его эластичных свойств, чтобы каучук можно было использовать повторно. Несколько экспериментальных процессов достигли разной степени успеха в лаборатории, но были менее успешными при масштабировании до уровня коммерческого производства. Кроме того, разные процессы приводят к разным уровням девулканизации: например, использование очень мелкого гранулята и процесс, производящий девулканизацию поверхности, даст продукт с некоторыми желаемыми качествами непереработанного каучука. Процесс переработки резины начинается со сбора и измельчения выброшенных шин. Это превращает резину в гранулированный материал, а все стальные и армирующие волокна удаляются. После вторичного измельчения полученный резиновый порошок готов к повторному производству продукта. Однако производственные применения, в которых можно использовать этот инертный материал, ограничиваются теми, которые не требуют его вулканизации. В процессе переработки каучука девулканизация начинается с отделения молекул серы от молекул каучука, что способствует образованию новых поперечных связей. Были разработаны два основных процесса переработки каучука: процесс с модифицированным маслом и процесс вода-масло . При каждом из этих процессов к регенерированному резиновому порошку добавляют масло и регенерирующий агент, который подвергается длительному (5-12 часов) воздействию высокой температуры и давления в специальном оборудовании, а также требует обширной механической постобработки. Регенерированный каучук, полученный в результате этих процессов, имеет измененные свойства и непригоден для использования во многих продуктах, включая шины. Как правило, эти различные процессы девулканизации не приводили к значительной девулканизации, не позволяли достичь стабильного качества или были непомерно дорогими. В середине 1990-х годов исследователи Гуанчжоуского научно-исследовательского института повторного использования ресурсов в Китае запатентовали метод регенерации и девулканизации переработанной резины. Их технология, известная как процесс AMR , предназначена для производства нового полимера с постоянными свойствами, близкими к свойствам натурального и синтетического каучука, и при значительно более низкой потенциальной стоимости. Процесс AMR использует молекулярные характеристики порошка вулканизированной резины в сочетании с использованием активатора, модификатора и ускорителя, гомогенно реагирующих с частицами каучука. Химическая реакция, происходящая в процессе смешивания, способствует разъединению молекул серы, что позволяет воссоздать характеристики натурального или синтетического каучука. Смесь химических добавок добавляется в переработанный резиновый порошок в смесителе примерно на пять минут, после чего порошок проходит процесс охлаждения и затем готов к упаковке. Сторонники процесса также утверждают, что процесс не выделяет токсинов, побочных продуктов или загрязняющих веществ. Затем реактивированный каучук может быть смешан и обработан для удовлетворения конкретных требований. В настоящее время компания Landstar Rubber, обладающая североамериканской лицензией на процесс AMR , построила завод по переработке каучука и исследовательскую лабораторию/лабораторию контроля качества в Колумбусе, штат Огайо. Завод выполняет производственные циклы на демонстрационной основе или на небольших коммерческих уровнях. Переработанный каучук с завода в Огайо в настоящее время тестируется в независимой лаборатории для определения его физических и химических свойств. Независимо от того, будет ли успешным процесс AMR , рынок нового сырого каучука или его эквивалента остается огромным: только в Северной Америке ежегодно используется более 10 миллиардов фунтов (около 4,5 миллионов тонн). Автомобильная промышленность потребляет примерно 79% нового каучука и 57% синтетического каучука. На сегодняшний день переработанный каучук не используется в качестве замены нового или синтетического каучука в значительных количествах, в основном из-за того, что желаемые свойства не были достигнуты. Использованные шины являются наиболее заметными отходами производства резины; по оценкам, только в Северной Америке ежегодно образуется около 300 миллионов утильных шин, причем более половины из них добавляется к и без того огромным запасам. Подсчитано, что менее 10% отходов резины повторно используется в любом новом продукте. Кроме того, Соединенные Штаты, Европейский союз, Восточная Европа, Латинская Америка, Япония и Ближний Восток совместно производят около одного миллиарда шин в год, при этом предполагаемые накопления составляют три миллиарда в Европе и шесть миллиардов в Северной Америке. 9 Д. Хослер, С. Л. Беркетт и М. Дж. Тарканян (1999). «Доисторические полимеры: обработка каучука в древней Мезоамерике». Автор: alexxlab Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт Copyright © 2024 Сервис-Инструмент Карта сайта × Поиск для: