Zloženie gumy a jej výroba

Hlavnou zložkou gumy je guma: jej obsah v gumových výrobkoch je približne 50 ... 60% hmotnostných. V gume sú molekuly dlhé vlákna stočené do guličiek a navzájom sa zapletené. Táto štruktúra gumy určuje jej hlavnú vlastnosť - pružnosť. Keď sa guma napne, jej molekuly sa postupne narovnávajú a po odstránení záťaže sa vrátia do pôvodného stavu. Keď sa však príliš natiahnu, molekuly sa nenávratne pohybujú voči sebe navzájom a dôjde k pretrhnutiu gumy.

Spočiatku sa do gumárenských výrobkov používal iba prírodný kaučuk, ktorý sa získaval z mliečnej šťavy (latexu) z kaučukovníka - brazílskej hevea. V roku 1932 sa u nás po prvýkrát na svete syntetizoval syntetický kaučuk, ktorý sa čoskoro stal hlavnou surovinou na výrobu gumových výrobkov. V súčasnosti sa na tento účel vyrábajú desiatky odrôd syntetických kaučukov.

Najbežnejšie používanými styrénovými kaučukmi sú C KMC (butadién-metylstyrén) a SKS (butadién-styrén). Tieto gumy sú lepšie ako prírodné gumy. odolnosť proti opotrebeniu je však horšia ako pružnosť, odolnosť voči teplu a mrazu.

Pri výrobe pneumatík sa používajú gumy izoprén (SKI -3) a butadién (SCR). SKI-3 kaučuk má podobné vlastnosti ako prírodný kaučuk, SKV kaučuk sa vyznačuje vysokou odolnosťou proti opotrebovaniu. Chloroprénové (nairitové) a nitrilové (SKN) gumy majú dobrú odolnosť voči olejom a benzínu. Používajú sa na výrobu dielov, ktoré prichádzajú do styku s ropnými produktmi: hadice, manžety atď.

Butylkaučuk sa používa na výrobu duší a duší bezdušových pneumatík, ktoré sa vyznačujú vysokou plynotesnosťou.

Prírodný alebo syntetický kaučuk tvorí základ gumovej zmesi alebo „surovej“ gumy, ktorá sa pre svoju malú pevnosť nachádza samostatne - hlavne na výrobu lepidiel a tesnení. Na zvýšenie pevnosti kaučukov sa používa proces vulkanizácie - chemická väzba molekúl gumy s atómami síry. V procese vulkanizácie, ktorý prebieha pri teplote 130 ... 140 ° C, sa molekuly síry kombinujú s lineárnymi molekulami gumy a vytvárajú medzi nimi akoby mosty (obr. 59). Výsledkom je vulkanizovaný kaučuk, ktorý je pružným materiálom.

Množstvo síry použitej pri vulkanizácii je určené požiadavkami na pevnosť a pružnosť materiálu. S nárastom koncentrácie síry sa zvyšuje pevnosť gumy, ale zároveň klesá jej pružnosť. Preto je v gumách určených na výrobu automobilových duší a pneumatík pridanie síry obmedzené na 1 ... 3% z celkového obsahu gumy. S obsahom síry 40 ... 60% sa kaučuk mení na pevný materiál - ebonit.

Na zaistenie požadovanej pevnosti a odolnosti proti opotrebovaniu kaučukov, najmä tých, ktoré sú určené na výrobu pneumatík, sa používajú plnivá. Hlavným plnidlom sú sadze, čo je práškový uhlík s veľkosťou častíc 0,03 ... 0,25 mikrónov. Moderné kaučuky obsahujú významné množstvo sadzí - od 30 do 70% v pomere k obsiahnutému kaučuku. So zavedením sadzí sa sila gumy zvýšila o viac ako rádovo. Na výrobu farebných kaučukov sa používajú takzvané biele sadze (oxid kremičitý a ďalšie výrobky). Spolu so sadzami sa neaktívne plnivá používajú na zväčšenie objemu kaučukovej zmesi bez toho, aby sa zhoršili jej vlastnosti (elutriová krieda, azbestová múka atď.).

Obr. 1. Štruktúra vulkanizovaného kaučuku

Na uľahčenie miešania zložiek kaučukovej zmesi sa do nej zavádzajú zmäkčovadlá alebo zmäkčovadlá - zvyčajne kvapalné alebo tuhé ropné produkty. S cieľom spomaliť proces starnutia a zvýšiť výdrž gumy s opakovanými deformáciami sa pridávajú antioxidanty (antioxidanty). Ako antioxidanty sa používajú špeciálne chemikálie, ktoré viažu kyslík prenikajúci do gumy. Ako také látky sa používajú Neozone D a Santoflex A. Na urýchlenie vulkanizácie sa používajú urýchľovacie prísady. Výroba pórovitých hubovitých kaučukov je zabezpečená pomocou špeciálnych nadúvadiel.

Na zvýšenie pevnosti mnohých gumových výrobkov (pneumatiky pre automobily, hnacie remene, vysokotlakové hadice atď.) Sú gumy vystužené textilnými alebo kovovými tvarovkami. Napríklad v jednom z najdôležitejších a najdrahších výrobkov - automobilové pneumatiky, sa používajú polyamidové (nylonové), viskózové alebo kovové kordy.

Hlavné pódium technologický proces Príprava kaučukov je miešanie, ktoré zaisťuje úplné a rovnomerné rozdelenie všetkých zložiek obsiahnutých v kaučuku ( súčasti), ktorých počet môže byť až 15. Miešanie sa vykonáva v gumových miešačkách, zvyčajne v dvoch fázach. Najskôr sa pripraví pomocná zmes bez síry a urýchľovačov, potom sa do druhého stupňa zavedie síra a urýchľovače. Výsledné gumové zmesi sa používajú na výrobu zodpovedajúcich častí a na pogumovanie kordu. V druhom prípade musí byť kord impregnovaný latexmi a živicami, aby sa zabezpečila dostatočná pevnosť spojenia medzi kordom a gumou. Poslednou operáciou je vulkanizácia, po ktorej je gumový výrobok vhodný na použitie.

Zmes na získanie odolného elastického materiálu sa nazýva surová guma. Po tepelné spracovanie molekulárne väzby gumy sa menia, čím sa vytvorí zliatina so zmäkčovadlami. Môžete to urobiť sami doma a vulkanizovať to a vyrobiť malý kúsok gumy, alebo len zalepiť otvor v komore na bicykel, uzavrieť rezy na svahoch. V predaji je jednoduché vybavenie pre súkromné ​​dielne, v ktorých sa ručne vyrába surová guma.

Prírodná guma

Miazgu z gumových stromov domorodci hojne používali na výrobu nepremokavých topánok, zakrytie člnov, ochranu búd pred dažďom a riešenie iných vecí. každodenné problémy... Extrahujú ho z gumovitých rastlín podobne ako na jar zbierajú brezovú šťavu. Polyisoprén, sacharid, ktorý tvorí väčšinu prírodného latexu, sa v teple kombinuje s kyslíkom a časom krehne. Po zahriatí sa molekulárne väzby stanú stabilnými a látka nereaguje ani na kyslé roztoky.

Hodnota gumy založená na technických vlastnostiach:

• vysoká odolnosť proti oderu;
• dobré tepelnoizolačné vlastnosti;
• nerozpúšťa sa vo vode a vo väčšine korozívnych kvapalín;
• plast;
• pružnosť.

Pridanie zmäkčovadiel a riečneho piesku vám umožňuje vytvoriť materiál s plánovanými kvalitami a farbou. Surová guma sa pomocou vulkanizácie - zahriatia pod lisom na teplotu 150 stupňov transformuje na produkt, ktorý si dlho zachová svoj tvar.

Súčasti surovej gumy

Po zahriatí na 50 stupňov sa prírodný a syntetický kaučuk zmení na mäkkú hmotu, ktorá sa dobre mieša s ostatnými zložkami:

• šedá;
• plynové sadze;
• piesok (oxid kremičitý);
• oleje;
• živice;
• farbivá;
• zmäkčovače;
• urýchľovače.

Zloženie komponentov sa líši a závisí od vlastností, ktoré by výsledná surová guma mala mať. Síra je obsiahnutá v molekulárnych zlúčeninách a od nej závisí tvrdosť gumy. Urýchľovače skracujú čas liečenia. Sadze a olej dávajú plasticitu dokončený produkt... Piesok a ďalšie organické látky to sťažujú, znižujú obrusovanie a zvyšujú silu pri lome.

Druhy gumy

Podľa tvrdosti existujú tri hlavné skupiny:

• mäkký - latex;
• stredná;
• tvrdý - ebonit.

Prírodná zložka má najlepší výkon, a preto sú pneumatiky pre osobné automobily vyrobené z prírodného kaučuku. V malých podnikoch zahŕňa výroba gumy lacnejší syntetický materiál.

Latex sa používa na výrobu rukavíc, hračiek, rôznych izolačných materiálov, nepremokavých odevov, podrážok. Guma so strednou hustotou je široko používaná v každodennom živote a v práci. Jedná sa o všetky druhy tesnení v žeriavoch, kobercoch, spojkách v automobiloch a mechanizmoch. Diely sústružené z ebonitu, ktoré vyžadujú vysokú tvrdosť a odolnosť proti oderu. Jedná sa o prvky ložísk, kolies, puzdier.

Výroba gumy

Pri príprave surovej gumy existujú tri hlavné nezmenené stupne. Inštruktáž a technológia sú jednoduché a vyžadujú nekomplikované vybavenie. Postupne vykonané:

• ohrev gumy;
• zmiešanie s prísadami;
• formovanie.

Po určitom čase státia a fermentácii prírodného kaučuku sa zmení na hustú viskóznu hmotu. Umelé sa okamžite vyrába v tejto podobe. Pred použitím sa vymiesi ako cesto a zahreje sa na 50 stupňov. V tomto stave stráca svoju pružnosť, stáva sa poddajným a mäkkým a dokáže sa miešať s inými látkami.

Súčasti budúcej gumy sa nalejú do miešacieho závitovkového stroja. Pomery a prísady sa odoberajú v závislosti od plánovaných vlastností. Všetky vyrobené druhy surového kaučuku sú štandardizované a množstvo každého materiálu je uvedené v percentách. Zostáva len prepočet vo vzťahu k dostupnej hmotnosti gumy.

Výsledná homogénna hmota zostáva zahriata, pretože pri uvoľňovaní teploty dochádza k treniu o strojnú časť a častice navzájom. V dôsledku tohto procesu sa vytvorí surová guma. Je tvarovaný do pásov vopred určených veľkostí (menej často kordu) a balený medzi polyetylén.

Výroba gumových výrobkov

Na výrobu výrobkov sa surová hmota po zmiešaní vloží do špeciálnych foriem, vytvorí sa tlak a zahreje sa na 135 - 150 stupňov. Tento proces sa nazýva vulkanizácia. Pre malé časti sú to uzavreté matrice. Výrobky kobercového typu je možné prechádzať cez horúce bubny so vzorovaným povrchom.

Pri dlhodobom vystavení vysokým teplotám guma vysychá a stáva sa krehkou. Preto sa do kompozície zavádza síra a ďalšie urýchľovače, ktoré môžu významne znížiť proces vulkanizácie.

Domáca surová guma

Guma, najmä umelá, si vyžaduje veľké úsilie na miesenie. Na to, aby ste ho rukami miesili ako cesto, človek nemá dostatok sily. Na to je vyrobené špeciálne zariadenie. Miešanie s prísadami je namáhavý a časovo náročný proces. Látky s rôznou disperziou, špecifickou hmotnosťou a fyzikálnym stavom musia byť prevedené na homogénnu hmotu.

Príprava surovej gumy vlastnými rukami v stroji so šnekovými hriadeľmi. Skrutkovacie výstupky zomeliú všetko, čo je v nádobe, a premiešajú. Rýchlosť výroby závisí od počtu hriadeľov. Zvyčajne je sám doma a uvedenie zmesi do požadovaného stavu trvá veľa času.

Na tvarovanie do plechov a pásov sú postačujúce dva hriadele, z ktorých jeden sa pohybuje a mení veľkosť medzery, a teda aj hrúbku hotového surového kaučuku. Hmota sa uloží do skladu a ide do výlisku. Keď sa deformuje, ochladí sa, stratí schopnosť prúdenia, stane sa odolným proti roztrhnutiu.

Vybavenie domácej dielne si môžete kúpiť v obchode alebo si ho môžete vyrobiť sami. Na odber vzoriek si vezmite vybavenie dostupné v kuchyni. Motor sa zmestí z pokazenej práčky alebo iného stroja. Automobilové pásy a remenice.

Surová guma: aplikácia

Doma sa guma široko používa na opravu gumových výrobkov. Jedná sa o pneumatiky a fotoaparáty na bicykle a autá, topánky. Pomocou vulkanizácie sa vytvárajú tesnenia ventilov a rôznych malých častí

Na záplaty na razených kolesách sa najčastejšie používajú plechy zo surovej gumy. Inštrukcie na používanie:

1. Okraje komory v mieste rezu prebrúste brúsnym papierom tak, aby sa nedotýkali koncov. Odtrhnite odtrhnuté výčnelky.
2. Miesto okolo rezu je odmastené, spracované pilníkom.
3. Vystrihnite zo surovej gumy a nasaďte fotoaparát.
4. Upnuté svorkou a zahrieva sa.

Na ohrev sa používa hotový vulkanizátor, ale môžete si ho vyrobiť sami. Kedy priemyselný závod jeden milimeter hrúbky by sa mal zahrievať 4 minúty. V domácom prístroji sa čas zvyšuje na 10 minút, presnejšie je to určené praktickým spôsobom.

Výroba vulkanizačného zariadenia

Domáce vulkanizátory sa delia na elektrické a benzínové. Sú vyrobené z častí, ktoré slúžili svojmu času. Hlavné uzly:

• pevný stôl;
• vykurovacie teleso;
• svorka.

Najjednoduchší elektrický model sa získava zo starého železa, ktoré má pracovnú špirálu. Táto možnosť má regulátor, čo znamená, že je pohodlnejšia ako iné. Pracovná plocha je podrážka. Je lepšie odstrániť rukoväť, otočiť žehličku, nainštalovať ju na konzolu na hrubý plech. Opravený výrobok leží na vrchu a je upnutý svorkou.

Pre benzínovú verziu je vhodné použiť piest motora. Naleje sa do nej benzín a zapáli sa. Na kontrolu umiestnite papier na náplasť. Pri kritickej teplote pre gumu začne žltnúť.

V strojárstve sa často používa guma - komplexná zmes, v ktorej je hlavnou zložkou guma. Guma má vysokú elasticitu, ktorá je kombinovaná s radom ďalších dôležitých technických vlastností: vysoká odolnosť proti roztrhnutiu a oderu, odolnosť voči plynom a vode, chemická odolnosť, vysoké elektrické izolačné vlastnosti a nízka špecifická hmotnosť. Medzi nevýhody gumy patrí jej nízka tepelná odolnosť a nízka odolnosť proti pôsobeniu minerálnych olejov (s výnimkou špeciálnej gumy odolnej voči olejom).

Aplikácia gumy... Gumené výrobky sú široko používané vo všetkých priemyselných odvetviach Národné hospodárstvo... Sortiment výrobkov z gumy v súčasnosti predstavuje desaťtisíce položiek. Hlavné použitie gumy je pri výrobe pneumatík.

Okrem pneumatík je v automobile asi 200 rôznych gumových častí: hadice, pásy, tesnenia, vložky, spojky, nárazníky, membrány, manžety atď.

Guma má vysoké elektrické izolačné vlastnosti, preto sa široko používa na izoláciu káblov, vodičov, magnetov, ochranných prostriedkov - rukavice, galoše, koberčeky.

Zloženie gumy. Zloženie gumy zahrnuje gumu, regeneráciu, vulkanizačné činidlá, urýchľovače vulkanizácie, plnivá, zmäkčovadlá, antioxidanty, farbivá. Prírodný a syntetický kaučuk je hlavnou surovinou pre výrobky z gumy. V súčasnosti sú gumové materiály vyrobené prevažne zo syntetického kaučuku, ktorý sa extrahuje z etylalkoholu, oleja, zemný plyn a ďalšie látky.

Zregenerujte sa- plastový materiál získaný spracovaním starých gumových výrobkov a odpadu z výroby gumy. Použitie regenerácie znižuje obsah gumy v gumovej zmesi, znižuje náklady na gumové výrobky a do istej miery zvyšuje ich plasticitu.

Hlavným vulkanizačným činidlom je síra. Zmenou množstva síry v zložení gumárenských zmesí je možné získať gumu s rôznym stupňom pružnosti. Proces chemickej kombinácie gumy so sírou pri zahrievaní sa nazýva vulkanizácia... Pri výrobe elastických kaučukov sa síra zavádza v množstve 1 až 4% hmotnostné gumy. Guma obsahujúca 25 - 35% síry je tvrdý materiál nazývaný ebonit. Na zníženie doby a teploty vulkanizácie sa zavádzajú malé množstvá (0,5 - 2,5%) s urýchľovačmi (captax, oxid olovnatý atď.).

Pomocné látky existujú aktívne, neaktívne a špeciálne. Medzi aktívne plnivá (zosilňovače) patria sadze, zinková biela, kaolín a ďalšie látky, ktoré zvyšujú mechanické vlastnosti gumy (pevnosť v ťahu a odolnosť proti oderu). Sadze sú hlavným plnidlom do húževnatej gumy s vysokou odolnosťou proti oderu. Neaktívne plnivá zahŕňajú mastenec, kriedu, infuzoritovú hlinku atď. Zavádzajú sa s cieľom zvýšiť objem a znížiť cenu gumy. Špeciálne plnivá zahŕňajú kaolín a azbest, ktoré dodávajú gumy chemickú odolnosť, a rozsievka, ktorá zvyšuje elektrické izolačné vlastnosti gumy.

Zmäkčovače(plastifikátory) dodávajú gumovej zmesi mäkkosť, plasticitu a uľahčujú jej spracovanie.

Antioxidanty sú látky, ktoré chránia gumu pred starnutím.

Hlavné typy kaučukov... Vystužená guma sa nazýva guma, do ktorej sa vkladajú tesnenia vyrobené z kovovej sieťoviny alebo špirály, aby sa zvýšila pevnosť a pružnosť, čo je obzvlášť dôležité pre výrobky ako sú pneumatiky pre automobily, hnacie pásy, dopravné pásy, potrubia atď. vrstvou mosadze a potiahnuté lepidlom a podrobené súčasnému lisovaniu a vulkanizácii.

Podľa povahy pórov a spôsobu výroby sa pórovité gumy delia na hubovité - s veľkými otvorenými pórmi, homogénne pórovité - s uzavretými pórmi a mikroporézne. Spôsob ich výroby je založený na schopnosti gumy absorbovať plyny a na difúzii plechoviek cez gumu. Porézna guma sa používa na výrobu tlmičov, sedadiel, okenných tesnení, vrstiev dezénu pneumatík.

Tvrdá guma alebo ebonit má tmavohnedú alebo červenú farbu, tepelnú odolnosť od 50 do 90 ° C, odoláva vysokému prieraznému napätiu (25 - 60 kV / min).

Ebonit sa používa na výrobu konštrukčných častí, meracích prístrojov a rôznych elektrických zariadení a dodáva sa na tieto účely vo forme dosiek, tyčí a rúrok dvoch stupňov: A a B. Ďalej sú to ebonitové monobloky batérií, oddeľovače (vo forme hladké a rebrované platne) a rôzne časti pre alkalické batérie.

Guma, jej vlastnosti a ukazovatele kvality

Vďaka svojej vysokej pružnosti (pružnosti), schopnosti absorbovať vibrácie a rázové zaťaženie, nízkej tepelnej vodivosti a zvukovej vodivosti, dobrej mechanickej pevnosti, vysokej odolnosti proti oderu, predĺženia, dobrej elektrickej izolácie, odolnosti voči plynom a vode, odolnosti voči mnohým agresívnym médiám, ľahkosť, nízke náklady a iné. Guma je vďaka svojim vlastnostiam v niektorých prípadoch nenahraditeľným materiálom pre automobilové diely.

Táto kombinácia uvedených vlastností je charakteristická iba pre gumu a robí z nej jedinečný materiál, v ktorom sa najviac cení vysoká elasticita, to znamená schopnosť obnoviť pôvodný tvar po ukončení pôsobenia síl, ktoré spôsobili deformáciu.

Guma sa používa na výrobu uchytení motora, hadíc, chladiacich systémov, napájania, mazania, kúrenia, ventilácie, hnacích remeňov ventilátora, generátora, kompresora a vodného čerpadla, tesnení karosérie a kabíny, pružinových puzdier a iných častí zavesenia, manžiet, hadíc , kryty, membránový brzdový systém, časti vzduchového odpruženia, prvky tlmenia hluku predného a zadného zavesenia kolies, dorazy odpruženia, tlmiče a puzdrá tlmiace nárazy, lapače nečistôt kolies, podlahové rohože pre kabínu a karosériu atď. guma na automobile sa hlavne používa na výrobu pneumatík.

Vylepšenie umožnilo použitie gumových častí v konštrukcii automobilu výkon a najmä zníženie vlastnej hmotnosti v dôsledku zníženia rázového zaťaženia a vibrácií, zníženia hluku prenikajúceho do karosérie automobilu, zvýšenia rýchlosti jazdy a zlepšenia jazdného komfortu.

Použitie gumových tesniacich dielov tiež umožňuje zjednodušiť a znížiť náklady na výrobu automobilov, pretože je zároveň možné vyrábať a montovať diely karosérie a kabíny s menej prísnymi toleranciami.

Zloženie gumy. Guma sa získava vulkanizáciou gumovej zmesi. Kaučuková zmes obsahuje nasledujúce zložky: gumu, vulkanizačné činidlá, urýchľovače vulkanizácie, aktivátory, prostriedky proti starnutiu, aktívne plnivá alebo zosilňovače, neaktívne plnivá, farbivá, zmäkčovadlá, prísady na špeciálne účely.

V závislosti od účelu môže guma obsahovať iba časť uvedených zložiek, ale vždy obsahuje gumu a vulkanizačný prostriedok.

Guma. Guma je základom gumovej zmesi a určuje jej kvalitu. Zmesi pneumatík v pneumatikách majú obsah gumy asi 50 - 60% hmotnostných. Továrne na výrobu pneumatík používa sa viac ako 60% kaučuku vyrobeného v krajine. Guma sa delí na prírodnú (NK) a syntetickú (SC).

Prírodný kaučuk sa získava hlavne z mliečnej šťavy (latexu) z kaučukovníka lesného, ​​ktorý ho obsahuje až 40%. Známe sú aj gumové rastliny (kok-sagyz, tau-sagyz), ktoré v koreňoch obsahujú latex. Na izoláciu gumy sa latex spracuje kyselinou octovou alebo inou kyselinou s nízkou disociáciou, pod vplyvom ktorej koagulujú častice gumy (latex koaguluje) a ľahko sa oddeľujú.

Keď sa guma napne, jej molekuly sa narovnajú, orientujú sa v smere ťahovej sily a po odstránení záťaže sa vplyvom vnútorného tepelného pohybu vrátia do predchádzajúceho stavu.

Pri kritickom zaťažení dochádza k prasknutiu v dôsledku vzájomného posunu molekúl.

Vysoká elasticita prírodného kaučuku je spôsobená charakterom štruktúry molekúl, ich pravidelnosťou a vplyvom medzimolekulárnych síl.

Guma ľahko vstupuje do chemických reakcií s kyslíkom, vodíkom, halogénmi, sírou a inými prvkami kvôli svojej nenasýtenej chemickej povahe. Takže už pri izbovej teplote kyslík a najmä ozón, ktorý preniká do molekúl gumy, štiepi ich na menšie častice a rozpadávajúca sa guma krehne a stráca svoje cenné vlastnosti.

Okrem vysokej elasticity má prírodný kaučuk dostatočnú pevnosť, lepivosť, nízku tvorbu tepla a ďalšie pozitívne vlastnosti. Avšak už na konci 20. rokov 20. storočia bolo na celom svete a predovšetkým vo vysoko rozvinutých krajinách, kde neexistovali zdroje prírodného kaučuku, nevyhnutné vymeniť ho za syntetický výrobok. Existuje niekoľko dôvodov: nedostatok, vysoké náklady, závislosť od dovozu prírodného kaučuku.

V roku 1931 sa u nás ako prvý na svete syntetický kaučuk získal v roku priemyselné podmienky podľa metódy navrhnutej akad. S. V. Lebedev. Nemecko tento problém vyriešilo až v roku 1937 a USA - v roku 1942. V súčasnosti má v ZSSR prírodný kaučuk obmedzené použitie a používa sa hlavne syntetický kaučuk. Jej podiel napríklad na výrobe pneumatík je asi 85% a z roka na rok sa zvyšuje. Z prírodného kaučuku sa najčastejšie vyrábajú iba jednotlivé časti pneumatík, alebo sa používa ako prísada do gumovej zmesi.

Vlastenecký chemický priemysel vyrába desiatky druhov syntetických kaučukov a využíva na to najekonomickejšie ropné suroviny. To umožňuje získať gumy pri nízkych nákladoch, pretože náklady na suroviny a pomocné materiály pri výrobe gumy sú 65% ich nákladov.

Obr. 1. Schéma molekuly gumy

Vyrábané odrody syntetických kaučukov sa vyznačujú mechanickou pevnosťou, chemickou odolnosťou, odolnosťou proti opotrebovaniu, plynotesnosťou, tepelnou odolnosťou a ďalšími vlastnosťami. Pre každú z týchto vlastností sú niektoré syntetické kaučuky nadradené prírodným kaučukom, ale dlho boli pod úrovňou ich elasticity. Hodnota medzimolekulárneho trenia v kaučuku počas deformácie a stupeň jeho zahriatia zároveň závisia od pružnosti, ktorá je pre gumy pneumatík veľmi dôležitá.

Gumy metylstyrén butadién (SKMS) a butadién styrén (SKS) sú lepšie ako prírodné gumy z hľadiska odolnosti proti opotrebeniu, odolnosti voči teplu, ozónu a prírodnému starnutiu, odolnosti voči parám a vode. Zároveň sú horšie ako prírodné z hľadiska elastických vlastností, tepelnej odolnosti, lepivosti a mrazuvzdornosti. Niektoré z týchto kaučukov sa vyrábajú plnené olejom. Obsahujú asi 15 - 30% minerálneho (ropného) oleja, ktorý znižuje tvorbu tepla (o 15 - 20%) s viacnásobnými deformáciami (obzvlášť dôležité pre pneumatiky) a znižuje náklady na gumu s určitým zvýšením ďalších ukazovateľov, najmä technologických .

Dôležitým medzníkom vo výrobe syntetických kaučukov bol priemyselný vývoj syntézy stereoregulárnych izoprénových (SKI-3) a butadiénových (SKD) kaučukov. Na získanie stereoregulárnych kaučukov sa používajú najmä chemicky čisté východiskové produkty a špeciálne katalyzátory. Priemyselná výroba týchto kaučukov sa začala v roku 1964, respektíve 1965.

SKI -3 kaučuk má molekulárnu štruktúru podobnú prírodnému kaučuku a je mu veľmi blízky, čo sa týka súboru vlastností. Má dobré spracovateľské vlastnosti vrátane vysokej priľnavosti. Namiesto prírodného sa používa SKI -3. Napríklad sa z neho vyrábajú pásové gumy zo všetkých druhov pneumatík.

SKD kaučuk nie je horší ako prírodný kaučuk v pružnosti a prekonáva ho odolnosťou proti oderu. Má nízky koeficient mechanických strát a nízku tvorbu tepla, dobrú odolnosť voči teplu a mrazu. Tieto vlastnosti sú veľmi cenné pri použití pri výrobe pneumatík, vrátane mrazuvzdorných a tepelne odolných pneumatík. Mechanická pevnosť SKD je o niečo nižšia ako mechanická pevnosť prírodného kaučuku.

Obr. 2. Rast výroby prírodných a syntetických kaučukov

Hlavnou vlastnosťou SKD je jeho nízka lepivosť. Z tohto dôvodu sa pri výrobe pneumatík používa zmes SKD s SKI -Z, ako aj s styrén-butadiénovými a butadién-metylstyrénovými gumami. Použitie stereoregulárnych gúm SKD a SKI -3 umožňuje predĺžiť životnosť pneumatík o 20 - 30%. Prítomnosť SKD odolného proti opotrebovaniu je obzvlášť prospešná v dezénovej gume, kde jej obsah (až o 40 - 50%) zvyšuje odolnosť proti opotrebeniu o 30 - 40% v porovnaní s prírodnou gumou. Charakteristiky pevnostných, elastických a odolných vlastností gumy sú znázornené na obr. 69.

Sľubné sú stereoregulárne syntetické gumy SKI -3 a SKD.

Okrem týchto univerzálnych kaučukov sa pri výrobe hrotov a gumových automobilových dielov používajú aj ďalšie, takzvané špeciálne gumy.

Butylkaučuk K sa vyznačuje vysokou plynotesnosťou a odolnosťou voči kyslíku, ozónu a iným agresívnym médiám. Používa sa na výrobu rúr a vložiek pre bezdušové pneumatiky.

Chloroprénový kaučuk (nairit) a nitrilbutadiénový kaučuk sa vyznačujú zvýšenou odolnosťou voči olejom a olejom. Používajú sa na výrobu dielov, ktoré prichádzajú do styku s olejmi, palivami a inými rozpúšťadlami, ako sú napríklad hadice pre mazací systém, manžety a piesty pohonu hydraulickej brzdy atď.

Silikónové gumy (SKT) majú odolnosť voči vysokým teplotám a ozónu. Výrobky z nich vyrobené sa dajú použiť v rozmedzí od -90 do +300 ° C.

Vyrába sa tiež mrazuvzdorná guma, ako je butadienetyletylstyrén SKMS-1 0, ktorá v tomto ukazovateli predstihuje prírodný kaučuk.

Prírodné ani syntetické gumy však nemajú požadované kvality. Keď teplota klesne, guma sa stáva krehkou a pri zahriatí stráca svoju pružnosť a mení sa na plastický krehký materiál, ktorý je ľahko rozpustný v ropných produktoch. Preto sa kaučuk zmieša s inými zložkami a podrobí sa vulkanizácii, v dôsledku čoho získa pružnosť, pevnosť, nerozpustnosť v ropných produktoch, teplotnú odolnosť, odolnosť proti opotrebovaniu a ďalšie cenné vlastnosti.

Obr. 3. Charakteristika vlastností prírodných a syntetických kaučukov: NI - prírodný kaučuk; SKI -3 - syntetický izoprén; SKD - syntetický divinyl; SIMS - syntetický buta-dién-metylstyrén (CKMC-30-APMK -15)

Hlavným vulkanizačným činidlom pre gumy pneumatík je síra. Jeho obsah v gumovej zmesi je od 15 do 4% hmotnostných gumy.

Proces vulkanizácie sírou spočíva v zahriatí gumovej zmesi na určitú teplotu a jej udržovaní na tejto teplote po dobu dostatočnú na to, aby sa atómy síry spojili na niektorých miestach dvojitých väzieb molekuly gumy a vytvoril sa kaučuk - materiál s priestorová štruktúra molekúl, ktorá má nové vlastnosti odlišné od vlastností gumy. Zistilo sa, že počas vulkanizácie prebiehajú niektoré ďalšie reakcie gumy s prísadami a kyslíkom vo vzduchu.

Síra interaguje iba s kaučukmi, ktoré sú nenasýtenými polymérmi, ktoré zahŕňajú prírodné a všetky syntetické gumy na báze diénových (diolefínových) uhľovodíkov. Tvrdosť gumy závisí od množstva síry. S obsahom síry 40 - 60% v gumovej hmote sa zmení na sbonpt - veľmi tvrdý materiál, ktorý je možné opracovať rezaním.

Krížové chemické väzby medzi molekulami gumy môžu byť nielen dôsledkom síry, ale aj n kyslíkových alebo valenčných chemických väzieb atómov uhlíka jednotlivých reťazcov.

Na vulkanizáciu niektorých kaučukov sa používajú fenolformaldehydové živice, oxidy kovov, benzoylperoxid atď. Známe sú gumy (patrydivinyl, nairit atď.), Ktoré vulkanizujú pri zahrievaní bez vulkanizačného činidla. Schematický diagram štruktúry vulkanizovaného kaučuku je znázornený na obr. štyri.

Vulkanizácia kaučukovej zmesi prebieha určitý čas a je možné ju vykonávať pri širokom rozmedzí teplôt, počnúc normálnou teplotou. Rýchlosť vulkanizácie závisí od gumovej zmesi a teploty. So zvyšovaním teploty na každých 10 ° C sa rýchlosť vulkanizácie zvyšuje asi dvakrát.

Teplota vulkanizácie by mala byť nad teplotou topenia síry a pod teplotou topenia gumy. Pre gumy pneumatík je to zvyčajne 130 - 160 ° C.

Optimálna vulkanizácia je najkratšia doba vulkanizácie, ktorá, za iných okolností, poskytuje najlepšie fyzikálno-chemické a mechanické vlastnosti vulkanizátu (gumy).

Obr. 4. Schéma štruktúry vulkanizovaného kaučuku

Poplatok za vulkanizáciu sa nazýva doba trvania vulkanizačného obdobia, počas ktorého sa zachovávajú vysoké fyzikálne a mechanické vlastnosti dosiahnuté pri optimálnej vulkanizácii.

Rôzne fyzikálno-chemické a mechanické vlastnosti kaučukov v procese vulkanizácie sa menia podľa jednotlivých zákonov a dosiahnutie ich maximálnych hodnôt sa časovo nezhoduje. Preto je optimálna vulkanizácia určená najdôležitejšími vlastnosťami, najčastejšie zmenou pevnosti v ťahu vulkanizátu.

Optimálna vulkanizácia a vulkanizačná plošina závisia od teploty vulkanizácie a gumového zloženia. Je žiaduce mať gumy s čo najmenším optimom vulkanizácie a čo najväčšou platňou vulkanizácie. Prvý vám umožňuje znížiť čas vulkanizácie, druhý - aby ste sa vyhli nadmernej vulkanizácii vonkajšej a undervulkanizácii vnútorných častí vulkanizovaných hrubostenných gumových výrobkov kvôli nízkej tepelnej vodivosti gumy, a teda nerovnomernému zahrievaniu.

V praxi je vulkanizácia zastavená o niečo skôr, ako je optimálne, čo zvyšuje odolnosť výrobkov proti starnutiu. Ďalšími zložkami kaučukovej zmesi sú: urýchľovače vulkanizácie, ktoré skracujú čas vulkanizácie, zvyšujú fyzikálne a mechanické vlastnosti a odolnosť proti starnutiu gumy. Sú to altax, captax, tiu-ram a niektoré ďalšie, najčastejšie organické zlúčeniny v množstve 1 - 2% hmotnosti gumy. Teplota vulkanizácie tiež závisí od povahy urýchľovačov; vulkanizačné aktivátory, ktoré aktivujú pôsobenie urýchľovačov vulkanizácie a navyše zvyšujú pevnosť v ťahu a odolnosť proti roztrhnutiu.

Vo forme aktivátorov sa používajú oxidy niektorých kovov, hlavne oxidu zinočnatého (zinková biela), v množstve do 5% hmotnostných gumy. Oxid zinočnatý tiež zvyšuje tepelnú vodivosť gumy;
- aktívne plnivá (zosilňovače), ktoré slúžia na zlepšenie vlastností gumy. Sadze zvyšujú pevnosť v ťahu kaučukov na báze väčšiny syntetických kaučukov niekoľkonásobne (až 10) a na báze prírodného kaučuku o 20 - 30 ... Sadze zároveň znižujú elasticitu gumy a zhoršujú spracovateľnosť gumových zmesí. Sadze sa vyrábajú v dôsledku neúplného spaľovania ropných produktov a zemného plynu. Obsah sadzí v behúňovom kaučuku niekedy presahuje 50 obsah gumy (v hmotnosti). Pneumatika obsahuje asi 25% z celkovej hmotnosti sadzí. Takže, pneumatiky nákladné auto s hmotnosťou 48 kg obsahujú 13 kg sadzí. Sadze sa líšia veľkosťou častíc, vývojom povrchu a drsnosťou a chemickou povahou povrchu. Najlepší výhľad sadze pre behúňové gumy - veľmi rozptýlené a pre pásové a rámové gumy - málo rozptýlené, ale vysoko štruktúrované. Okrem sadzí sa ako zvýrazňovače používajú ľahké plnivá: biele sadze (oxid kremičitý), oxid horečnatý, oxid zinočnatý, uhličitan horečnatý, kaolín (biela porcelánová hlina);
- neaktívne plnivá (napríklad elutriová krieda, azbestová múka), ktoré sa používajú v množstve 30 - 40% hmotnosti gumy na zväčšenie objemu kaučukovej zmesi a zníženie jej nákladov bez znateľného zhoršenia základných technických vlastností. ;
- antioxidanty, ktoré sa pridávajú do gumových zmesí v množstve 1 - 2% hmotnosti gumy na spomalenie takzvaného procesu starnutia gumy, to znamená na spomalenie zhoršenia jej fyzikálno-chemických vlastností pod vplyvom atmosférického tlaku kyslík. Starnutie podporuje teplo, slnečné žiarenie a opakované ohýbanie počas prevádzky. Keď guma zostarne, na jej povrchu sa tvoria praskliny, stáva sa krehkou a menej odolnou a ľahšie sa opotrebúva. Starnutie znižuje životnosť gumových častí, a preto zvyšuje jej odolnosť proti starnutiu nevyhnutné znížiť náklady na prevádzku gumových častí. To sa týka predovšetkým automobilové pneumatiky, ktoré na jednej strane fungujú v podmienkach, v ktorých pôsobia všetky faktory urýchľujúce starnutie, a na druhej strane sú to drahé výrobky;
- zmäkčovadlá alebo zmäkčovadlá, ktoré podporujú lepšie zmiešanie zložiek gumárenských zmesí, najmä aktívnych a neaktívnych plnív, a robia gumovú zmes plastickejšou. Uľahčujú prípravu a manipuláciu s gumovou zmesou. Ich pôsobenie však často presahuje stanovené hranice. Takže zmäkčovače zvyčajne znižujú tvorbu tepla, zvyšujú predĺženie, mrazuvzdornosť, únavovú odolnosť, znižujú tvrdosť, zvyšujú alebo znižujú lepivosť atď. Tieto vlastnosti sa u rôznych zmäkčovačov prejavujú rôznymi spôsobmi. Ako zmäkčovadlá sa väčšinou používajú zmesi rôznych organických látok, ktorými sú ropné rafinérske výrobky (vykurovací olej, decht, parafín, ceresín, minerálne oleje), uhoľný decht, rastlinné produkty (rastlinné oleje, kolofónia, borovicová živica), mastné látky. kyseliny (kyselina stearová, kyselina olejová), syntetické výrobky (polydién, estery). Je dôležité, aby zmäkčovadlo zavedené do gumovej zmesi „nepotilo“ povrch gumovej časti, pretože to zhoršuje technické vlastnosti gumy. Obsah zmäkčovadiel v gumovej zmesi sa veľmi líši - od 2 do 30% hmotnostných gumy. Vo veľkom množstve je možné zmäkčovač použiť ako plnivo súčasne. V niektorých prípadoch sú náklady na gumu znížené kvôli zmäkčovačom;
- spätné získanie, ktoré slúži na čiastočnú výmenu gumy. Je to špeciálne upravená guma z odpadových pneumatík, duší a ďalších výrobkov. Použitie regenerovaných výrobkov umožňuje znížiť náklady na gumové výrobky a predovšetkým na tie, ktoré nie sú príliš vysoké technické požiadavky(pásky na ráfiky, koberčeky atď.);
- farbivá, ktoré farbia ľahké zmesi gumy vo vhodných farbách. Na to sa používajú pigmenty minerálneho a organického pôvodu.

Obr. 5. Závislosť pevnosti v ťahu od doby vulkanizácie

Výberom prísad a ich kvantitatívnym pomerom sa získa kaučuk na rôzne účely (behúň, kostra, rozbíjač, komora, lepidlo, odolný voči benzínu, mrazuvzdorný, odolný voči teplu atď.) S určitými výraznými vlastnosťami.

Podniky cestnej dopravy používajú gumu ako materiál na opravu pneumatík. Jeho kvalitu hodnotí množstvo ukazovateľov.

Obr. 6. Tester tvrdosti Shore: 1 - ihla; 2 - prevodový stupeň, 3 - ozubený sektor; 4 - hlava; 5 - pružina, 6 - šípka ukazovateľa

Tvrdosť gumy sa meria v bežných jednotkách stupnice tvrdomeru Shore, v závislosti od hĺbky ponorenia tupej ihly do skúšobnej vzorky.

Abrázia gumy (cm3 / kWh) je určená stratou objemu vzorky (cm3) na jednotku práce (kWh) vynaloženú na obrusovanie.

Skúšky sa vykonávajú na špeciálnom stroji, kde sa exemplár určitého tvaru lisuje danou silou na rotujúci disk stroja s korundovým papierom č. 2/100.

Vzorka sa pripraví s definovaným tvarom a presnými rozmermi s piatimi zárezmi s hĺbkou 0,5 mm a dĺžkou 2 mm s rozstupom 2,5 mm.

Pružnosť t (pružnosť) sa stanoví na metri pružnosti kyvadla (obr. 74) podľa maximálneho uhla vychýlenia kyvadla po dopade na skúšobnú vzorku. Pomocou získaných hodnôt uhla odchýlky, výpočtového vzorca a špeciálnych tabuliek určte elasticitu v percentách. Čím vyšší je tento indikátor, tým je guma pružnejšia.

Uhol vychýlenia je nastavený nasledovne. K nákove je pripevnený skúšobný kus s hrúbkou 6 mm. Po stlačení ua sa pákou uvoľní kyvadlo dopadajúce na vzorku. Pod vplyvom pružnosti vzorky sa kyvadlo odrazí dozadu a uhol vychýlenia sa počíta podľa šípky na stupnici.

Obr. 7. Schéma stroja na skúšanie ťahu: 1 - pohyblivý sektor; g - vzorka gumy; 3 - meracie pravítko; 4 - závitovka, 5 - závitovka; 6 - upínacie značky

Guma na opravu pneumatík, s výnimkou lepiacej gumy, sa dodáva vo forme listov zvinutých do kotúča s kaliko alebo celofánovou podšívkou na drevených alebo lepenkových valcoch. Každá rolka musí byť označená príslušnými údajmi.

Dezénová guma má hrúbku 2 ± 0,2 mm a je navrhnutá tak, aby vyplnila časti behúňa a bočnice vyrezané počas opravy.

Medzivrstva gumy s hrúbkou 0,9 ± 0,1 mm je určená na obloženie výrezov v pneumatikách, nášivkách a manžetách, aby sa lepšie spojili s pneumatikou.

Komorová guma sa používa na výrobu náplastí na opravu komôr, tepelne odolných - na výrobu varných komôr.

Lepiaca guma sa dodáva v kusoch hrúbky 10 mm a je určená na výrobu lepidla.

Medzivrstva a lepiace gumy sú vyrobené z prírodného kaučuku.

Po obdržaní plátennej gumy skontrolujte jej obal, rovnomernosť farieb, absenciu cudzích inklúzií, trhliny, preliačiny, záhyby, inklúzie pogumovanej gumy, bubliny a iné chyby, ktoré zhoršujú gumu ako materiál na účely opravy. Podložky vo zvitkoch musia úplne pokrývať povrch valcovaného materiálu bez záhybov, záhybov alebo deformácií.

TO Kategória: - Pneumatiky pre osobné vozidlá