Ключ к знанию

Вулканизированная резина что это такое


Вулканизация каучука: процесс вулканизации серой, резина

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.

Вулканизация каучука

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:

  • фосфор;
  • селен;
  • тринитробензол и ряд других.

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:

  1. Он не должен вступать в реакцию с полухлористой серой.
  2. Он должен растворять каучук.

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 h3S (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:

  • тиурамидсульфид;
  • ксантогенаты;
  • меркаптобензотиазол.

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.

  1. Для обеспечения доступа к месту повреждения необходимо покрышку снять с колеса.
  2. Зачистить рядом с местом повреждения резину. Ее поверхность должна стать шероховатой.
  3. С применением сжатого воздуха обдуть обработанное место. Корд, появившийся наружу необходимо удалить, его можно откусить кусачками. Резина должна быть обработана специальным составом для обезжиривания. Обработка должна быть проведена с двух сторон, снаружи и изнутри.
  4. С внутренней стороны, на место повреждения должна быть уложена заранее подготовленная в размер заплатка. Укладку начинают со стороны борта покрышки в сторону центра.
  5. С наружной стороны на место повреждения необходимо положить куски сырой резины, нарезанные на кусочки по 10 – 15 мм, предварительно их необходимо прогреть на плите.
  6. Уложенный каучук надо прижать и разровнять по поверхности шины. При этом надо следить за тем, что бы слой сырой резины был выше рабочей поверхности камеры на 3 – 5 мм.
  7. Через несколько минут, с использование УШМ (угловая шлифмашина), необходимо снять слой наложенной сырой резины. В том случае, если оголенная поверхность рыхлая, то есть в ней присутствует воздух, всю нанесенную резину требуется убрать и операцию нанесения каучука повторить. Если в ремонтном слое нет воздуха, то есть, поверхность ровная и не содержит пор, ремонтируемую деталь, можно отправлять под разогретый до указанной выше температуры.
  8. Для точного расположения шины на прессе имеет смысл пометить центр дефектного места мелом. Для предотвращения прилипания нагретых пластин к резине, между ними надо проложить плотную бумагу.

Вулканизатор своими руками

Любое устройство для горячей вулканизации должно содержать два компонента:

  • нагревательный элемент;
  • пресс.

Для самостоятельного изготовления вулканизатора могут потребоваться:

  • утюг;
  • электрическая плитка;
  • поршень от ДВС.

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.

stankiexpert.ru

Для чего нужна вулканизация?

Вулканизация – это сложный технологический процесс, превращающий пластичный каучук в резину. При этом форма изделия фиксируется, оно становится более эластичным, прочным и твердым. Резину после вулканизации сложно разорвать, ее эксплуатационные характеристики улучшаются, а выносливость достигает невероятных параметров. Химики назовут процесс вулканизации «сшиванием» макромолекул каучука в вулканизационную сетку поперечными редкими химическими связями. Для этого используется специальный химический агент.

История вулканизации и ее особенности

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. 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.

Зачем нужна вулканизация шин?

Вулканизация покрышек – это один из инструментов ремонта повреждений резины. Как правило, при этом используются специальные пластыри, предназначенные для холодной и горячей вулканизации. В процессе жидкость для ремонта камер взаимодействует с активным слоем пластыря-заплаты. Чтобы обработать поверхность материалов и места дефектов, используется спеццемент BL. Для фиксации и соединения элементов и деталей конструкции применяются клеи.

Различают холодную и горячую вулканизацию:

• Без термической обработки две резиновые составляющие скрепляются в процессе холодной вулканизации. При этом пластырь с адгезивным слоем крепится внутри покрышки. Этот процесс протекает достаточно медленно, а потому при средней температуре окружающей среды в 20 С, шина после установки пластыря должна простоять сутки. Если же за окном холоднее, для полного завершения процесса потребуется двое суток. Чтобы процесс прошел верно, не следует ни в чем отклоняться от технологии. Для закрепления эффекта стоит воспользоваться дополнительными средствами для резины уже после окончания вулканизации;

• Если для скрепления материалов используется воздействие высокой температуры, речь идет о горячей вулканизации. Для данного процесса используется так называемая «сырая резина» - пластичная смесь, которая восстанавливает места повреждения резины. Услуга вулканизации доступна во многих сервисных центрах.

Чтобы шины служили достаточно долго и не нуждались в вулканизации, следует приобретать их в проверенных виртуальных торговых площадках, например,Rezina.cc. Здесь работают опытные специалисты, которые смогут дать ответы на любые вопросы. Преимущества интернет-магазина – разумная ценовая политика и оперативная доставка без предварительной платы.

rezina.cc

Технологический процесс вулканизации резины

 

Технологически процесс вулканизации представляет собой преобразование в резину «сырого» каучука. Как химическая реакция, он предполагает объединение линейных каучуковых макромолекул, легко теряющих стабильность при внешнем воздействии на них, в единую вулканизационную сетку. Она создается в трехмерном пространстве благодаря поперечным химическим связям.

 

Такая как бы «сшитая» структура наделяет каучук дополнительными прочностными показателями. Улучшаются его твердость и эластичность, морозо- и теплостойкость при снижении показателей растворимости в органических веществах и набухания.

 


Полученная сетка отличается сложным строением. Она включает не только узлы, соединяющие пары макромолекул, но и те, что объединяют одновременно несколько молекул, а также поперечные химические связи, представляющие собой как бы «мостики» между линейными фрагментами.

 

Их образование происходит под действием специальных агентов, молекулы которых частично выступают строительным материалом, химически реагируя друг с другом и макромолекулами каучука при высокой температуре.

 

Свойства материала

 


Возникающие связи необратимо ограничивают подвижность молекул под механическим воздействием, одновременно сохраняя высокую эластичность материала со способностью к пластическим деформациям. Структура и численность этих связей определяется методом вулканизации резины и использованными для нее химическими агентами.

 

 

Процесс протекает не монотонно, и отдельные показатели вулканизируемой смеси в своем изменении достигают своего минимума и максимума в разное время. Наиболее подходящее соотношение физико-механических характеристик получаемого эластомера называется оптимумом.


Вулканизируемый состав, помимо каучука и химических агентов, включает ряд дополнительных веществ, способствующих производству резин с заданными эксплуатационными свойствами. По назначению их делят на ускорители (активаторы), наполнители, мягчители (пластификаторы) и противостарители (антиокислители). Ускорители (чаще всего это оксид цинка) облегчают химическое взаимодействие всех ингредиентов резиновой смеси, способствуют сокращению расхода сырья, времени на его переработку, улучшают свойства вулканизаторов.

 

 

 

Наполнители, такие как мел, каолин, сажа, повышают механическую прочность, сопротивление износу, истиранию и другие физические характеристики эластомера. Пополняя объем исходного сырья, они тем самым уменьшают расход каучука и понижают себестоимость получаемого продукта. Мягчители добавляют для повышения технологичности обработки резиновых смесей, снижения их вязкости и увеличения объема наполнителей.


Также пластификаторы способны повышать динамическую выносливость эластомеров, стойкость к истиранию. Стабилизирующие процесс антиокислители вводятся в состав смеси, чтобы предупредить «старение» каучука. Разные комбинации этих веществ применяют при разработке специальных рецептур сырой резины для прогнозирования и корректировки процесса вулканизации.

 

Виды вулканизации

 

 


Когда присоединяется более 30% серы, то получается довольно жесткий, малоэластичный эбонит. В качестве ускорителей в этом процессе используют тиурам, каптакс и др., полноту действия которых обеспечивает добавление активаторов, состоящих из окислов металлов, как правило, цинка.


Еще возможна радиационная вулканизация. Ее проводят посредством ионизирующей радиации, применяя потоки электронов, излучаемых радиоактивным кобальтом. Такой процесс без использования серы способствует получению эластомеров, наделенных особой стойкостью к химическому и термическому воздействию. Для производства специальных видов резин добавляют органические перекиси, синтетические смолы и другие соединения при тех же параметрах процесса, что и в случае добавление серы.

 


В промышленных масштабах вулканизируемый состав, помещенный в форму, нагревают при повышенном давлении. Для этого формы помещают между нагретыми плитами гидропресса. При изготовлении неформовых изделий смесь засыпают в автоклавы, котлы или индивидуальные вулканизаторы. Нагревание резины для вулканизации в этом оборудовании проводится при помощи воздуха, пара, нагретой воды или высокочастотного электрического тока.


Крупнейшими потребителями резинотехнической продукции на протяжении многих лет остаются предприятия автомобильного и сельскохозяйственного машиностроения. Степень насыщенности их продукции изделиями из резины служит показателем высокой надежности и комфорта. Кроме того, детали из эластомеров часто используют при производстве монтажа сантехники, изготовлении обуви, канцелярских и детских товаров.

promplace.ru

Вулканизированная резина - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Вулканизированная резина

Cтраница 1


Вулканизированная резина на основе натурального каучука сохраняет свою гибкость при температуре до 55 - 60е ниже нуля.  [2]

Вулканизированная резина обладает рядом недостатков: малой нагревостойкостью ( при 65 - 75 С резина становится хрупкой, покрывается мелкими трещинами), разрушается под влиянием света, набухает под действием нефтяных масел. Прокладки, подвергающиеся воздействию нефтяных масел, изготовляют из специальной маслостойкой резины.  [3]

Вулканизированная резина в зависимости от содержания в ней серы, разделяется на мягкую резину, полуэбонит и эбонит.  [4]

Мягкая вулканизированная резина применяется в качестве электроизоляционного материала и защитных оболочек проводов и кабелей, различных прокладок, шлангов, дорожек, перчаток и пр. Твердая резина или эбонит обычно применяется в виде различных изоляционных деталей.  [5]

Вулканизированную резину применяют для изоляции проводов и кабелей, изготовления диэлектрических ковриков, перчаток и обуви. Такая резина имеет ЕПр. Со временем резина стареет - теряет механические свойства, растрескивается, диэлектрические свойства ее ухудшаются. Особенно сильно старение проявляется при воздействии тепла и солнечного света.  [6]

Вулканизированную резину применяют для изоляции проводов и кабелей, изготовления диэлектрических ковриков, перчаток и обуви. Такая резина имеет Епр - 20 - 35 кв / мм. Со временем резина стареет - теряет механические свойства, растрескивается, диэлектрические свойства ее ухудшаются. Особенно сильно старение проявляется при воздействии тепла и солнечного света.  [7]

Частицы вулканизированной резины сообщают изоляционной мастике эластичность. В расплавленном битуме резина девул-кализируется и одновременно частично растворяется, образуя тончайшую сетку, армирующую покрытие и придающую ему упруго-эластические свойства.  [8]

Проницаемость вулканизированной резины по отношению к водороду измеряется опытным путем на однородном, свободном от водорода резиновом листе толщиной 1 0 см, который не имеет проколов. Лист резины площадью 25 см2 зажимается между двумя газовыми камерами, одна из которых заполнена водородом при постоянном давлении 0 101325 МПа. Камера по другую сторону листа ( вниз по потоку для диффундирующего водорода) имеет фиксированный объем 100 см3, и в начале опыта давление в ней ниже 0 1333 Па. В этой второй газовой камере давление измеряется через некоторые интервалы времени, и нетрудно понять, что оно увеличивается по мере того, как водород растворяется, диффундирует через резину и появляется в газовом пространстве вниз по потоку. Вся система поддерживается при температуре 25 С.  [9]

Переработка вулканизированных резин более сложна, поскольку они обладают значительной эластичностью, т.е. способностью к обратимым высоким деформациям. Это затрудняет их измельчение, которое является первой стадией утилизации практически любых твердых отходов. Тем не менее РВО также являются ценным вторичным сырьем. Его используют при изготовлении резиновой крошки, применяемой на предприятиях в качестве добавки к первичному сырью.  [10]

При склеивании вулканизированных резин с металлами металлические детали промазывают клеем 2 раза. Время сушки после первой промазки 7 - 10 мин при 18 - 30 С или 3 - 7 мин при 31 - 45 С, после второй промазки 2 - 8 мин при 18 - 45 С.  [11]

Контроль свойств вулканизированной резины на соответствие техническим требованиям проводится по различным параметрам.  [12]

Эбонит представляет собой вулканизированную резину с большим содержанием серы, при нагреве поддается штамповке.  [13]

Случайно была изобретена вулканизированная резина - когда на горячую печь уронили резину и серу.  [14]

Предназначается для склеивания вулканизированных резин и резино

www.ngpedia.ru

Как вулканизируют шины

Всем привет. Так сложилось что прошлым летом наехал на арматуру и проткнул шину. Как временный вариант на шиномонтажке воткнули сразу два жгута вместе, но воздух все равно выходил (как оказалось дырка начала расходиться дальше). Решить проблему помогла бы камера. Но к ним я отношусь негативно, да и жгутом ее опять же не починишь. Оставалось еще два варианта: купить новую покрышку и ремонт с помощью кордовой заплатки. На последнем я и остановился. Так как рядом со злополучным порезом находилось еще одно инородное отверстие заклеенное жгутом, лучшим решением было взять одну большую заплатку и убить ей сразу двух зайцев. В магазине была приобретена за небольшое количество денег двухслойная кордовая заплатка. Перед ее установкой нужно обработать плоскость, снять все неровности.

Когда все готово, тщательно пылесосим покрышку внутри и обезжириваем несколько раз.
После этого наносим специальный вулканизирующий клей.

Сначала наносим первый слой и ждем 5 минут. После этого наносим второй слой слой. Ждем 3 минуты. Когда клей подсох наносим кордовый пластырь и сразу же с силой прикатываем его от борта к борту. Для прикатки лучше использовать прикаточный ролик для обоев. Если такого нет, то подойдет обыкновенный стакан.
После всех этих операций получаем конечный результат в виде целой покрышки.

P.S езжу каждый день, давление держит, так что считаю проделанную работу не напрасной.

Источник www.drive2.ru

Время на чтение: 5 минут

Почти каждый автолюбитель хоть иногда задавался вопросом: вулканизация шин — что это такое? И действительно, далеко не многие знают, как именно происходит данный процесс, в результате каких химических реакций осуществляется вулканизация.

Вулканизированная резина: что это такое

Вулканизация резины — это довольно интересная процедура, так как в качестве вулканизирующих агентов выступает немало химических соединений. Основным элементом данной структуры является каучук. Именно он преобразовывается в резину вследствие технологического процесса вулканизации.

Вулканизированная резина

Это химическая реакция, которая представляет собой превращение сырого каучука в вулканизационную сетку, благодаря присоединению к нему иных химических соединений. При этом у каучука улучшается твердость, эластичность, устойчивость к высоким и низким температурам.

Применение таких веществ, как каучук и сера в процессе вулканизации называется серной вулканизацией. Именно атомы серы способствуют образованию межмолекулярных поперечных связей. Смесь нагревают до 160 °. Когда процент добавленной серы не превышает 5 %, то получается мягкий вулканизат. Из него изготавливают камеры, покрышки, резиновые трубки и т. п. А если добавляется больше 30 % серы, то получается жесткий эбонит.

Таким способом можно получить эластомер, который будет невероятно стойким к химическим и термическим воздействиям.

Весь процесс вулканизации можно разделить на несколько этапов:

  • Вулканизируемый состав помещают в формы.
  • Формы устанавливают между нагретыми плитами гидропресса.
  • Смесь нагревают до определенной температуры.
  • Неформовые изделия засыпаются в автоклавы либо котлы и тоже поддаются нагреву.

Горячая вулканизация

Такой метод чаще всего используется для устранения боковых порезов на автошине, которые больше 1 см. Именно на горячую получается добиться более надежного скрепления резины. Данный способ считается одним из самых прочных среди всех известных. Горячее склеивание имеет массу плюсов:

  • процедуру можно делать даже зимой;
  • изделие будет склеено даже если имеет загрязнения;
  • пользоваться шиной можно сразу после процедуры;
  • материалы дешевле, чем для холодной склейки.

В первом случае происходит следующее:

  • Поврежденное место зачищается фрезой.
  • Укладывается вязкая резина.
  • Дыра заполняется кусками холодной резины.
  • Специальным прессом производится нагрев и сваривание компонентов.

Двухэтапная проходит следующим образом:

  • Порез зачищается и вулканизируется.
  • Накладывается заплатка на место повреждения.
  • Поврежденные места склеиваются прессом.

Такой способ более плотно закрывает порез и обеспечивает хорошее затвердевание резины.

Горячая склейка

Технология и время вулканизации сырой резины

Время вулканизации сырой резины — примерно 4 минуты на каждый миллиметр толщины. При этом по 30 минут дается на прогрев промежуточных подушек. Так, например, профессионалы могут отремонтировать шину за пару часов. Если речь идет о грузовой покрышке, то продолжительность ремонта может затянуться до 4 часов. Этапов обработки и склеивания пореза несколько:

  • Пространство вокруг повреждения зачищается фрезой.
  • Резиновая крошка сдувается, поврежденное место обрабатывается с обеих сторон специальным составом.
  • Соответствующая по размеру заплатка устанавливается с внутренней стороны шины.
  • Снаружи порез заполняется сырой резиной, которую заранее подогревают для лучшей пластичности.
  • Каучук прижимают к шине и выравнивают, он должен выступать на 3-5 мм.
  • Горячим прессом производится склейка поврежденного участка.

Холодная склейка

Именно хороший клей в силах склеить резину так, как бы это сделала горячая вулканизация. Но стоит отметить, что данный способ является временным ремонтом. Его можно сделать самостоятельно при поломке в дороге и доехать так до ближайшей СТО. А там уже произвести склеивание на горячую. Если такая ситуация случилась в пути, то нужно произвести следующие манипуляции:

  • Снять колесо и осмотреть повреждение.
  • Очистить и обезжирить место склейки
  • Нанести клей на заплатку и поврежденное место.
  • Придавить заплатку к резине и подержать некоторое время.
  • Накачать колесо и ехать на СТО.

Также эффективному склеиванию поддаются повреждения не более 35 мм (продольные) и 25 мм (поперечные). Холодная вулканизация схватывается около 30 минут. После этого только можно ехать. Но тут все зависит от величины пореза, холода либо жары, а также от качества клея. Полное высыхание материала наступает через двое суток. Такой способ очень хорошо подходит для устранения мелких порезов и проколов.

Самовулканизирующаяся резина

Вулканизатор для шин своими руками

Его можно сделать даже собственными руками, имея смекалку и умелые руки. Изготовить агрегат можно:

  • из бытового утюга;
  • из электроплитки;
  • из поршня от двигателя авто.

Если использовать утюг, то его подошва будет служить нагревательным элементом. Идеальным будет прибор, имеющий терморегулятор. В качестве пресса может выступать струбница. Для такого вулканизирующего устройства понадобится минимум затрат денег и материала.

Поршневой вулканизатор станет незаменимым помощником, если прокол шины случился в пути, а под рукой нет никаких специальных материалов для вулканизации и розетки. Такой агрегат работает по следующей схеме:

  • Камера укладывается на ровной металлической поверхности.
  • Поврежденный участок прижимается днищем поршня и плотно фиксируется.
  • Между резиной и металлом укладывается бумага.
  • Рядом с поршнем рассыпается песок (чтобы бумага не горела).
  • В поршень заливается бензин и поджигается.

Произвести самодельную вулканизацию вполне возможно, но лучше, если эту работу сделают профессионалы на СТО. Данная процедура не займет много времени, да и стоит недорого.

Источник kolesa.guru

Есть несколько способов заделать прокол или порез в велосипедной камере, один из которых – горячая или холодная вулканизация шин. Такой метод можно с уверенностью назвать надежным и долговечным, колесо, закрепленное при помощи сырой резины, будет служить как новое и не спустит в самый неожиданный момент. Осуществлять такой ремонт можно легко самому своими руками, как в домашних условиях, так и на природе в походе при наличии некоторых необходимых деталей. Горячий метод вулканизации отличается от холодного только тем, как закрепляется накладываемая на колесо заплатка – с нагревом или без.

Что такое вулканизация? Это такой химический процесс, благодаря которому, при затрате тепла, прочностные свойства резины улучшаются, она становится эластичной и твердой. Наложить латку на прокол можно при помощи отрезка старой камеры или готовой заплатки из ремонтного набора, а для их закрепления необходима сырая резина своими руками, которая продается в рулонах с защитной пленкой. Это очень пластичный материал, он прилипает к любым поверхностям, легко слепляется в комок и т.д. сырая резина инструкция по применению указана на упаковке.

  • Различают два вида вулканизации – холодная и горячая, рассмотрим их оба поподробнее.

Применение холодной вулканизации

Материал для такого ремонта появился еще в 1939 году в США, почти сразу начал с успехом применяться и пользуется популярностью у велосипедистов и автомобилистов по всему миру и по сей день. С его помощью можно легко и беспроблемно отремонтировать любую камеру, холодный способ очень легок к применению в домашних условиях. Для удобства потребителей некоторые производители предлагаются сразу готовые наборы для ремонта (холодная сырая резина инструкция по применению указана на упаковке), в который входят несколько заплаток различных размеров в виде пластыря, шкурка (наждачная бумага), которая используется для зачистки места прокола или царапины на резине, а также специальный быстросохнущий клей для холодной вулканизации. Именно он вступает в реакцию со слоем сырой резины на заплатке – она нанесена ярким цветом вокруг черного. Это вызывает процесс вулканизации, благодаря чему резина камеры легко склеивается без нагрева (т.е. холодным способом). Такой способ лучше всего подходит для ремонта колес в походных условиях, когда под рукой больше нет никаких инструментов. Вы не найдете ни одного велотуриста, которого бы не выручал подобный комплект хотя бы раз в жизни. Он не занимает много места в сумке или рюкзаке, а важность его сложно переоценить, особенно если в поездке вы один без товарищей вдалеке от города. На весь процесс ремонта шины с использованием холодной вулканизации при помощи латки пластыря для камеры у велосипедиста уйдет не больше десяти минут, и колесо будет как новое.

Технология горячей вулканизации шин своими руками

Такая технология применяется несколько дольше, чем холодная. Во времена, когда вокруг не было такого количества шиномонтажек, авто- и велолюбители ремонтировали свои транспортные средства в гараже при помощи именно такого метода, для которого применяется электрический или бензиновый вулканизатор, который можно легко собрать своими руками. технология здесь заключается в следующем: мастер сжигает бензин, который прогревает резину при помощи поршня. Как только температура поднимается до 90 градусов, сырая резина для вулканизации начинает укрепляться, если поднять температуру до 147 градусов, процесс идет заметно быстрее и качественнее. А вот выше 150 лучше не поднимать, т.к. материал начинается разрушаться и теряет свои свойства. После 160 градусов сырая резина начинается обугливаться. Идеальное время прогрева при горячей вулканизации сырой резины – около 8-10 минут. Фрагмент материала прикладывается к месту прокола на камере и сдавливается при помощи струбцины, чтобы в процессе химической реакции не образовывались пузырьки и не собирался воздух, образуя опасные пустоты.

В походных условиях провести такую операцию для камер гораздо сложнее, но все же возможно: если есть фрагмент сырой резины, можно нагреть его над костром. Определить температуру пламени можно по кусочку сахара или листку бумаги: и то, и то начинает плавиться/обугливаться при температуре 145 градусов – как раз той, что требуется для вулканизации. В качестве струбцины можно использовать плоский тяжелый камень, деревянное полено или любой другой подходящий предмет.

На всю операцию вы потратите около 20 минут. Не забывайте, что место проклейки заплатки камеры нужно обязательно зачищать шкуркой или хотя бы протереть бензином, чтобы удалить загрязнения с шины.

Цемент для вулканизации и его применение

Еще один альтернативный вариант для ремонта колес велосипеда в походных условиях – это баллончик с цементным вулканизатором. Купить их можно, например, на авторынке – такой материал пользуется большой популярностью среди автолюбителей. Состав продается в жестяных и аэрозольных баллонах под давлением от таких брендов как Abro, BL, Zefal, Top RAD и многих других. По своему составу они не опасны для здоровья и не токсичны, т.к. в них не содержится хлористый и ароматический углеводород, поэтому использовать их можно свободно и дома, и на улице без защитной маски. Для того чтобы произошла цементация шины, необходима температура в 18 градусов тепла. Состав также применяется и при горячей вулканизации (необходимо 150 градусов). Для ремонта нужно извлечь из резины камеры инородный предмет, спровоцировавший прокол, через ниппель заправить камеру цементным вулканизатором, слегка подкачать ее насосом и проехать на велосипеде 2-3 километра, чтобы отрегулировать давление в колесах. Такая технология ремонта шины простая и тоже применяется повсеместно. Для закрепления результата возможно использование заплатки пластыря с последующим методом горячей вулканизации – абсолютно так же, как описывает инструкция выше. Технология подходит для любых порезов шины. латка для ремонта камер в данном случае наносится до заправки шины цементом.

Источник yvelo.ru

lubimauto.ru

Что такое силиконовая резина горячей вулканизации?

СТРУКТУРА

Силиконовая резина – это эластичный материал, получаемый на базе высокомолекулярных кремнийорганических соединений и по внешнему виду напоминающий синтетическую или обычную натуральную резину. Однако вследствие своей особой химической структуры она отличается целым рядом свойств, которые позволяют ей занять особое место среди резиновых эластичных материалов.

Основная структура силиконовой резины, в отличие от обычных видов резины, – это цепи из атомов кремния и кислорода с редкими поперечными сшивками. Этим обстоятельством обуславливается присущий ей в некоторой степени неорганический характер.

 

Рис.1 Фрагмент молекулы силиконового каучука

Остальные связи кремния заняты органическими радикалами (R), в первую очередь метильными, чем объясняется сходство с обычными сортами резины.

Наряду с метильными группами полимерная цепь содержит небольшой процент алкиленовых групп, в первую очередь – винильных, что повышает реакционную способность при перекисном образовании сетчатых структур.

СВОЙСТВА

Устойчивость к экстремальным температурам

Силиконовая резина сохраняет свои свойства практически неограниченное время при температурах от -50°С до +180°С.

Её можно использовать при температурах, близких к +250°С в течение нескольких сотен часов без появления хрупкости.

Особо термостойкие типы силиконовой резины имеют достаточно долгий срок службы при температуре выше +200°С.

Точно также особые сорта применимы при температурах до -100°С.

Учитывая её хорошие электроизоляционные свойства, силиконовую резину можно отнести к категории теплостойкости H.

 

Рис. 2. Прочность силиконовой резины и стирол-бутадиенового каучука после обработки горячим воздухом при температуре +200°С. Измерено при комнатной температуре.

 

Рис. 3. Предельное удлинение силиконового и стирол-бутадиенового каучуков после обработки горячим воздухом при температуре +200°С. Измерено при комнатной температуре.

 

Рис. 4. Жесткость силиконового и стирол-бутадиенового каучука при обработке горячим воздухом 200°С. Измерено при комнатной температуре.

Зависимость свойств от температуры

Как и у всех силиконов, большинство свойств силиконовой резины зависят от температуры в меньшей степени, чем у органических материалов. Благодаря этому силиконовую резину можно с успехом использовать при более высоких и более низких температурах. К таким свойствам относятся, например, сохранение формы, эластичность, упругость, прочность, жёсткость и предельное удлинение. Среди электрических характеристик, которые также в меньшей степени зависят от температуры, следует назвать пробивную прочность, диэлектрические показатели, объёмное сопротивление.

 

Рис. 5. Зависимость прочности силиконовой резины и стирол-бутадиенового каучука от температуры.

 

Рис. 6. Зависимость предельного удлинения силиконовой резины и стирол-бутадиенового каучука от температуры.

 

Рис. 7. Зависимость остаточной деформации сжатия силиконовой резины и стирол-бутадиенового каучука от температуры.

Эластичность при низкой температуре
  t°C хрупкости при ударе t°C отвердевания по модулю Юнга при изгибе t°C стеклования
Резина общего назначения -73 -55 -50
Твердая резина -78 -60 -50
Низко-температурная резина -118 -115 -116
Фторсиликоновая резина -168 -59 -57

Электрические свойства

Силиконовая резина при комнатной температуре обладает отличными изоляционными свойствами. Как уже отмечалось, эти свойства зависят от температуры лишь в малой степени. Поэтому силиконовая резина при температурах выше +100°С превышает по своим изоляционным показателям все традиционные эластомеры.

Следует также отметить, что при хранении в воде отмечаются лишь ничтожные изменения электрических свойств.

При сгорании изоляции из силиконовой резины остаётся непроводящий слой SiO2, благодаря чему обеспечивается более высокая защита электрических приборов и установок при нежелательных перегрузках.

Основные электрические характеристики
Диэлектрическая прочность 18-20 кВ/мм
Объемное сопротивление 10*1014 Ом*см
Диэлектрическая проницаемость (25°С, 50 Гц) 2,7 - 3,3


Рис. 8. Зависимость пробойной прочности силиконовой резины и натурального каучука от температуры.

 

Рис. 9. Зависимость угла диэлектрических потерь силиконовой резины и натурального каучука от температуры.

 

Рис. 10. Зависимость объемного сопротивления силиконовой резины и натурального каучука от температуры.

 

Рис. 11. Зависимость пробойной прочности силиконовой резины от продолжительности содержания в воде.

Химическая стойкость

Силиконовая резина устойчива к растворам солей, кипящей воде, спиртам, фенолам, различным минеральным маслам, слабым кислотам и щелочам, а также к перекиси водорода. В определённых условиях при контакте с алифатическими углеводородами наблюдается сильное набухание силиконовой резины, но после их испарения к ней возвращаются первоначальные механические свойства, так как она не содержит экстрагируемых составных частей.

Физиологическое воздействие

Силиконовая резина не токсична, если она обработана по всем правилам. Поэтому она является идеальным материалом для медицинской техники и пищевой промышленности. Однако некоторые вулканизирующие средства могут оказывать на неё неблагоприятное воздействие. Эти средства вулканизации и продукты их распада устраняются путём достаточно длительного воздействия высоких температур.

Устойчивость к атмосферным воздействиям и озону

 

Рис. 12. По своей устойчивости к атмосферному воздействию и озону силиконовая резина превышает все органические каучуки.

Свойства силиконовой резины в отличие от натурального каучука не меняются под воздействием света и воздуха в нормальных температурных диапазонах. Дождь, снег, морская вода также практически не оказывают воздействия на свойства силиконовой резины. Поэтому её можно считать устойчивой к атмосферным воздействиям.

Она устойчива даже к озону, благодаря чему приобретает особенно важное значение для электротехнической промышленности. Кроме того, силиконовая резина устойчива к таким явлениям, как электрическая корона и дуга.

 

Рис. 13. Влияние высоких температур на органическую и силиконовую резины.

Антиадгезионные свойства

Большинство сортов силиконовой резины обладает плохой адгезией к поверхностям различных материалов. Поэтому их можно использовать как материалы для изготовления форм, покрытий для транспортёров, по которым перемещаются липкие детали, покрытий валов в текстильной промышленности и искусственных материалов. Из-за своих антиадгезионных свойств силиконовая резина с трудом совмещается с другими материалами. Для достижения достаточной прочности сцепления необходимо использовать специальные клеи.

Теплотехнические свойства

Теплопроводность силиконовой резины составляет ~4*10-4 кал/см.град.с (измерена при температуре +80°С).

Коэффициент линейного расширения составляет ~2*10-4 град.-1 в пределах температур от 0 до +150°С.

Оба эти показателя зависят от типа и количества наполнителя.

Долговечность изделий из силиконовой резины

Температура (°С) Долговечность (-50% удлинения при разрыве)
-50 - +100 неограниченно
+120 10-20 лет
+150 5-10 лет
+205 2-5 лет
+260 3 месяца - 2 года
+316 1 неделя - 2 месяца
+370 6 часов - 1 неделя
+420 10 минут - 2 часа
+480 2-10 минут


ПЕРЕРАБОТКА

Общие положения

Обработка силиконового каучука горячей вулканизации требует применения смесительных вальцов, пластикатора, экструдера, каландров, вулканизационных прессов и отопительных каналов. Такое оборудование обычно имеется только на резинообрабатывающих заводах, поставляющих готовые изделия из силиконовой резины. Для снабжения таких заводов исходными материалами в удобной и универсальной форме предлагаются исходные смеси силиконовых каучуков. Подобные смеси состоят из силиконового каучука, активного наполнителя на базе кремниевой кислоты, полу- и неактивных наполнителей, как, например, инфузорная земля и вспомогательные материалы на силиконовой основе, служащие для упрощения процесса обработки. При добавлении соответствующих вулканизаторов при температурах более +100°С из них можно изготовить эластичные резиновые детали.

Путём развальцовывания других наполнителей в эти исходные смеси можно получить вулканизаты с требуемыми производными свойствами.

Очень важно помнить, что все машины по переработке силиконовой резины должны содержаться в полной чистоте. Даже самые малые количества серных катализаторов и антиоксидантов, которые обычно используются для органической резины, могут сделать силиконовую резину абсолютно непригодной. Поэтому для обработки силиконовой резины целесообразно использовать отдельные машины.

Хранение

Исходные смеси, а также смеси силиконового каучука следует хранить в закрытых емкостях и защищать от воздействия солнечных лучей. Хранение должно производится отдельно от каучуков на органической основе. Хранение готовых к вулканизации смесей (содержащих перекиси) должно производиться при температурах не выше +30°С, в противном случае при обработке могут возникнуть определённые сложности. Срок хранения исходных смесей не менее 12 месяцев, а готовых к вулканизации смесей не менее 4 месяцев.

Пластификация

При длительном хранении смеси силиконовых каучуков становятся хрупкими, поэтому перед обработкой их необходимо пластифицировать для того, чтобы изготовляемые из них изделия имели качественную поверхность.

Пластификация проводится на смесительных вальцах стандартной конструкции. Фрикционная передача обоих вальцов должна быть от 1:1,2 до 1:1,5 и должна иметь охлаждение. Смесь силиконового каучука подаётся в широкий зазор между вальцами и пропускается несколько раз. Если в результате длительного хранения она крошится и падает в ванну кусками, то е надо подавать на валки до тех пор, пока не образуется сплошная лента из материала. Проскакивающие вниз куски следует снова подавать на вальцы, так как если это сделать с запозданием, они не размягчатся, что может привести к образованию уплотнений. Подобные уплотнения значительно снижают характеристики и ухудшают внешний вид резины. Если каучуковая смесь проходит равномерно, то зазор между валками делается уже. Сначала смесь пропускают через вальцы с меньшей скоростью вращения, а затем переходят на более быстрые. За счёт интенсивной обработки смеси время пластификации можно значительно сократить. Не следует опасаться "мёртвого валка", хотя смесь при длительной обработке на валках иногда становится слишком клейкой. Поэтому целесообразно использовать обрезной нож, чтобы эти мягкие смеси можно было снимать с валков.

Пластифицированные смеси остаются готовыми к переработке в течение нескольких дней. Постепенно они снова застывают, поэтому репластификацию необходимо повторять.

Смешивание с наполнителями

При достаточной пластичности исходной смеси на смесительные валки можно дополнительно подавать наполнители. Добавка наполнителей обеспечивает повышение прочности и во многих случаях удешевляет материал. Увеличение содержания наполнителя может упростить процесс напыления для различных смесей.

Для силиконовой резины наиболее часто используются следующие наполнители :

  • Высокодисперсная пиролитическая кремниевая кислота с развитой поверхностью в 200 м²/г;
  • Инфузорная земля;
  • Карбид кремния тонкого помола;
  • Оксид цинка;
  • Оксид титана и т. д.

Оксид титана и некоторые оксиды железа способствуют повышению термостойкости (до +200-300°С).

При дальнейшем увеличении количества наполнителя наблюдается, как правило, более или менее заметное ухудшение механических показателей, зависящее от использованного наполнителя и его количества. Не следует добавлять более 100 частей неактивного или полуактивного и 30 частей активного наполнителя.

Вулканизирующие средства

Для вулканизации смеси силиконового каучука применяются различные органические перекиси, которые добавляются в исходную смесь, как правило, после наполнителей. После введения перекиси смесь необходимо основательно охладить во избежание её девулканизации.

Органические перекиси, как правило, представляют собой вещества, взрывающиеся от ударов и легковоспламеняющиеся. Вследствие этого они используются часто не в чистом виде, а в разбавленном, например, в виде паст. Эти пасты безопасны при обработке и легко смешиваются. Некоторые другие перекиси даже в чистой форме бывают настолько стабильными, что не реагируют на удар и трение, однако, следует помнить, что они вызывают раздражения кожи и, прежде всего глаз. Поэтому при работе с ними необходимо надеть перчатки и очки. Качество готовой силиконовой резины зависит не только от исходной смеси, но также в значительной мере от выбора перекиси и её количества.

Вот некоторые, самые популярные перекиси :

  • Бис-(2,4-дихлорбензоил)пероксид (2,4-ДХБ, DCLBP). Используется исключительно для вулканизации без давления. Таким способом изготовляют шланги, кабели, профилированные детали. Вулканизация происходит непрерывно под действием горячего воздуха. Для ускорения вулканизации необходимо поддерживать температуру в пределах от +250 до +400°С.
  • 2,5-диметил-2,5-ди(тетрабутилперокси)гексан (DHBP). Придаёт хорошие механические свойства. Вулканизация идёт при температуре выше +170°С. Благодаря хорошей Scorch-характеристике он особенно пригоден для литья под давлением и литьевого прессования.

Пигменты

Смеси силиконового каучука, как правило, хорошо окрашиваются, так как они непрозрачно-прозрачные или имеют бело-серую окраску. Для окрашивания используются неорганические термостабильные пигменты.

Если не требуется устойчивость к высоким температурам, то можно использовать органические красители :

  • Белый – диоксид титана, оксид цинка;
  • Красно-коричневый – оксид железа красный;
  • Синий - кобальт синий;
  • Чёрный – сажа.

Пигменты смешиваются в количестве до 1% с перекисью. Равномерность окраски говорит о равномерном распределении перекиси. Следует упомянуть, что особенно удобно применение красок в виде паст.

СПОСОБЫ ПЕРЕРАБОТКИ

Формование и литьевая прессовка

При формовании, а также литьевой прессовке смесь заливается или запрессовывается в форму и выдерживается под давлением определённое время. Температура при этом доводится до температуры вулканизации (в зависимости от перекиси). В качестве смазки пресс-форм используется разбавленный водой раствор моющих средств.

Давление, как правило, составляет от 40 до 80 кг/см². Продолжительность воздействия температуры и давления зависит, как правило, от толщины формы и определяется экспериментальным путём. При толщине изделия до 10 мм достаточно, как правило, 10-15 минут. Если в форму попадает воздух, то в вулканизате образуются коричневые плохо провулканизированные места. Поэтому при вальцовке смесей и при заполнении форм необходимо следить за тем, чтобы туда не проникал воздух.

Важно при закрытии форм обеспечить удаление воздуха. При загрузке заготовки в горячую форму надо помнить, что прессовка должна следовать немедленно. В противном случае смесь начинает вулканизировать и не растекается достаточно по форме.

Во многих случаях полезно оставить резину охлаждаться до +80°С под давлением. Если это невозможно, то следует проверить, не начнёт ли эта форма деформироваться.

Литье под давлением

Обработка смесей силиконового каучука методом литья под давлением целесообразна при крупносерийном производстве. При такой технологии применяется значительно более высокие температуры, но время вулканизации здесь существенно короче.

Изготовленные методом литья под давлением формы мягче других примерно на 5-10 единиц А Шора. Это можно компенсировать при изготовлении смеси за счёт увеличения количества наполнителя.

Подача смеси осуществляется роликовым ленточным перегружателем. Этот перегружатель либо протягивается и сгружает смесь на каландр, либо устанавливается на литьевой машине.

Экструзия

Этим методом на литьевых машинах, применяемых в резинообрабатывающей промышленности, изготавливают профильные детали, прутки, ленты, шланги и кабельные оболочки. Вулканизация осуществляется в канале с подачей горячего воздуха, но возможна также и вулканизация паром (вулканизация CV).

В качестве вулканизирующего средства может применяться только перекись с двумя перекисными группами (например, 6ис-(2,4-дихлор6ензоил)пероксид), которые требуются для вулканизации без давления.

Для вулканизации CV пригодны так же и другие перекиси, как, например, 2,5-диметил-2,5-ди (тетрабутилперокси)гексан. Для усовершенствования работы профильного пресса его целесообразно оснастить питающим валком. Литьевой цилиндр нагревать не следует. Вместо этого рекомендуется охлаждение выдувной головки и шнека. В качестве присыпки можно применять тальк и активную кремниевую кислоту.

Температура внутри вулканизационного канала устанавливается на +250-350°С. Чем выше температура, тем быстрее идёт процесс. При +350°С он продолжается лишь несколько секунд. Достаточно, чтобы деталь приобрела стабильную форму, так как за вулканизацией следует поствулканизация (отжиг).

Процесс отжига может быть либо прерывистым и проходить в печи с циркуляцией воздуха, либо непрерывным в специальном нагревательном канале. В последнем варианте необходимо обеспечить достаточную подачу воздуха.

Наслоение

Смеси силиконовой резины можно наносить методом погружения, намазывания рекельным ножом и каландрирования. Способ погружения предусматривает прохождение полотна ткани с помощью специального приспособления в 10-35% эмульсию силиконового каучука в растворителе. Затем растворитель при температуре менее +80°С испаряется, а каучуковая смесь вулканизируется на полотне ткани в шахтах с нагревом до температуры +120-250°С.

Метод погружения обладает тем преимуществом, что эмульсия хорошо пропитывает ткань. Резина при этом хорошо закрепляется на поверхности ткани, что даёт возможность получать очень тонкие покрытия. Отрицательной стороной является относительно большой объем растворителя, требующийся при этой методике.

Способ погружения используется, как правило, для нанесения резиновых слоев на стеклоткань.

При методе нанесения эмульсия из силиконового каучука наносится на ткань с одной стороны при помощи рекельного ножа. Содержание плотного вещества должно составлять 40-60%. Затем следуют те же операции, как и при погружении.

По сравнению с методом погружения нанесение позволяет получать более толстые слои и используется в тех случаях, когда нанесение требуется только с одной стороны.

Для обоих названных способов пригодны только те смеси силиконового каучука, которые легко растворяются. В качестве растворителей используются: толуол, ксилол, тест-бензин, бутилацетат, декалин, перхлорэтилен и т.д. Эмульсии готовятся в аппарате с быстро вращающейся мешалкой (волчковые смесители). Целесообразно начинать готовить эмульсию при соотношении 1:1 и лишь затем добавить остаток растворителя.

Каландрирование является третьим способом нанесения. При этом смесь силиконового каучука, готовая к вулканизации (без растворителя), наносится с помощью каландра на полосу ткани. Покрытая этой смесью ткань пропускается через гидравлический пресс, канал с подогретым воздухом или вулканизируется в вулканизирующей машине непрерывного действия. При способе каландрирования сцепление между резиной и тканью не такое прочное, как в двух предыдущих методах. С другой стороны, здесь можно использовать смеси, как правило, плохо диспергирующиеся, но позволяющие добиться высоких характеристик по прочности. Методом каландрирования можно наносить толстые слои как с одной стороны поверхности, так и с двух.

Дополнительная вулканизация

Силиконовая резина, вулканизированная на прессе или в канале с разогретым воздухом, обладает, как правило, хорошими показателями по прочности на растяжение, однако, другие качества, например остаточная деформация сжатия, оставляют желать лучшего. Поэтому в большинстве случаев требуется дополнительная вулканизация (отжиг). Отжиг рекомендуется проводить в печи с циркуляцией воздуха. При этом необходимо следить за тем, чтобы детали не касались друг друга и воздух проходил беспрепятственно. Для большинства изделий из силиконовой резины достаточна обработка в течение 2-6 часов при температуре +200°С, но, например, для изделий медтехники необходим более длительный отжиг при более высоких температурах. Для непрерывного отжига применяются более высокие температуры (до +350°С) с целью сокращения его продолжительности до 0,5-3 минут.

Показателем, который существенно улучшается после отжига, является остаточная деформация сжатия (остающееся изменение формы после обработки под давлением). Её величина должна быть по возможности минимальной в тех случаях, когда резиновые детали работают под давлением, т.е. в первую очередь прокладки.

Необходимое время отжига существенно зависит от толщины вулканизатов. Для деталей толщиной менее 5 мм достаточно лишь несколько часов, в то время как для деталей толщиной более 20 мм требуется постепенный отжиг и более длительная обработка при необходимой температуре, с тем, чтобы все летучие компоненты испарились.

Детали из силиконовой резины, особенно после отжига, дают усадку, которая зависит от продолжительности и температуры отжига, от типа и размера деталей. Усадка составляет 2-5% и при изготовлении форм её необходимо учитывать.

Склеивание силиконовой резины

Силиконовая резина, обладая антиадгезионными свойствами, трудно склеивается сама с собой и с другими материалами. Обычные клеи для этого не пригодны. Поэтому были разработаны специальные грунтовки и клеи на силиконовой основе, которые обеспечивают достаточный склеивающий эффект.

Склеивание возможно двумя принципиально различными способами :
а) использование вулканизирующего средства, обладающего адгезионными свойствами;
6) склеивание вулканизированных деталей между собой и с другими материалами с использованием клея.

ПРИМЕНЕНИЕ

Возможности применения силиконовой резины чрезвычайно разнообразны и охватывают все отрасли промышленности.

В электротехнике её используют как изоляционный материал, особенно при высоких температурах, а также в тех случаях, которые связаны с воздействием влаги и озона. Из силиконовой резины делают оболочку для кабеля и проводов. В других случаях из неё изготовляют изоляционные трубы, либо без укрепляющих добавок, либо совместно со стеклонаполнителем. Ленты, изготовленные из стеклонитей или полиэфирного волокна и покрытые силиконовой резиной, в вулканизированной форме, служат как изоляционный материал, который накручивается внахлёст на электрический провод. Силиконовая резина используется в качестве замазки для нагревательных элементов, устанавливаемых для подпольного отопления террас, передающих установок, наружных лестниц. Следует отметить также токопроводящие силиконовые резиновые смеси, используемые для изготовления специальных кабелей, например, в автомобилестроении, а также клавишных переключателей в электронных усилителях, использующих изменение сопротивления от давления, высокие токи включения в которых могут создавать акустические помехи.

Наконец, силиконовая резина играет большую роль в области электротехнического машиностроения, например, там, где действуют высокие температуры: в рольгангах, в тяговых электродвигателях, в крановых электродвигателях. Кроме того, из силиконовой резины можно изготовлять покрытия с подогревом, при этом провод сопротивления вводится в резину.

Особую роль силиконовая резина играет в самолёто- и судостроении. Именно в этих отраслях требуется её работоспособность при высоких и низких температурах. Поэтому силиконовой резине здесь отдаётся предпочтение при изготовлении уплотнителей и изоляции.

В машиностроении силиконовая резина играет большую роль как уплотнительный материал. Широкое распространение нашли мембранные вентили и диафрагмы из силиконовой резины. Большое значение имеют, прежде всего, воздуходувки (шланги) горячего воздуха с тканевыми фильтрами и без них.

Транспортёры покрывают силиконовой резиной в тех случаях, когда они транспортируют горячие или липкие изделия. Для текстильной промышленности незаменимое значение приобрели термостойкие и антиадгезионные покрытия из силиконовой резины для валов. Силиконовые резины используются для раскатки клеевых слоев. В стекольной промышленности по роликам из силиконовой резины осуществляется транспортировка горячих стеклянных заготовок.

Благоприятные физиологические свойства силиконовой резины используются в медицине и пищевой промышленности. Для медицины огромным преимуществом является то, что силиконовую резину можно стерилизовать горячим воздухом и водяным паром (до +135°С). В медицине нашли применение пробки для флаконов с лекарствами, дренажные трубки, катетеры и зонды из силиконовой резины.

www.baltrti.ru

Идеальное колесо

Шины — удивительный объект с точки зрения химии и материаловедения. Наверное, самое странное в них заключается в том, что если взять всю резину в одной шине, то окажется, что она образует одну огромную молекулу. С другой стороны, мало кто задумывается над тем, что резина составляет меньше половины массы обыкновенной шины. А почему так? И что еще входит в состав шин помимо резины? На эти вопросы мы ответим в нашем материале, созданном в партнерстве с производителем шин Toyo Tires.


Магический треугольник

Создание идеального колеса — сложнейшая задача оптимизации, к которой человечество идет уже сотни лет. К колесу предъявляется огромное количество требований, но есть три самых главных («магический треугольник»): высокое сцепление с дорогой, низкое трение качения и маленький износ. Шина на пути к этому идеальному колесу появилась не так давно — всего лишь в XIX веке.

Сцепление с влажной поверхностью позволяет колесам катиться по дороге без проскальзывания и быстрее тормозить. За сцепление отвечает рисунок протектора, а также сама поверхность шины и ее химические и адгезионные свойства.

Трение качения — это сила, которая сопротивляется вращению колеса. Вообще говоря, потери на трение качения возникают из-за неупругих деформаций колес. Чем сильнее эти потери, тем больше топлива надо на то, чтобы проехать те же самые сто километров (закон сохранения энергии никто не отменял).

Износ шины — самая простая и интуитивно понятная из этих величин. Во время езды колесо подвергается миллионам сжатий и растяжений, и каждое медленно, но неумолимо разрушает материалы, из которых оно сделано. Чем больше таких циклов сжатия и растяжения колесо сможет выдержать, тем дольше оно прослужит.


Обретение вулканизации

В 1830-х годах американский изобретатель и химик Чарльз Гудьир экспериментировал с каучуком, природным полимером, содержащемся в соке гевеи. На тот момент различные компании уже пытались использовать каучук. Например, Чарльз Макинтош пропитывал им ткани для изготовления непромокаемых плащей, а сам Гудьир участвовал в разработке трубок для надувания спасательных плавсредств. Из каучука также делали ластики для карандашей.

Однако серьезный недостаток натурального каучука состоит в том, что он быстро портится при контакте с воздухом: окисление полимера делает материал хрупким, легко поддающимся разрушению. Над тем, чтобы избавить его от этого качества, и работал американский химик.

Сейчас понятно, что нестойкость каучука связана с самой структурой полимера. Каучук — это цис-полиизопрен, как и многие органические полимеры его можно представить себе как цепочку из углеродных атомов, на которую, с определенным шагом, навешены небольшие группы из других атомов.

От крайне стойкого к окружающим воздействиям полиэтилена или полипропилена каучук отличается тем, что некоторые связи между атомами углерода в его основной цепочке — двойные. Именно они являются слабым местом природного каучука. Кислород (точнее, его активные формы) способен легко атаковать эти кратные связи и разрушать их, сильно меняя при этом свойства материала в целом.

В 1839 году Гудьир обнаружил, что нагретая печью смесь каучука с серой превращается в необыкновенно плотный черный эластичный материал, гораздо более устойчивый по сравнению с исходной легкоплавкой полимерной массой. Некоторые свидетельства указывают на то, что это открытие было сделано случайно — якобы химик попросту уронил каучуковый шарик с серой на печь. Но с другой стороны, известно, что Чарльз Гудьир изучал возможность обезвоживать каучук серой. Так или иначе химику удалось открыть процесс вулканизации.

С точки зрения химии суть этого процесса заключается в преобразовании части тех самых двойных связей в цепях каучука. Сера способна точно так же, как и кислород, атаковать их, но вместо полного разрушения в случае серы образуются так называемые сульфидные мостики — прочные связи, соединяющие между собой соседние цепочки каучуков и образующие сетчатую структуру. Полимер становится более упругим и плотным, при этом уменьшается количество «слабых мест» в его структуре.

В пределе можно считать, что все молекулы каучука в вулканизированном образце оказываются связаны в единую молекулу этими сульфидными мостиками.


Победоносный путь каучука

В 1888 году британский ветеринар Джон Данлоп создал и запатентовал шину из вулканизированного каучука — для велосипеда своего сына. По сути, она представляла собой надутый шланг, закрепленный на ободе колеса.

В 1895 году первые шины из вулканизированной резины были установлены на автомобиле, участвовавшем в гонке Париж-Бордо-Париж. Авторы идеи — Андре и Эдуард Мишлен. К сожалению, гонку машине выиграть, мягко говоря, не удалось, но тем не менее автомобиль справился с почти 1200 километрами трассы.

Одновременно с ростом популярности автомобилей росло и потребление шин — так за пару десятков лет возникла новая огромная промышленность.

Почему вулканизированный каучук стал таким удобным материалом для колес? В первую очередь, это определяется той самой тройкой свойств — сцепление с поверхностью, трение качения и износ. Благодаря эластичности шина из резины обеспечивает плотное сцепление даже с неровной дорогой, к тому же отсутствие хрупких элементов уменьшает износ по сравнению с металлическими или тем более деревянными колесами.

Стоит заметить, что резиновые шины во многом хороши для обычных дорог, но если мы сменим типичное асфальтовое покрытие на стальные рельсы, то ситуация радикально поменяется. Стальные колеса обладают гораздо меньшим трением качения — оно в 5, а то и в 10 раз меньше, чем у современных автомобильных шин. Сцепление стальных колес с поверхностью определяется во многом весом поезда, для легких автомобилей такой подход не подойдет.

Но можно вспомнить, что резиновые шины используются и на поездах, к примеру на линии M2 метро Лозанны (Швейцария). Там они позволяют бороться с высокой крутизной путей, которая в другой ситуации потребовала бы наличия зубчатой передачи.


Не каучуком единым

С точки зрения механических свойств каучук очень хорош — до сих пор нет дешевых искусственных аналогов, обладающих теми же свойствами. Никакого секрета в этом нет — цепочки природного каучука устроены так, что все боковые «висят» строго по одну сторону от цепи. Добиться того же в промышленном синтезе каучука практически невозможно — тот контроль над сборкой цепи, который обеспечивают сложные ферменты растений, не могут повторить сравнительно более простые металлорганические катализаторы Циглера-Натта.

Но есть и недостатки, причем химической нестабильностью природного каучука они вовсе не ограничиваются. Выращивают каучуконосные культуры в основном в Юго-Восточной Азии и Бразилии, к тому же сырьевая база ограничена и едва ли покрывает весь спрос на каучуки.

Поэтому в шинах доля природного каучука составляет всего около 10-15 процентов, еще около 20 процентов приходится на искусственные полимеры — полиизопрен, полибутадиен, сополимеры полибутадиена с полистиролом и с полиизобутиленом. Главное преимущество искусственных каучуков заключается в относительно большей устойчивости к окислению и ультрафиолетовому излучению.

К нерезиновой части шины относятся стальные корды и всевозможные наполнители: сажа, диоксид кремния (основной компонент стекла и песка) и антиоксиданты. Роль антиоксидантов заключается в том, чтобы «отлавливать» опасные для каучуков и других полимеров активные формы кислорода (например, озон или перекись) и превращать их в безвредную воду или другие молекулы. Кроме того, в шинах остаются различные активаторы вулканизации, например оксид цинка.

Точно спрогнозировать, как различные добавки влияют на свойство шин, достаточно сложно. Для этого необходимо моделировать поведение микро- и наноразмерных частиц, а также окружающих их полимерных цепей и сетей на наноуровне. Компания Toyo Tires впервые в шинной отрасли воспользовалась методами молекулярной динамики, чтобы предсказать энергетические потери в шине по ее микроструктуре.

Грубо говоря, специалисты компании способны оценить, как сильно нагреется шина от наезда на неровность на дороге. Это помогает понять, как уменьшить этот нагрев. Например, расчеты показывают, что подавление физического перемещения молекул резины снижает те самые энергетические потери в шинах. Поэтому в шинах необходимо добиваться более прочных связей между молекулами полимеров и наполнителем.

Интересно заметить, что методы молекулярной динамики часто применяются для прогнозирования поведения белковых молекул и поиска новых лекарств.

Эта и другие разработки Toyo Tires, связанные со строением шины на наноуровне, являются частью технологии Nano Balance, которая, по своей сути, позволяет спроектировать материал с требуемыми оптимальными свойствами, а затем создать его и испытать.

 

Трехмерное исследование структуры резиновой смеси: слева обычная резиновая смесь, справа – усовершенствованная.

Сажа и диоксид кремния могут составлять до 40 процентов массы всей шины — их главная роль состоит в армировании (усилении) вулканизированной резины. Такие добавки дополнительно увеличивают упругость шины в 10-20 раз, что уменьшает трение качения.

Стоит отметить, что сажа используется в шинах уже довольно давно, примерно с 1920-х годов. Последние десятилетия все чаще начинает использоваться диоксид кремния — он оказывается гораздо эффективнее с точки зрения уменьшения трения качения и усиления сцепления с влажной дорогой, а каждый процент эффективности означает не только уменьшение расхода топлива, но и уменьшение выбросов углекислого газа в атмосферу. Поэтому шины с добавкой диоксида кремния иногда называют «зелеными».


Главное — маскировка

Но с диоксидом кремния есть и свои проблемы. В химии есть такой принцип — подобное растворяется в подобном. К сожалению, каучуки и другие полимеры совершенно не похожи по химическим свойствам на диоксид кремния, место их контакта можно сравнить с несмешивающимися маслом и водой.

Это означает, что при простом смешивании компонентов мы получим отдельные большие слипшиеся комки наполнителя и отдельные блоки резины, в которых наполнителя нет. При сжатии-растяжении наполнитель будет растрескиваться и разрушаться, на это будет расходоваться лишняя энергия, а значит, увеличится трение качения.

Но и здесь есть свое решение. Чтобы все-таки смешать масло с водой и получить эмульсию (например, молоко), нужны поверхностно активные вещества, такие как мыло.

Так и с шинами — требуется вещество, способное покрыть поверхность диоксида кремния и «замаскировать» ее, сделав внешне похожей на окружающие полимеры. Такими веществами являются, например, бис-(триэтоксисилилпропил)тетрасульфид и его аналоги. Их молекулы состоят из двух частей, одна из которых легко связывается с диоксидом кремния, а другая — с сеткой вулканизированного полимера.

Даже имея такое почти идеальное «средство маскировки», не обойтись без надежной технологии распределения его по поверхности частиц. Если маскирующих молекул будет слишком мало, то частицы диоксида кремния все равно слипнутся. Молекулы маскирующего агента, увы, сами по себе способны агрегировать — не связываясь с поверхностью частиц. Для борьбы с этим явлением у компании Toyo Tires, например, есть специальная методика высокоточного смешивания — контроля над соотношением различных компонентов в смеси. Она основана на возможности отслеживать скорость реакции между маскирующим агентом и окисью кремния.

По оценкам представителей шинной промышленности, с 1890-х годов за счет добавок и модификации строения колес трение качения удалось снизить примерно втрое.

Добавка диоксида кремния, по сравнению с классической сажей, позволяет увеличить и сцепление с влажной поверхностью дороги. Дело здесь в том же самом принципе «подобное растворяется в подобном».

Сажа и резина — так называемые неполярные вещества, а вода — полярная, как и диоксид кремния. Полярность означает, что в молекуле вещества есть область с небольшим избытком отрицательного заряда и область с небольшим избытком положительного заряда. У воды это, соответственно, атом кислорода, с одной стороны, и два атома водорода, с другой.

Любопытно заметить, что и сцепление с дорогой и трение качения на самом деле регулируются одним и тем же параметром — коэффициентом потерь, или tg σ. Просто за трение качения отвечает коэффициент потерь при небольших частотах деформаций в шине, а за сцепление с дорогой — высокочастотный. Поэтому при прямых попытках увеличить сцепление будет увеличиваться и трение качения. В результате оказывается, что наращивать одновременно оба параметра чрезвычайно сложно. То, что это удалось сделать с помощью окиси кремния — большой успех. 

Прогнозирование изменения кривой tg σ у наполнителей и полимеров с различиями в прочности. Слева полимер со слабыми связями, справа – с сильными.


На микроскопическом уровне

Свойства готовой шины, как теперь понятно, зависят не только от массовых долей добавок, но и от их распределения в резине. И для проверки того, насколько свойства готовых шин соответствуют предсказаниям моделей Toyo Tires привлекла синхротронные методы, которые позволяют напрямую, на наноуровне, посмотреть, как деформируется материал.

Синхротронное излучение — это вид рентгеновского излучения, получаемого на ускорителях элементарных частиц. Благодаря малой длине волны такое излучение легко проникает сквозь тонкую пластинку резиновой смеси, оставляя тени на детекторе на месте частиц-наполнителей. Высокая интенсивность излучения позволяет записывать «кино» — изменения, происходящие в микро- и наноструктуре образца за доли секунды.

Так, впервые в шинной индустрии, компанией были получены синхротронные данные о том, как ведут себя частицы-наполнители, равномерно и неравномерно распределенные по резиновой смеси. В последнем случае под действием динамических нагрузок возникают дополнительные энергетические потери. 

Микродеформация резиновой смеси при контакте с выступом на поверхности в рентгеновском излучении во время торможения.

Внимательно следя как за химическим составом, так и за поведением резиновых смесей на микроскопическом уровне, ученые и инженеры приближаются к созданию идеального колеса. Каждое следующее поколение материалов позволяет выиграть еще несколько процентов и немного расширить «магический треугольник» свойств, делая шины безопаснее, надежнее и эффективнее.

Но материалами возможность оптимизировать шину не ограничивается — о том, как разработать правильный рисунок протектора и внутреннюю структуру покрышки мы расскажем в следующий раз.

Владимир Королёв

nplus1.ru

Вулканизация каучуков. Резина

Вулканизация каучуков. Резина

Каучуки являются основой производства разнообразных резино-технических изделий (РТИ).РТИ — многочисленная группа резиновых, резино-тканевых и резино-металлических изделий: шины, конвейерные ленты, приводные ремни, аэростаты, надувные лодки, сборно-разборные сооружения, изделия бытового и медицинского назначения и др. Характеристика важнейших промышленных каучуков При изготовлении РТИ необходимо учитывать, что каучук, состоящий из отдельных, несвязанных макромолекул ("сырой" каучук), обладает пластичностьюот греч. plastikós — годный для лепки, податливый, пластичный. — способностью под действием механических нагрузок необратимо изменять свою форму (пластически деформироваться). Это свойство не позволяет непосредственно применять "сырой" каучук в РТИ, но может использоваться при подготовке и формовании изделий. Кроме того, "сырой" каучук способен растворяться в неполярных органических растворителях, например, в бензине (на этом основано приготовление резинового клея).

Для устранения пластических деформаций и растворимости с целью практического использования каучук превращают в резину.

Резина (от лат. resina – смола) – эластичный материал (вулканизат), образующийся в результате вулканизации натурального и синтетических каучуков. Представляет собой нерастворимый сетчатый эластомер – продукт поперечного сшивания молекул каучуков химическими связями.

При получении изделий из резины готовят резиновые смеси, которые, кроме каучука, содержат вулканизующий агент (например, серу), наполнитель (сажа или мелкодисперсные диоксид кремния, силикаты алюминия и кальция) и другие ингредиенты. Из резиновой смеси формуют заготовку изделия, которая затем подвергается вулканизации.

Оптимальной является резиновая смесь, в которой до вулканизации преобладают пластические деформации, а после вулканизации, в уже готовом изделии, должна в основном развиваться эластическая деформация с минимальной долей пластичности.

Суть процесса вулканизации заключается в том, что при нагревании резиновой смеси макромолекулы каучука и сера образуют трехмерную сетчатую структуру, обладающую повышенной прочностью за счёт устранения пластичности. Атомы серы присоединяются по двойным связям макромолекул и создают между ними сшивающие сульфидные мостики: В зависимости от количества сшивающего агента (серы) можно получать сетки с различной частотой сшивки. Предельно сшитый каучук – эбонит – не обладает эластичностью и представляет собой твердый материал.

Вулканизация каучуков лежит в основе производства разнообразных резино-технических изделий. Это многочисленная группа резиновых, резино-тканевых и резино-металлических изделий: шины, конвейерные ленты, приводные ремни, сальники, муфты, прокладки, амортизаторы, диэлектрические ковры, аэростаты, надувные лодки, понтоны, сборно-разборные сооружения, резиновая обувь, изделия бытового и медицинского назначения и др.
Примером может служить процесс изготовления шин, показанный на видео:


Технология производства шин

Кроме использования в производстве резино-технических изделий, бутадиеновый и бутадиен-стирольный каучуки применяют для получения ударопрочных конструкционных материалов — АБС-пластиков.

 

orgchem.ru

Что такое вулканизация каучука?

Синтетическое или натуральное вещество, обладающее свойствами эластичности, электроизоляционными характеристиками и водонепроницаемостью, называют каучуком. Вулканизация такого вещества путем проведения реакций с участием определенных химических элементов или под воздействием ионизирующей радиации приводит к образованию резины.

Как появился каучук?

Хроника появления каучука в странах Европы каучука началась тогда, когда Колумб в 1493 году привез с нового континента диковинные сокровища. Среди них оказался удивительно прыгучий мяч, который сделали местные туземцы из млечного сока дерева гевеи. Этот сок индейцы называли «каучу» (от «кау» - дерево, «чу» - слезы, плакать) и использовали в ритуальных обрядах. Название закрепилось и при испанском королевском дворе. Однако в Европе о существовании необычного материала забыли вплоть до 18 века.

Всеобщий интерес к каучуку возник лишь после того как французский мореплаватель Ш. Кондамин в 1738 году представил ученым из Парижской академии наук некий упругий материал, образцы изделий из него, его описание и методы добычи. Эти вещи Ш. Кондамин привез из экспедиции по Южной Америке. Там туземцы делали различные предметы обихода из смолы особых деревьев. Такой материал получил название "резина", от лат. resina – "смола". Именно с этих пор и начался поиск способов применения этого вещества.

Что такое резина?

Однако между названием resina и понятием, под которым мы сегодня воспринимаем этот материал, мало общего. Ведь древесная смола – это лишь сырье для резины.

Вулканизация каучука дает возможность значительно улучшить ее качества, сделать ее более эластичной, прочной и долговечной. Именно такой процесс позволяет получать множество разновидностей резин для технических, технологических и бытовых целей.

Ценность каучука

Сегодня наиболее массовое применение каучук получил в производстве резины. Современная промышленность изготавливает различные виды для автомобильных, авиационных, велосипедных покрышек. Ее используют при изготовлении всевозможных уплотнителей для разъемных элементов в гидравлических, пневматических и вакуумных устройствах.

Продукт, полученный в процессе вулканизации каучука серой и другими химическими элементами, используют для электроизоляции, в производстве медицинских и лабораторных приборов и приспособлений. Кроме того, различные каучуки применяются для изготовления конвейерных лент, работающих под большими нагрузками, антикоррозийных покрытий котлов и труб, различных видов клея и тонкостенных высокопрочных мелких изделий. Синтезирование искусственного каучука дало возможность создать некоторые виды твердого ракетного топлива, где этот материал играет роль горючего.

Что такое вулканизация каучука и что она дает?

Технологический процесс вулканизации подразумевает смешение каучука, серы и других веществ в необходимых пропорциях. Их подвергают тепловой обработке. При нагревании каучука с агентом серы молекулы этого вещества скрепляются друг с другом серными связями. Некоторые их группы образуют единую трехмерную пространственную сетку.

В состав каучука входит большое количество углеводорода полиизопрена (C5H8)n, белков, аминокислот, жирных кислот, соли некоторых металлов и другие примеси.

В молекуле природного каучука может присутствовать до 40 тысяч элементарных звеньев, он не растворяется в воде, но прекрасно расщепляется в органических растворителях. Однако если каучук способен практически полностью раствориться в бензине, то резина в нем лишь разбухнет.

Вулканизация этого материала способствует снижению пластических показателей резины, оптимизирует степень ее набухания и растворимость при непосредственном контакте с органическими растворителями.

Процесс вулканизации каучука обеспечивает полученный материал более прочными свойствами. Резина, изготовленная по такой технологии, способна сохранять эластичность в широком диапазоне температур. В то же время нарушения технологического процесса в виде увеличения добавления серы приводят к появлению твердости материала и утрате эластичных способностей. В результате получается совсем другое вещество, которое называют эбонитом. До появления современных видов пластмасс эбонит считался одним из лучших изолирующих материалов.

Альтернативные методики

Тем не менее наука, как известно, не стоит на месте. Сегодня известны и другие вулканизирующие агенты, однако сера до сих пор остается наиболее приоритетной. Для ускорения вулканизации каучука используется 2-меркаптобензтиазол и кое-какие его производные. В качестве альтернативных методик проводят ионизирующую радиацию с применением некоторых органических пероксидов.

Обычно при любом виде вулканизации в качестве исходного сырья используют смесь каучука и различных добавок, придающих резине требуемые свойства или улучшающих ее качество. Добавление наполнителей, например, сажи и мела, способствует снижению стоимости полученного материала.

В результате технологического процесса продукт вулканизации каучука приобретает высокую прочность и хорошую эластичность. Именно поэтому в качестве сырья для изготовления резины используют различные виды натуральных и синтетических каучуков.

Перспективы дальнейшего развития

Благодаря развитию технологий производства синтетического каучука производство резины перестало полностью зависеть от натурального материала. Тем не менее современные технологии не вытеснили потенциал природного ресурса. На сегодняшний день доля потребления натурального каучука в производственных целях составляет около 30%.

Уникальные качества природного ресурса обеспечивают незаменимость каучука. Он необходим в производстве крупногабаритных резинотехнических изделий, например, при изготовлении покрышек для спецтехники. Самые известные в мире производители шин используют в своих технологиях смеси натурального и синтетического каучуков. Именно поэтому наибольший процент применения естественного сырья выпадает на шинный сектор промышленности.

fb.ru

Для чего нужен вулканизатор шин?

Содержание статьи:

Эксплуатация транспортного средства не может обойтись без проколов и порезов шин. Это одна из самых частых причин, по которой владельцы разных машин, мотоциклов и т. д. обращаются в автосервис. Для устранения неполадок шин применяется специальное оборудование. Это вулканизатор, который стоит приобрести каждой СТО.

Что такое вулканизатор?

Вулканизатор представляет собой особую установку, которая позволяет выполнить качественный ремонт шин. Бывает переносная и стационарная установка. Оборудование отличается размером, назначением (для легковых, грузовых автомобилей), мощностью.

Выбор агрегата нужно делать в соответствии с особенностями работы СТО. Учитывают габариты помещения, спектр услуг, которые предоставляет автосервис и т.д.

Конструкция состоит из плиты с определенными габаритами, которые соответствуют размеру колес. Она фиксируется на двух горизонтальных швеллерах. По бокам установлены две вертикальные опоры. Металлические элементы скреплены при помощи сварки.

К стойкам при помощи болтового соединения прикрепляется специальная деталь. Она называется «коромыслом». Через его центр проходит прижимной винт. Он фиксируется торцевым зажимом. Снизу устройства расположен нагревательный элемент.

Для чего нужен вулканизатор?

Конечно, водители знают, что в продаже представлены различные ремкомплекты. Они позволяют устранить прокол самостоятельно, прямо на дороге. Однако такой ремонт позволяет водителю всего лишь доехать до ближайшего автосервиса. Ездить долго при наличии колеса, залатанного этим способом, небезопасно.

Вулканизатор позволяет выполнить ремонт шин при помощи заплаток качественно. Соединение получается надежное, долговечное. Латка соединяется с поверхностью шины при помощи высокого давления и нагрева. Такого результата невозможно добиться при использовании стандартного ремкомплекта. Вулканизатор отличается следующими преимуществами:

  • Быстрота ремонта. Обработка одной камеры занимает не более получаса. При ремонте покрышки процедура занимает 40 минут. Это хороший показатель. Больше времени потребуется при проведении сложных операций, например, устранения грыжи. Такая процедура требует около 2 часов, так как проводится ряд подготовительных работ. После ремонта, проведенного при помощи вулканизатора, резину можно сразу эксплуатировать. При холодной вулканизации требуется ждать еще 1-3 суток, пока латка хорошо схватится с основанием.
  • Эффективность. Ремонт производится под давлением и с применением высоких температур. Это обеспечивает прочное соединение заплатки с покрышкой. Они становятся одним целым. Это позволяет гарантировать безопасность эксплуатации покрышки. Герметичность в этом месте будет сохраняться до полного износа протектора.
  • Рентабельность. Качественная замена шин является относительно дорогой процедурой. Её эффективность обеспечивает постоянный спрос на проведение вулканизации. Высокая стоимость и быстрое проведение ремонта являются главными факторами повышения рентабельности работы автосервиса. Прибыль увеличивается, а затраты времени, оплаты труда специалистов при этом уменьшаются.

Новое высококачественное оборудование не занимает много места в мастерской. При этом бизнес становится на порядок успешнее, прибыльнее. Наличие качественной вулканизации привлекает новых клиентов. При этом в процессе проведения ремонта  владельцы транспортного средства могут заказать дополнительные процедуры. Это, например, может быть мойка автомобиля и прочие услуги. Это увеличивает оборот, делает бизнес прибыльнее.

Принцип работы вулканизатора

Работа вулканизатора проста. Она не вызывает трудностей у мастера. В процессе ремонта покрышки применяется латка. Ее изготавливают из сырой резины или иного материала с соответствующими качествами. Шина укладывается на специальный стол. Место, куда будет установлена латка, нагревается. Это необходимо для качественного сцепления двух материалов.

На подготовленный участок накладывается латка. С двух сторон к ней подводится нагревательный элемент. Он обеспечивает высокое давление в процессе проведения представленной процедуры. Прижим может быть нескольких видов. В продаже представлено оборудование с пневматическим, механическим и электропневматическим типом прижима.

Далее на латку действует высокая температура. При использовании сырой резины этот процесс проводится при температуре 147°С. Если же температура повышается до 150°С, материал начинает разрушаться. Поэтому нужно контролировать уровень нагрева.

Чтобы заплатка прочно держалась на поверхности, воздействие температуры длится 8-10 минут. При выполнении всех требований технологии вулканизация будет эффективной. Это позволяет гарантировать клиентам автосервиса долговечность и надежность проведенного ремонта.

Также стоит учесть, что выбор режима вулканизации зависит от типа шин. В продаже представлено оборудование разной мощности. Это позволяет выполнить вулканизацию для всех видов шин.

Заключение

Вулканизатор является выгодным приобретением для каждой СТО. С его помощью производится профессиональный ремонт шин легковых, грузовых транспортных средств. Наличие этого оборудования увеличивает количество клиентов автосервиса, повышает его рентабельность и чистую  прибыль.


www.ttsauto.ru

Вулканизированная резина для шин автомобиля своими руками

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.

automorum.ru


Смотрите также



© 2009-: Каталог автоинструкторов России.
Карта сайта, XML.