Из чего делают резину: Из чего и как делают резину (шины). Для колес вашего автомобиля.

Состав шин. Из чего делают шины?

Любой шинный продукт имеет те или иные свойства в первую очередь благодаря своему составу. Шинный коктейль, пожалуй, самый значительный фактор влияющий на технические характеристики той или иной модели. Изготовители автошин обычно держат в строжайшем секрете состав резиновой смеси своих изделий, это является коммерческой тайной любой компании. Но так или иначе, основные компоненты резины известны всем, как и известно об их химических свойствах, которые отражаются на качестве передвижения. Главные составляющие материалы, используемые при производстве, влияющие на технические показатели автошины: Натуральный каучук.  Компонент добываемый из сока бразильской гевеи. На данный момент используется чаще всего в резиновом составе боковин моделей, гарантирую эластичность и упругость. Таким образом существенно улучшается маневренность. Натуральный каучук обладает белым молочным цветом, поэтому до того как стали использовать синтетический каучук шины обладали белым цветом. Искусственный каучук. Главный элемент в шинном коктейле, занимает большую долю резинового состава и непосредственно влияет на ходовые показатели. Натуральный каучук использовался на протяжении львиной часть 20 века, до тех пор пока не был синтезирован искусственный каучук (Бутадиен-стирольный, изопреновый, бутилкаучук и т.д.). От твердости каучуковой смеси зависит показатели износа , сцепления и торможения. То есть основные технические свойства. В зависимости от предназначения резины производители обозначают необходимую жесткость. Например, для высокоскоростных моделей состав используется более жесткий каучук, а для классических дождевых — более мягкий (так как такая резина хорошо сцепляется с мокрой дорогой). Технический углерод(ТУ) или сажа. Представленный материал занимает 1/3 состава и, как правило, обозначает для изделия такие характеристики как износоустойчивость и прочность. Также дает изделию характерную цветовую гамму. Технический углерод синтезируют путём деструкции природного газа, то есть, по сути, данный материал является отходом при добыче природного газа. Шины произведенные в СССР включали в себя большую долю сажи, по причине легкодоступности материала. К сожалению данный материал экологически вредный, поэтому с каждым годом производители стараются сократить его долю в своих изделиях. Диоксид кремния или силика. Заменой технического углерода являются специфические кремниевые кислоты в различных вариациях. Силика используется, прежде всего, в производстве зимней автошины. Она лучше чем ТУ внедряется в соединения каучука и не вытесняется из смеси подобно саже (черные следы идущие от шины ничто иное как вытесненный из состава технический углерод). Диоксид кремния обеспечивает резину эластичностью, мягкостью, комфортностью и великолепным сцеплением с мокрой дорогой. Но главным преимуществом кремниевой кислоты является стойкость к низким температурам. Шины с большим содержанием силики обычно характеризуются как экологически чистые. Сера. Сера используется как вспомогательный элемент для связи молекул вышеописанных полимеров. Это отражается на целостности, прочности и эластичности шины. Натуральные масла или смолы. Смягчающие элементы природного происхождения (например рапсовое масло или канола). Обычно используются в зимних моделях. Помимо прочего используется большое количество уникальных натуральных элементовдля предоставления тех или иных свойств. Например крахмал кукурузы снижает сопротивление качению, а молотая скорлупа грецкого ореха увеличивает сцепление на заледенелой поверхности. Резиновая смесь того или иного изделия — залог безопасного передвижения того или иного автотранспорта. При выборе шины обязательно нужно поинтересоваться у продавца составом резины. Как правило, чем дороже автошины, тем шинный коктейли в них более сложный и, соответственно, более эффективный. При выборе следует учитывать и предназначенность шины. Например для UHP-класса необходим жесткий резиновый состав, а для зимней шины нужен мягкий, с большой долей силики. Есть много нюансов, поэтому лучше всего следует обратиться к профессионалам.

Из чего делают шины

Нижний Новгород, ул. Деловая, 7 +7 (986) 726-84-33,(910) 790-23-52

Нижний Новгород, ул. Ванеева, 209А +7 (910) 790-23-55,(910) 790-23-51,(831) 422-14-22

г. Нижний Новгород, ул.Переходникова, д.28/1 +7 (831) 410-11-21,(831) 410-14-32, (831) 422-14-20

Нижний Новгород, ул. Коминтерна, 39, к.1 +7 (987) 544-90-34,(987) 544-90-33,(831) 422-14-16

Нижний Новгород, ул. Карла Маркса, 60в +7 (910) 790-83-34, (910) 790-84-33, (831) 422-14-15

Нижний Новгород, Комсомольское шоссе, 3б +7 (831) 410-33-52,(831) 410-33-51,(831) 422-14-23

Нижний Новгород, ул. Удмуртская, 10 +7 (831) 411-50-50, (831) 416-16-00, (831) 416-19-00

Нижний Новгород, пр. Гагарина, 37б +7 (831) 413-03-89

Нижний Новгород, ул. Дьяконова, 2г +7 (831) 414-65-76

г. Нижний Новгород, ул. Гаугеля 2А/2

+7 магазин: (831) 225-92-72, шиномонтаж: (831) 415-38-07

г. Нижний Новгород, ул. Юбилейная, 16а +7 (831) 413-38-16, (986) 763-34-03, (930) 66-86-777

Нижний Новгород, ул. Голубева, д. 7 +7 (831) 422-14-17,(831)410-15-84, (831)410-15-71, (987) 544-41-22

Нижний Новгород, ул. Фучика, д. 36 +7 (987) 080-14-31,(987) 548-91-33,(831) 422-14-18

Нижний Новгород, ул. Генерала Ивлиева, дом 24А +7 (831) 410-15-66,(831)410-15-69,(831) 410-15-39,(831) 422-14-19

Производство резины и резинотехнических изделий: оборудование и технология. Из чего делают резину | «РТИ-Промэкспорт»

Резиновые материалы и комбинированные резинотехнические изделия невозможно заменить другой продукцией. Уникальное сочетание характеристик и эксплуатационных качеств позволяет использовать такие материалы в сложных рабочих процессах, дополняя устройство машин, станков, приборов и строительных конструкций. Современное производство резины заметно продвинулось технологически, что отразилось и на качестве выпускаемой продукции. Технологи стремятся повышать долговечность, прочность и стойкость изделий к воздействию сторонних факторов.

Из какого сырья делают резину?Производство резины и резинотехнических изделий: оборудование и технология. Из чего делают резину

Большая часть резиновых материалов получается в результате промышленной обработки синтетических и натуральных каучуковых смесей. Достигается эта обработка посредством сшивки каучуковых молекул химическими связями. Последнее время используется порошкообразное сырье для производства резины, характеристики которого специально рассчитаны на образование литьевых форм. Это готовые композиции на базе жидкого каучука, из которых в том числе выпускают эбонитовые изделия. Сам процесс вулканизации не обходится без специальных активаторов или агентов – это химические вещества, способствующие сохранению оптимальных рабочих качеств смеси. Обычно для данной задачи используют серу. Это компоненты, составляющие основу набора, требуемого для изготовления резины. Но, в зависимости от требуемых эксплуатационных качеств и назначения продукта, технологи вводят производственные этапы, на которых структура изделия обогащается и модифицирующими элементами.

Добавки для модификации резиновых смесейПроизводство резины и резинотехнических изделий: оборудование и технология. Из чего делают резину

В процессе изготовления резиновая смесь может наполняться ускорителями, активаторами, агентами вулканизации, смягчителями и другими компонентами. Поэтому вопрос о том, из чего делают резину, в немалой степени определяется вспомогательными добавками. Например, для сохранения структуры материала используют регенераты. С помощью данного наполнителя резиновый продукт может подвергаться вторичной вулканизации. Немалая часть модификаторов не оказывает влияния на конечные технико-эксплуатационные свойства, но играет существенную роль непосредственно в процессе изготовления. Тот же процесс вулканизации корректируют ускорители и замедлители химических реакций.

Отдельную группу добавок представляют пластификаторы, то есть смягчители. Их используют для понижения температуры при вулканизации и диспергирования других ингредиентов состава. И здесь может возникнуть другой вопрос – насколько добавки и сам каучук влияют на химическую безопасность формируемой смеси? То есть из чего делают резину с точки зрения экологической чистоты? Отчасти это действительно опасные для здоровья смеси, которые включают ту же серу, битумы и дибутилфталаты, стеариновые кислоты и т. д. Но часть ингредиентов представляют натуральные вещества – природные смолы, тот же каучук, растительные масла и восковые компоненты. Другое дело, что в разных смесях соотношение вредной синтетики и натуральных ингредиентов может меняться.

Этапы процесса изготовления резиновых изделийПроизводство резины и резинотехнических изделий: оборудование и технология. Из чего делают резину

Промышленное изготовление резины начинается с процесса пластификации сырья, то есть каучука. На этом этапе обретается главное качество будущей резины – пластичность. Посредством механической и термической обработки каучук смягчается до определенной степени. Из полученной основы в дальнейшем будет осуществлено производство резины, но перед этим пластифицированная смесь подвергается модификации рассмотренными выше добавками. На этой стадии формируется резиновый состав, в который добавляют серу и другие активные компоненты для улучшения характеристик состава.

Важным этапом перед вулканизацией является и каландрование. По сути, это формование сырой каучуковой смеси, прошедшей обогащение добавками. Выбор способа каландрирования определяет конкретная технология. Производство резины на этом этапе может предполагать также и выполнение экструзии. Если обычное каландрование ставит целью создание простых резиновых форм, то экструзия позволяет выполнять сложные изделия в виде шлангов, кольцевых уплотнителей, протекторов для автомобильных шин и т. д.

Вулканизация как завершающий этап производстваПроизводство резины и резинотехнических изделий: оборудование и технология. Из чего делают резину

В процессе вулканизации заготовка проходит финальную обработку, благодаря которой изделие получает достаточные для эксплуатации характеристики. Сущность операции заключается в воздействии давления и высокой температуры на модифицированную каучуковую смесь, заключенную в металлическую форму. Сами формы устанавливаются в специальной автоклаве, подключенной к паровому нагревателю. В некоторых сферах производство резины может предусматривать и заливку горячей воды, которая стимулирует процесс распределения давления через текучую среду. Современные предприятия также стремятся к автоматизации этого этапа. Появляются все новые пресс-формы, которые взаимодействуют с подающими пар и воду форсунками на основе компьютерных программ.

Как производятся резинотехнические изделия?

Производство резины и резинотехнических изделий: оборудование и технология. Из чего делают резину

Это комбинированные изделия, которые получаются путем соединения тканевых материалов с каучуковой смесью. В процессе изготовления резинотехнической продукции нередко используется паронит – гибридный материал, получаемый путем соединения термостойкой резины и неорганических наполнителей. Далее заготовка проходит обработку вальцеванием и вулканизацию. Получают резинотехнические изделия и с помощью шприц-машин. В них на заготовки оказывается термическое воздействие, после чего осуществляется пропуск по профилирующей головке.

Оборудование для процессов изготовления резины

Производство резины и резинотехнических изделий: оборудование и технология. Из чего делают резину

Полный производственный цикл осуществляет целая группа машин и агрегатов, выполняющих разные задачи. Один лишь процесс вулканизации обслуживают котлы, прессы, автоклавы, форматоры и другие устройства, обеспечивающие промежуточные операции. Отдельный установки применяют для пластификации – типовая машина такого типа состоит из шипованного ротора и цилиндра. Вращение роторной части производится посредством ручного привода. Не обходится производство резины без варочных камер и каландровых агрегатов, которые осуществляют раскатку каучуковых смесей и термическое воздействие.

Заключение

Процессы изготовления резиновых изделий во многом стандартизированы как в плане механической обработки, так и в части химического воздействия. Но даже при условии использования одинаковых производственных аппаратов характеристики получаемых изделий могут быть разными. Это доказывает и резина отечественного производства, предлагающая разные наборы эксплуатационных свойств. Наибольшую долю резиновой продукции в российском сегменте промышленности занимают автомобильные шины. И в этой нише особенно ярко проявляются способности технологов к гибкой модификации составов в соответствии с жесткими требованиями к конечной продукции.

Выбирая детали, обращайтесь в РТИ-Промэкспорт, Наши изделия – стабильность и надежность вашего оборудования!

Не забывайте ставить «палец вверх» и подписываться на наш канал, чтобы получать больше полезной информации каждый день.

Отраслевая энциклопедия. Окна, двери, мебель

СОСТАВ И КЛАССИФИКАЦИЯ РЕЗИН

Основой всякой резины служит каучук натуральный (НК) или синтетический (СК), который и определяет основные свойства резинового материала. Для улучшения физико-механических свойств каучуков вводятся различные добавки (ингредиенты).
Таким образом, резина состоит из каучука и ингредиентов, рассмотренных ниже.

• Вулканизирующие вещества (агенты) участвуют в образовании пространственно-сеточной структуры вулканизата.
  

Обычно в качестве таких веществ применяют серу и селен, для некоторых каучуков перекиси. Для резины электротехнического назначения вместо элементарной серы (которая взаимодействует с медью) применяют органические сернистые соединения.

Ускорители процесса вулканизации; полисульфиды, оксиды свинца, магния и другие влияют как на режим вулканизации, так и на физико-механические свойства вулканизатов. Ускорители проявляют свою наибольшую активность в присутствии оксидов некоторых металлов, называемых поэтому в составе резиновой смеси активаторами.

• Противостарители (антиоксиданты) замедляют процесс старения резины,который ведет к ухудшению ее эксплуатационных свойств.
  

Существуют противостарители химического и физического действия. Действие первыхзаключается в том, что они задерживают окисление каучука в результате окисления их самих или за счет разрушения образующихся перекисей каучука.

Физические Противостарители образуют поверхностные защитные пленки, они применяются реже.

• Мягчители (пластификаторы) облегчают переработку резиновой смеси,увеличивают эластические свойства каучука, повышают морозостойкость резины.
  

В качестве мягчителей вводят парафин, вазелин, стеариновую кислоту, битумы, дибутилфталат,растительные масла.

• Наполнители по воздействию на каучук подразделяют на активные (усиливающие) и неактивные (инертные).
  

Активные наполнители (углеродистая сажа и белая сажа) повышают механические свойства резин: прочность, сопротивление истиранию, твердость.
Неактивные наполнители (мел, тальк, барит) вводятся для удешевления стоимости резины.

Часто в состав резиновой смеси вводят регенерат — продукт переработки старых резиновых изделий и отходов резинового Производства. Кроме снижения стоимости регенерат повышает качество резины, снижая ее склонность к старению.

• Красители минеральные или органические вводят для окраски резин.
  

Некоторые красящие вещества (белые, желтые, зеленые) поглощают коротковолновую часть солнечного спектра и этим защищают резину от светового старения.

Свойства резины

Подавляющее большинство каучуков является непредельными, высокополимерными (карбоцепными) соединениями с двойной химической связью между углеродными атомами в элементарных звеньях макромолекулы. (Некоторые каучуки получают на основе насыщенных линейных полимеров.)
Молекулярная масса каучуков исчисляется в 400 000—450 000. Структура макромолекул линейная или слаборазветвленная и состоит из отдельных звеньев, которые имеют тенденцию свернуться в клубок, занять минимальный объем, но этому препятствуют силы межмолекулярного взаимодействия, поэтому молекулы каучука извилистые (зигзагообразные). Такая форма молекул и является причиной исключительно высокой эластичности каучука (под небольшой нагрузкой происходит выпрямление молекул, изменяется их конформация).

Вулканизация

По свойствам каучуки напоминают термопластичные полимеры. Наличие в молекулах каучука непредельных связей позволяет при определенных условиях переводить его в термостабильное состояние. Для этого по месту двойной связи присоединяется двухвалентная сера (или другое вещество), которая образует в поперечном направлении как бы «мостики» между нитевидными молекулами каучука, в результате чего получается пространственно-сетчатая структура, присущая резине (вулканизату). Процесс химического взаимодействия каучуков с серой в технике называется вулканизацией.

Многие каучуки растворимы в растворителях, резины только набухают в них и более стойки к химикатам.
езины имеют более высокую теплостойкость (НК размягчается при температуре 90 °С, резина работает при температуре свыше 100°С).
На изменение свойств резины влияет взаимодействие каучука с кислородом, поэтому при вулканизации одновременно происходят два процесса: структурирование под действием вулканизующего агента и деструкция под влиянием окисления и температуры.
Преобладание того или иного процесса сказывается на свойствах вулканизата. Это особенно характерно для резин из НК.
Для синтетических каучуков (СК) процесс вулканизации дополняется полимеризацией: под действием кислорода и температуры образуются межмолекулярные углеродистые связи, упрочняющие термостабильную структуру, что дает повышение прочности.

Термическая устойчивость вулканизата зависит от характера образующихся в процессе вулканизации связей. Наиболее прочные, а следовательно, термоустойчивые связи —С—С—, наименьшая прочность у полисульфидной связи —С—C—С.

Современная физическая теория упрочнения каучука объясняет повышение его прочности наличием сил связи (адсорбции и адгезии), возникающих между каучуком и наполнителем, а также образованием непрерывной цепочно-сетчатой структуры наполнителя вследствие взаимодействия между частицами наполнителя.
Возможно и химическое взаимодействие каучука с наполнителем.

Классификация резины по назначению

По назначению резины подразделяют на резины общего назначения и резины специального назначения (специальные).

• Резины общего назначения

К группе резин общего назначения относят вулканизаты неполярных каучуков — НК, СКБ, СКС, СКИ.

Н К — натуральный каучук является полимером изопрена (С5Н8)n. Он растворяется в жирных и ароматических растворителях (бензине, бензоле, хлороформе, сероуглероде и др.), образуя вязкие растворы, применяемые в качестве клеев. При нагреве выше 80—100 °С каучук становится пластичным и при 200 °С начинает разлагаться. При температуре —70 °С НК становится хрупким. Обычно НК аморфен. Однако при длительном хранении возможна его кристаллизация.

СКБ — синтетический каучук бутадиеновый (дивинильный) получают по методу С. В. Лебедева. Формула полибутадиена (С4Н6)n. Он является некристаллизующимся каучуком и имеет низкий предел прочности при растяжении, поэтому в резину на его основе необходимо вводить усиливающие наполнители. Морозостойкость бутадиенового каучука невысокая (от —40 до —45 °С).
СКС — бутадиенстирольный каучук получается при совместной полимеризацией бутадиена (С4Н6) и стирола (СН2=СН—С6Н5). Это самый распространенный каучук общего назначения.

СКИ — синтетический каучук изопреновый — продукт полимеризации изопрена (С5Н8). Получение СКИ стало возможным в связи с применением новых видов катализаторов. По строению, химическим и физико-механическим свойствам СКИ близок к натуральному каучуку. Промышленностью выпускаются каучуки СКИ-3 и СКИ-ЗП, наиболее близкие по свойствам к НК; каучук СКИ-ЗД, предназначенный для получения электроизоляционных резин, СКИ-ЗВ — для вакуумной техники.

Резины общего назначения могут работать в среде воды, воздуха, слабых растворов кислот и щелочей. Интервал рабочих температур составляет от —35 до 130 °С. Из этих резин изготовляют шины, ремни, рукава, конвейерные ленты, изоляцию кабелей, различные резинотехнические изделия.

Резины специального назначения

Специальные резины подразделяют на несколько видов: маслобензостойкие, теплостойкие, светоозоностойкие, износостойкие, электротехнические, стойкие к гидравлическим жидкостям.

Маслобензостойкие резины получают на основе каучуков хлоропренового (наирит), СКН и тиокола.
Наирит является отечественным хлоропреновым каучуком. Хлоропрену соответствует формула СН2==ССI—СН=СН2.
Вулканизация может проводиться термообработкой даже без серы, так как под действием температуры каучук переходит в термостабильное состояние.
Резины на основе наирита обладают высокой эластичностью, вибростойкостью, озоностойкостью, устойчивы к действию топлива и масел, хорошо сопротивляются тепловому старению. (Окисление каучука замедляется экранирующим действием хлора на двойные связи.)
По температуроустойчивости и морозостойкости (от —35 до —40 °С) они уступают как НК, так и другим СК.
Электроизоляционные свойства резины на основе полярного наирита ниже, чем у резины на основе неполярных каучуков.
(За рубежом полихлоропреновый каучук выпускается под названием неопрен, пербунан-С и др.).

СКН — бутадиеннитрильный каучук — продукт совместной полимеризации бутадиена с нитрилом акриловой кислоты —СН2—СН =СН—СН2—СН2—СНСN—
Резины на основе СКН обладают высокой прочностью ((в = 35 МПа), хорошо сопротивляются истиранию, но по эластичности уступают резинам на основе НК, превосходят их по стойкости к старению и действию разбавленных кислот и щелочей. Резины могут работать в среде бензина, топлива, масел в интервале температур от -30 до 130 °С.
Резины на основе СКН применяют для производства ремней, конвейерных лент, рукавов, маслобензостойких резиновых деталей (уплотнительные прокладки,манжеты и т. п.).

Тиоколы – торговое название полисульфидных каучуков.
Из смеси каучука с серой, наполнителями и другими веществами формуют нужные изделия и подвергают их нагреванию. При этих условиях атомы серы присоединяются к двойным связям макромолекул каучука и «сшивают» их, образуя дисульфидные «мостики». В результате образуется гигантская молекула, имеющая три измерения в пространстве — как бы длину, ширину и толщину. Полимер приобретает пространственную структуру. Если к каучуку добавить больше серы, чем нужно для образования резины, то при вулканизации линейные молекулы окажутся «сшитыми» в очень многих местах, и материал утратит эластичность, станет твёрдым — получится эбонит. До появления современных пластмасс эбонит считался одним из лучших изоляторов.

Полисульфидный каучук, или тиокол, образуется при взаимодействии галоидопроизводных углеводородов с многосернистыми соединениями щелочных металлов:

…—СН2—СН2—S2—S2— …
Тиокол вулканизуется перекисями. Присутствие в основной цепи макромолекулы серы придает каучуку полярность, вследствие чего он становится устойчивым к топливу и маслам, к действию кислорода, озона, солнечного света. Сера также сообщает тиоколу высокую газонепроницаемость (выше, чем у НК), поэтому тиокол — хороший герметизирующий материал.

Механические свойства резины на основе тиокола невысокие.
Эластичность резин сохраняется при температуре от —40 до —60 °С.
Теплостойкость не превышает 60—70 °С. Тиоколы новых марок работают при температуре до 130 °С.

Акрилатные каучуки — сополимеры эфиров акриловой (или метакриловой)кислоты с акрилонитрилом и другими полярными мономерами — можно отнести к маслобензостойким каучукам.
Каучуки выпускают марок БАК-12, БАКХ-7, ЭАХ.
Для получения высокопрочных резин вводят усиливающие наполнители.
Достоинством акрилатных резин является стойкость к действию серосодержащих масел при высоких температурах; их широко применяют в автомобилестроении.Они стойки к действию кислорода, достаточно теплостойки, обладают адгезией к полимерам и металлам.
Недостатками БАК являются малая эластичность,низкая морозостойкость, невысокая стойкость к воздействию ; горячей воды и пара.

Износостойкие резины получают на основе полиуретановых каучуков СКУ.
Полиуретановые каучуки обладают высокой прочностью, эластичностью, сопротивлением истиранию, маслобензостойкостью. В структуре каучука нет ненасыщенных связей, поэтому он стоек к кислороду и озону, его газонепроницаемость в 10—20 раз выше, чем газопроницаемость НК.
Рабочие температуры резин на его основе составляют от —30 до 130°С.

Уретановые резины стойки к воздействию радиации. Зарубежные названия уретановых каучуков — , вулколлан, адипрен, джентан, урепан.
Резины на основе СКУ применяют для автомобильных шин, конвейерных лент, обкладки труб и желобов для транспортирования абразивных материалов, обуви и др.

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА РЕЗИН И КАУЧУКОВ

Общие понятия

Механические свойства каучуков и резин могут быть охарактеризованы комплексом свойств.
К особенностям механических свойств каучуков и резин следует отнести:

• высокоэластический характер деформации каучуков;

• зависимость деформаций от их скорости и продолжительности действия деформирующего усилия, что проявляется в релаксационных процессах и гистерезисных явлениях;

• зависимость механических свойств каучуков от их предварительной обработки, температуры и воздействия различных немеханических факторов (света, озона, тепла и др. ).
  

Различают деформационно-прочностные, фрикционные и другие специфические свойства каучуков и резин.

К основным деформационно-прочностным свойствам относятся: пластические и эластические свойства, прочность при растяжении,относительное удлинение при разрыве, остаточное удлинение после разрыва,условные напряжения при заданном удлинении, условно-равновесный модуль,модуль эластичности, гистерезисные потери, сопротивление раздиру, твердость.

К фрикционным свойствам резин относится износостойкость, характеризующая сопротивление резин разрушению при трении, а также коэффициент трения.

К специфическим свойствам резин относятся, например, температура хрупкости, морозостойкость, теплостойкость, сопротивление старению.

Очень важным свойством резин является сопротивление старению (сохранение механических свойств) после воздействия света, озона, тепла и других факторов.

Механические свойства резин определяют в статических условиях, т. е. при постоянных нагрузках и деформациях, при относительно небольших скоростях нагружения (например, при испытании на разрыв), а также в динамических условиях, например, при многократных деформациях растяжения, сжатия, изгиба или сдвига. При этом особенно часто резины испытывают на усталостную выносливость и теплообразование при сжатии.

Усталостная выносливость характеризуется числом циклов деформаций, которое выдерживает резина до разрушения. Для сокращения продолжительности определения усталостной выносливости испытания проводят иногда в условиях концентрации напряжений, создаваемых путем дозированного прокола или применения образцов с канавкой.

Теплообразование при многократных деформациях сжатия определяется по изменению температуры образца резины в процессе испытания в заданном режиме (при заданном сжатии и заданной частоте деформаций).

Пластические и эластические свойства

Пластичностью называется способность материала легко деформироваться и сохранять форму после снятия деформирующей нагрузки. Иными словами, пластичность — это способность материала к необратимым деформациям.

Эластичностью называется способность материала легко деформироваться и восстанавливать свою первоначальную форму и размеры после снятия деформирующей нагрузки, т. е. способность к значительным обратимым деформациям.

Эластическими деформациями, в отличие от упругих, называются такие обратимые деформации, которые характеризуются значительной величиной при относительно малых деформирующих усилиях (низкое значение модуля упругости).

Пластические и эластические свойства каучука проявляются одновременно; в зависимости от предшествующей обработки каучука каждое из них проявляется в большей или меньшей степени. Пластичность невулканизованного каучука постепенно снижается при вулканизации, а эластичность возрастает.
В зависимости от степени вулканизации соотношение этих свойств каучука постепенно изменяется. Для невулканизованных каучуков более характерным свойством является пластичность, а вулканизованные каучуки отличаются высокой эластичностью. Но при деформациях невулканизованного каучука наблюдается также частичное восстановление первоначальных размеров и формы,т. е. наблюдается некоторая эластичность, а при деформациях резины можно наблюдать некоторые неисчезающие остаточные деформации.

Упругая деформация практически устанавливается мгновенно при приложении деформирующего усилия и также мгновенно исчезает после снятия нагрузки; обычно она составляет доли процента от общей деформации. Этот вид деформации обусловлен небольшим смещением атомов, изменением межатомных и межмолекулярных расстояний и небольшим изменением валентных углов.

Высокоэластическая деформация резин увеличивается во времени по мере действия деформирующей силы и достигает постепенно некоторого предельного (условно-равновесного) значения. Она так же, как и упругая деформация, обратима; при снятии нагрузки высокоэластическая деформация постепенно уменьшается, что приводит к эластическому восстановлению деформированного образца.
Высокоэластическая деформация, в отличие от упругой,характеризуется меньшей скоростью, так как связана с конформационными изменениями макромолекул каучука под действием внешней силы. При этом происходит частичное распрямление и ориентация макромолекул в направлении растяжения. Эти изменения не сопровождаются существенными нарушениями межатомных и межмолекулярных расстояний и происходят легко при небольших усилиях. После прекращения действия деформирующей силы вследствие тепловогодвижения происходит дезориентация молекул и восстановление размеров образца.
Специфическая особенность механических свойств каучуков и резин связана с высокоэластической деформацией.

Пластическая деформация непрерывно возрастает при нагружении и полностью сохраняется при снятии нагрузки. Она характерна для невулканизованного каучука и резиновых смесей и связана с необратимым перемещением макромолекул друг относительно друга.

Скольжение молекул у вулканизованного каучука сильно затруднено наличием прочных связей между молекулами, и поэтому вулканизаты, не содержащие наполнители, почти полностью восстанавливаются после прекращения действия внешней силы.
Наблюдаемые при испытании наполненных резин неисчезающие деформации являются следствием нарушения межмолекулярных связей, а также следствием нарушения связей между каучуком и компонентами, введенными в нею, например вследствие отрыва частиц ингредиентов от каучука. Неисчезающие остаточные деформации часто являются кажущимися вследствие малой скорости эластического восстановления, т. е. оказываются практически исчезающими в течение некоторого достаточно продолжительного времени.

Твердость резины

Твердость резины характеризуется сопротивлением вдавливанию в резину металлической иглы или шарика (индентора) под действием усилия сжатой пружины или под действием груза.

Для определения твердости резины применяются различные твердомеры.
Часто для определения твердости резины используется твердомер ТМ-2 (типа Шора), который имеет притупленную иглу, связанную с пружиной, находящейся внутри прибора.
Твердость определяется глубиной вдавливания иглы в образец под действием сжатой пружины при соприкосновении плоскости основания прибора с поверхностью образца (ГОСТ 263—75). Вдавливание иглы вызывает пропорциональное перемещение стрелки по шкале прибора.
Максимальная твердость, соответствующая твердости стекла или металла, равна 100 условным единицам.
Резина в зависимости от состава и степени вулканизации имеет твердость в пределах от 40 до 90 условных единиц.
С увеличением содержания наполнителей и увеличением продолжительности вулканизации твердость повышается; мягчители (масла) снижают твердость резины.

Теплостойкость

О стабильности механических свойств резины при повышенных температурах судят по показателю ее теплостойкости. Испытания на теплостойкость производят при повышенной температуре (70 °С и выше) после прогрева образцов при температуре испытания в течение не более 15 мин (во избежание необратимых изменений) с последующим сопоставлением полученных результатов с результатами испытаний при нормальных условиях (23±2°С).

Количественной характеристикой теплостойкости эластомеров служит коэффициент теплостойкости, равный отношению значений прочности при растяжении, относительного удлинения при разрыве и других показателей, определенных при повышенной температуре, к соответствующим показателям, определенным при нормальных условиях. Чем ниже показатели при повышенной температуре по сравнению с показателями при нормальных условиях, тем ниже коэффициент теплостойкости.

Полярные каучуки обладают пониженной теплостойкостью.
Наполнители значительно повышают теплостойкость резин.

Износостойкость

Основным показателем износостойкости является истираемость и сопротивление истиранию, которые определяются в условиях качения с проскальзыванием (ГОСТ 12251—77) или в условиях скольжения по истирающей поверхности, обычно, как и в предыдущем случае, по шлифовальной шкурке (ГОСТ 426—77).
Истираемость ( определяется как отношение уменьшения объема образца при истирании к работе, затраченной на истирание, и выражается в м3/МДж [см3/(кВт(ч)].
Сопротивление истиранию ( определяется как отношение затраченной работы на истирание к уменьшению объема образца при истирании и выражается в МДж/м3 [см3/(кВт(ч)].

Истирание кольцевых образцов при качении с проскальзыванием более соответствует условиям износа протекторов шин при эксплуатации и поэтому применяется при испытаниям на износостойкость протекторных резин.

Теплообразование при многократном сжатии

Теплообразование резины при многократном сжатии цилиндрических образцови характеризуется температурой, развивающейся в образце вследствие внутреннего трения (или повышением температуры при испытании).

Морозостойкость резины

Морозостойкость—способность резины сохранять высокоэластические свойства при пониженных температурах. Свойства резин при пониженных температурах характеризуются коэффициентом морозостойкости при растяжении, температурой хрупкости и температурой механического стеклования.

Коэффициент морозостойкости при растяжении (ГОСТ 408—66) представляет собой отношение удлинения образца при пониженной температуре к удлинению его (равному 100%) при температуре 23±2°С под действием той же нагрузки.

Резина считается морозостойкой при данной температуре, если коэффициент морозостойкости выше 0,1.

Температура хрупкости Тхр—максимальная минусовая температура, при которой консольно закрепленный образец резины разрушается или дает трещину при изгибе под действием удара! ГОСТ 7912—74). Температура хрупкости резин зависит от полярности и гибкости макромолекул, с повышением гибкости молекулярных цепей она понижается.

Температурой механического стеклования называется температура, при которой каучук или резина теряют способность к высокоэластическим деформациям.
По ГОСТ 12254—66 этот показатель определяется на образцах,замороженных при температуре ниже температуры стеклования. Образец резины цилиндрической формы нагружают (после предварительного замораживания) и затем медленно размораживают со скоростью 1 °С в минуту и находят температуру, при которой деформация образца начинает резко возрастать.

Сопротивление старению и действию агрессивных сред

Старением называется необратимое изменение свойств каучука или резины под действием тепла, света, кислорода, воздуха, озона или агрессивных сред, т.е. преимущественно немеханических факторов.
Старение активируется, если резина одновременно подвергается воздействию механических нагрузок.

Испытания на старение производят, выдерживая резину в различных условиях (на открытом воздухе, в кислороде или воздух при повышенной температуре; в среде озона или при воздействии света и озона).
При атмосферном старении на открытом воздухе или термическом старении в среде горячего воздуха (ГОСТ 9.024—74) результат испытания оценивают коэффициентом старения, который представляет отношение изменения показателей каких-либо свойств, чаще всего предела прочности и относительного удлинения при разрыве к соответствующим показателям до старения. Чем меньше изменения свойств при старении и коэффициент старения, тем выше сопротивление резины старению.

Сопротивление действию различных сред (масел, щелочей, кислот и др.) оценивается по изменению свойств — предела прочности при растяжении и относительного удлинения при разрыве в 1этих средах.
Оно характеризуется коэффициентом, представляющим отношение показателя после воздействия агрессивной среды к соответствующему показателю до ее воздействия.

ДОЛГОВЕЧНОСТЬ И УСТАЛОСТНАЯ ВЫНОСЛИВОСТЬ РЕЗИН

• Долговечность резин в условиях статической деформации

Прочность любого твердого тела понижается с увеличением продолжительности действия напряжения и поэтому разрушающая нагрузка не является константой твердого тела.
Разрушающая нагрузка — условная мера прочности только при строго определенных скорости деформации и температуре. Снижение прочности материала, находящегося в статически напряженном состоянии, называется статической усталостью. Продолжительность пребывания тела в напряженном состоянии от момента нагружения до разрушения называется долговечностью материала под нагрузкой.
При температурах ниже ТХР полимеры ведут себя подобно хрупким твердым телам.

• Долговечность резины в условиях динамических деформаций

Снижение прочности материала вследствие многократных деформаций называется динамической усталостью или утомлением.

Сопротивление резин утомлению или динамическая выносливость выражается числом циклов деформации, необходимым для разрушения образца.
Максимальное напряжение в цикле деформации, соответствующее разрушению образца в условиях многократных деформаций, называется усталостной прочностью, а время, необходимое для разрушения резины в условиях многократных деформаций, — динамической долговечностью.

Наиболее распространенным режимом испытаний на многократное растяжение является режим постоянных максимальных удлинений, который осуществляется на машине МРС-2. Это испытание проводится при постоянной амплитуде и заданной частоте (250 и 500 цикл/мин), а также при постоянном максимальном и среднем значениях деформации.

Влияние структуры и состава резин на ее долговечность.
Как правило, резина имеет высокую усталостную выносливость, если она обладает высокой прочностью, малым внутренним трением и высокой химической стойкостью. Влияние структуры или состава резины на эти свойства различно. Влияние типа каучука, характера вулканизационной сетки наполнителей, пластификаторов,антиоксидантов также неоднозначно.
Методы испытания долговечности выбираются с учетом реальных условий эксплуатации резины, видов и условий деформаций, имеющих решающее значение.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

• Ю. М. Лахтин “Материаловедение”, 1990, Москва, «Машиностроение”
• Н. В. Белозеров “Технология резины”, 1979, Москва, “Химия”
• Ф. А. Гарифуллин, Ф. Ф. Ибляминов “Конструкционные резины и методы определения их механических свойств”, Казань, 2000
• Руздитис Г. Е., Фельдман Ф. Г. Химия-11: Органич. химия. Основы общей химии: (Обобщение и углубление знаний): Учеб. для 11 кл. сред. шк. — М.: Просвещение, 1992. — 160 с.: ил. — ISBN 5-09-004171-7.
• Глинка Н. Л. Общая химия: Учебное пособие для вузов. — 23-е изд., стереотипное. / Под ред. В. А. Рабиновича. — Л.: Химия, 1984. — 704 с.ил.
• Большой Энциклопедический словарь. — М.: Большая российская энциклопедия,1998.
• Мегаэнциклопедия, http://mega.km.ru

Вклад участников

Сотников Виталий Александрович

Немецкие шины из ″русских″ одуванчиков | Культура и стиль жизни в Германии и Европе | DW

Садоводы считают этот цветок сорняком, а вот ученые и производители в Германии убеждены в том, что на основе одуванчика можно получать перспективное сырье для изготовления автомобильных шин. Дело в том, что резина производится методом вулканизации каучука. В большинстве случаев это синтетический каучук. Натуральный же каучук, добываемый из произрастающих в тропическом поясе растений-каучуконосов, стоит дорого. К тому же, для того чтобы разбить плантации таких растений, приходится вырубать леса, а это приводит к нарушению экосистемы.

Перспективные исследования

Альтернативным сырьем для производства резины может стать одуванчик, а точнее — млечный сок его корней, где содержится каучук. Немецкие ученые уже не первый год проводят исследования в этом направлении и разрабатывают новые технологии производства. В конце 2018 года немецкий производитель шин и автокомпонентов Continental открыл научно-испытательную лабораторию Taraxagum Lab Anklam по производству натурального каучука в ганзейском городе Анклам, что в федеральной земле Мекленбург — Передняя Померания. Исследования в этой области концерн ведет в сотрудничестве с Вестфальским университетом имени Вильгельма в Мюнстере, Институтом молекулярной биологии и прикладной экологии Общества имени Фраунгофера, а также с Институтом Юлиуса Кюна с 2011 года.

Проект поддержало министерство экономики Мекленбурга — Передней Померании, выделив на него 11,6 миллиона евро. Всего же на создание научно-исследовательского комплекса, общая площадь которого составляет 30 тысяч квадратных метров, затрачено 35 миллионов евро.

Плантации одуванчика в парниках исследовательской лаборатории

Лидер среди одуванчиков

В процессе экспериментальной работы над идеальной селекцией растения немецкие биотехнологи пришли к выводу: наилучшие показания у липкого одуванчика кок-сагыз, который в естественных условиях произрастает в Центральной Азии, на территории Казахстана, Киргизии и Узбекистана, и более известного как «русский одуванчик». Немецкие исследователи установили, что именно это растение отличается особенно высоким содержанием каучука.

Попытки использования одуванчиков для производства каучука уже предпринимались в 1930-х годах и во время Второй мировой войны — в том числе, и в Советском Союзе.

В новой лаборатории в Германии планируется создать 20 рабочих мест, которые смогут занять ученые, специалисты в области сельского хозяйства, инженеры. При ней есть крупная плантация одуванчиков площадью 30 гектаров, появившаяся в Анкламе в 2017 году. Каучук добывают из корневищ этих растений. В лаборатории корни перемалывают, а каучук вымывается без использования токсичных растворителей.

Оптимистичные прогнозы

Цель лаборатории — вывести новые виды одуванчика с более крупными корнями, что позволит повысить урожайность до одной тонны с гектара. Пока для сбора используются сельскохозяйственные комбайны, которые применяют при уборке урожая моркови. Но в ближайшем будущем их заменит специально предназначенная для этого техника. На данный момент ее модели находятся в стадии разработки.

В интервью журналистам Норберт Роберс (Norbert Robers) из Вестфальского университета выражает оптимизм: он уверен, что серийный выпуск шин из резины, изготовленной на основе корневищ желтого пушистого цветка, начнется через четыре-пять лет. На то, что качественный и недорогой каучук из модифицированного сорняка будет получен уже в ближайшие годы, рассчитывает и немецкий производитель шин Continental.

Смотрите также:

• Сбылись ли предсказания научно-фантастических фильмов?

  Путешествие на Луну

  С первых лет своего существования кинематограф полюбил жанр научной фантастики. Первым научно-фантастическим фильмом в истории кино считается немая короткометражная фарсовая комедия «Путешествие на Луну», пародирующая сюжеты романов Жюля Верна «Из пушки на Луну» и Герберта Уэллса «Первые люди на Луне». Поставлена в 1902 году французским режиссёром Жоржем Мельесом.

• Сбылись ли предсказания научно-фантастических фильмов?

  Космические одиссеи

  Шедевр Стэнли Кубрика 1968 года «Космическая одиссея 2001» стал эпохальным событием в истории кинофантастики. Фильм прослеживает историю человеческой эволюции от каменного века до звездной эры и ставит философские вопросы о гуманизме и технологическом прогрессе. Знаменит реалистичными сценами высадки на Луну и экранизацией невесомости, а также психоделическими интерьерами космических кораблей.

• Сбылись ли предсказания научно-фантастических фильмов?

  Звездные войны

  Мощный импульс жанру дал в 1977 году приключенческий фильм Джорджа Лукаса «Звездные войны». На волне огромного успеха этой саги о межгалактическом противостоянии Добра и Зла появилась культовая франшиза, включающая в себя 7 кинофильмов, а также мультфильмы, телефильмы, книги, комиксы, видеоигры, конструкторы LEGO.

• Сбылись ли предсказания научно-фантастических фильмов?

  Злобные пришельцы

  Кровожадные внеземные цивилизации угрожают человечеству в разных фильмах — от «Войны миров» до «Марс атакует!» Инопланетные интервенции принимают форму драмы и комедии, политической сатиры и фильма ужасов. Эпохальной стала серия фантастических триллеров «Чужой», первый из которых в 1979 году снял Ридли Скотт. Примером «добрых» пришельцев служит «Инопланетянин» Спилберга.

• Сбылись ли предсказания научно-фантастических фильмов?

  Апокалипсические сценарии

  Катастрофические разрушения на Земле вызывают в особой разновидности жанра кинофантастики природа и технологический прогресс, выходящие из-под контроля вследствие безответственной деятельности человека. В анимационном фильме студии Pixar «ВАЛЛ-И» 2008 года человечество покинуло ставшую непригодной для жизни планету, единственным обитателем которой в 2805 году оказался робот.

• Сбылись ли предсказания научно-фантастических фильмов?

  Искусственный интеллект

  Искусственный интеллект – излюбленная тема кинофантастики. Он принимает форму умных компьютерных программ, роботов, почти способных на эмоции, гуманоидов, которых уже невозможно отличить от человека. Один из лучших фильмов научно-фантастического жанра снял в 1981 году именно на эту тему Ридли Скотт — «Бегущий по лезвию», в котором человечество делится на людей и репликантов.

• Сбылись ли предсказания научно-фантастических фильмов?

  Тоталитарные режимы

  Фильмы-антиутопии исследуют фиктивные общественные уклады, напоминающие диктатуру из романа Джорджа Оруэлла «1984». Антиутопическая фантастическая трагикомедия Терри Гиллиама «Бразилия» считается одним из лучших фильмов в истории кино вообще. Также как и шедевр Фрица Ланга «Метрополис». Мрачное будущее показывает и «451 градус по Фаренгейту» (фото) — единственный англоязычный фильм Франсуа Трюффо.

• Сбылись ли предсказания научно-фантастических фильмов?

  Киберпанк

  Тему упадка человеческой культуры на фоне технологического прогресса в компьютерную эпоху варьирует целый ряд фильмов. Научно-фантастический боевик «Матрица» братьев Вачовски, вышедший на экраны в 1999 году, вызвал мощную философскую дискуссию, посвященную аллегорическим смыслам картины. Внедрение идей в подсознание – тема научно-фантастического триллера «Начало» Кристофера Нолана.

• Сбылись ли предсказания научно-фантастических фильмов?

  Утопии

  Не только черным видится будущее кинематографу. Культовая франшиза «Звездный путь», действие в которой разворачивается во второй половине XXIII, повествует об исследовательской миссии звездолета «Энтерпрайз», бороздящего просторы Млечного Пути под командованием капитана Кирка. Экипаж встречается с новыми цивилизациями, занимается исследованиями и разрешает дипломатические кризисы.

• Сбылись ли предсказания научно-фантастических фильмов?

  Путешествия во времени

  Одним из шедевров в жанре научной фантастики признан и фильм Роберта Земекиса «Назад в будущее», положивший начало одноименной трилогии. В этой картине, называемой квинтэссенцией 1980-х, уместились помимо фантастического сюжета приключения, романтическая история и комедийные элементы. Продюсером проекта был Стивен Спилберг.

  Автор: Элла Володина

Каучук. Резина

натуральный латекс и каучук из негоЧто такое каучук

Кроме сложных веществ наподобие полиэтиленов, представляющих из себя высокомолекулярные полимеры, существует класс химических веществ, который образован сопряжёнными диенами.

После процесса полимеризации диенов образуются новые химические вещества, имеющие высокомолекулярную структуру, называемые каучуками.

Каучук был уже известен в конце 15 веке в северной Америке. Именно индейцы в то время использовали его для изготовления обуви, небьющихся вещей и посуды. А получали тогда его из сока растения гевеи, который называли – «слёзы дерева».

Что касается европейцев, то о каучуке узнали впервые только в момент открытия Америки. Именно Кристофор Колумб первым узнал о его свойствах и получении. В Европе каучук долгое время не мог найти себе применение. В 1823 г в первые было предложено использование этого материала для изготовления водонепроницаемых плащей и одежды. Каучуком и органическим растворителем пропитывали ткань, таким образом, ткань приобретала водостойкие свойства. Но, конечно же, был замечен и недостаток, который заключался в том, что ткань, пропитанная каучуком, прилипала в жаркую погоду к коже, а при морозе – растрескивалась.

Отличие каучука и резины

изопрен (2-метилбутадиен-1,3 (изопрен))бутадиен-1,3Натуральный изопреновый каучукСинтетический бутадиеновый каучук

Через 10 лет после первого применения натурального каучука и более детального изучения его химических физических свойств было предложено вводить каучук в оксиды кальция и магния. А ещё через 5 лет после изучения свойств нагретой смеси оксидов свинца и серы с каучуком научились получать резину. Сам процесс превращения каучука в резину назвали вулканизацией.

Конечно же, каучук отличается от резины. Резина – это «сшиты» полимер, который способен распрямляться и снова сворачиваться при растяжении и при действии механической нагрузки. Резина – это также «сшитые» макромолекулы, которые не способы к кристаллизации при охлаждении и не плавятся при нагревании. Тем самым резина – более универсальный материал, чем каучук, и способен сохранять свой механические и физические свойства про более широком диапазоне температур.

В начале 20 века, когда появился первый автомобиль, спрос на резину значительно возрос. В то же время возрос спрос и на натуральный каучук, так как на тот момент вся резина изготавливалась из сока тропических деревьев. Например, чтобы получить тонну резины, необходимо было обработать почти 3 тонны тропических деревьев, при этом работой было занято одновременно более 5 тысяч человек, причём такую массу резины могли получить только через год.

Поэтому, резина и натуральный каучук считались достаточно дорогим материалом.

Только в конце 20х годов русским учёным Лебедевым С.В. при химической реакции — полимеризации бутадиена-1,3 на натриевом катализаторе были получены образцы первого натрий-бутадиенового синтетического каучука.

Кстати, из курса физики 8-ого класса мы, вероятно, впервые познакомились с эбонитовой палочкой. Но что такое эбонит. Как оказывается, эбонит — это производная от процесса вулканизации каучука: если при вулканизации каучука добавить серу (около 32% от массы), то в результате получается твёрдый материал — этот материал и есть эбонит!

Одним из достаточно дешёвых способов получения бутадиена-1,3, является его получение из этилового спирта. Но только в 30-х годах было налажено промышленное производство каучука в России.

реакция получения бутадиена

В середине 30-х годов 20 века научились производить сополимеры, представляющие полимеризованный 1,3-бутадиен. Химическая реакция производилась в присутствии стирола или некоторых других химических веществ. Вскоре получаемые сополимеры начали с большими темпами вытеснять каучуки, которые ранее широко использовались для производства шин. Каучук бутадиен-стирольный получил широкое применение для производства шин легковых автомобилей, но для тяжёлого транспорта — грузовых автомобилей и самолётов, использовался натуральный каучук (или изопреновый синтетический).

В середине 20 века после получения нового катализатора Циглера — Натты был получен синтетический каучук, который по своим свойствам эластичности и прочности значительно выше, чем все ранее известные каучуки, — был получен полибутадиен и полиизопрен. Но как оказалось, к общему удивлению полученный синтетический каучук по своим свойствам и строению подобен натуральному каучуку! А к концу 20 века натуральный каучук был почти полностью вытеснен синтетическим.

Свойства каучука

Все хорошо знают, что при нагревании материалы способны расширяться. В физике даже имеются коэффициенты температурного расширения, для каждого взятого материала этот коэффициент свой. Расширению поддаются твёрдые тела, газы, жидкости. Но что, если температура увеличилась на несколько десятков градусов?! Для твёрдых тел изменений мы не почувствуем (хотя они есть!). Что касается высокомолекулярных соединений, например полимеров, их изменение сразу становится заметным, особенно если речь идёт об эластичных полимерах, способных хорошо тянуться. Заметным, да ещё к тому же с совсем обратным эффектом!

Ещё в начале 19 века английские учёные обнаружили, что растянутый жгут из нескольких полосок натурального каучука при нагревании уменьшался (сжимался), а вот при охлаждении — растягивался. Опыт был подтверждён в середине 19 века.

Вы сами с лёгкостью можете повторить этот опыт, подвесив на резиновую ленту грузик. Она растянется под его весом. Потом обдуйте её феном — увидите, как она сожмётся от температуры!

Почему так происходит?! К этому эффекту можно применить принцип Ле Шателье, который гласит, что если воздействовать на систему , находящуюся в равновесии, то это приведёт к изменению равновесия самой системы, а это изменение будет противодействовать внешним силовым факторам. То есть если на растянуть под действием груза жгуты каучука (система в равновесии) подействовать феном (внешнее воздействие), то система выйдет из равновесия (жгут будет сжиматься), причём сжатие — действие направлено в обратную сторону от силы тяжести груза!

При очень резком и сильном растяжении жгута он нагреется (нагрев может на ощупь быть и незаметным), после растяжения система будет стремиться принять равновесное состояние и постепенно охладится до окружающей температуры. Если жгуты каучука также резко сжать — охладится, далее будет нагреваться до равновесной температуры.

Что происходит при деформации каучука?

При проведённых исследованиях оказалось, что с точки зрения термодинамики, никакого изменения внутренней энергии при различных положениях (изгибах) этих каучуковых жгутов не происходит. А вот если растянуть — то внутренняя энергия увеличивается из-за возрастания скорости движения молекул внутри материала. Из курса физики и термодинамики известно, что изменение скорости движения молекул материала (тот же каучук) отражается на температуре самого материала.

дальнейшем, растянутые жгуты каучука будут постепенно охлаждаться, так как движущиеся молекулы будут отдавать свою энергию, например, рукам и другим молекулам, то есть произойдёт постепенное выравнивание энергии внутри материала между молекулами (энтропия будет близка к нулю).

И вот теперь, когда наш жгут каучука принял температуру окружающей среды, можно снять нагрузку. Что при этом происходит?! В момент снятия нагрузки молекулы каучука ещё имеют низкий уровень внутренней энергии (они же ей поделились при растяжении!). Каучук сжался — с точки зрения физики была совершена работы за счёт собственной энергии, то есть своя внутренняя энергия (тепловая) была затрачена на возврат в исходное положение. Естественно ожидать, что температура должна понизится, — что и происходит на самом деле!

Резина — как уже говорилось, высокоэластичный полимер. Её структура состоит из хаотично расположенных длинных углеродным цепочек. Крепление таких цепочек между собой осуществлено с помощью атомов серы. Углеродные цепочки в нормальном состоянии находятся в скрученном виде, но если резину растянуть, то углеродные цепочки будут раскручиваться.

Можно провести интересный опыт с резиновыми жгутами и колесом. Вместо велосипедных спиц в велосипедном колесе использовать резиновые жгуты. Такое колесо подвесить, чтобы оно могло свободно вращаться. В случае, если все жгуты одинаково растянуты, то втулка в центре колеса будет расположена строго по его оси. А теперь попробуем нагреть горячим воздухом какой-нибудь участок колеса. Мы увидим, что та часть жгутов, которая нагрелась — сожмётся и сместит втулку в свою сторону. При этом произойдёт смещение центра тяжести колеса и соответственно колесо развернётся. После его смещения действию горячего воздуха подвергнутся следующие жгуты, что в свою очередь приведёт к их нагреванию и снова — к повороту колеса. Таким образом, колесо может непрерывно вращаться!

Это опыт подтверждает факт того, что при нагревании каучук и резина будут сжиматься, а при охлаждении — растянутся!

Из чего делают резину для машины — как делают шины для автомобилей

Производители покрышек скрывают точную рецептуру их изготовления. Основные же составляющие остаются неизменными. Характеристики разных моделей отличаются. Это необходимо учитывать при выборе покрышек для машины.

Виды резины

Независимо от производителя, на рынке представлены шины из материалов двух видов. Их технические характеристики практически не отличаются. Виды резины:

1. Из натурального сырья. В основе состава лежит растительный каучук. Он является натуральным веществом, которое добывают из сока деревьев. На начальном этапе производства автомобильных шин использовался только каучук растительного происхождения.
2. Из синтетического сырья. Современные покрышки делают из каучука, изготовленного на производстве с использованием химических веществ. Материал устойчив к маслам растительного и животного происхождения. Изделия, изготовленные из синтетического каучука, хорошо удерживают воздух. Благодаря этому материал получил широкое распространение при изготовлении покрышек автомобиля.

Резина, изготовленная из натурального или синтетического сырья, используется на авто по всему миру. Производителям выпускают шины с разными техническими характеристики, благодаря внесению изменений в состав резины. Так удается улучшить сцепление колес с сухой, мокрой или обледенелой поверхностью.

Химический состав

Точный химический состав и рецепт у каждого производителя отличается. Компании не разглашают ингредиенты и точную их дозировку. Известны основные составляющие, используемые для производства покрышек. К ним относятся каучук, кремниевая кислота, технический углерод, смолы и масла.

Что такое натуральный каучук

Сырье представляет собой эластичный материал, имеющий водоотталкивающие свойства. Натуральный каучук добывают из сока деревьев. Для этого на коре растений делают надрезы. После сборки жидкость отправляют на переработку.

Из натурального сырья производят латекс. Он используется для изготовления различных резиновых изделий, в том числе и покрышек авто. Чтобы получить латекс, натуральный сок деревьев смешивают с кислотой. В итоге получается густая эластичная масса.

Из латекса удаляют лишнюю влагу. Для этого массу помещают под пресс или пропускают ее через прокатные валы. Так удается получить чистый латекс из природного сырья.

Другие элементы состава шин

Помимо каучука при изготовление покрышек добавляют в состав другие элементы. Они необходимы для улучшения прочностных свойств изделия и изменения его технических характеристик. Производители добавляют в состав следующие ингредиенты:

1. Технический углерод. Массовая доля вещества может составлять до 30%. Технический углерод необходим для улучшения прочностных характеристик резины. Колесо машины становится устойчивым к истиранию при движении по покрытиям различного качества.
2. Кремниевая кислота. Улучшает степень сцепления колес с мокрым дорожным покрытием. Производители используют ее в качестве заменителя технического углерода. Это связано с тем, что кремниевая кислота имеет более низкую стоимость. Следует учитывать, что покрышки, изготовленные с содержанием кремниевой кислоты, менее устойчивы к истиранию.
3. Масла и смолы. Применяются для улучшения эластичных свойств резины. Производители вносят в состав добавки такого типа для достижения мягкости покрышки. Это востребовано в шинах, предназначенных для зимнего использования.
4. Секретные ингредиенты. Производители добавляют в состав специализированные химические вещества. Они позволяют изменить характеристики резины. Так удается улучшить управляемость автомобиля, уменьшить тормозной путь и т.д.

Массовая доля составляющих у продукции разных производителей отличается. При подборе шин учитывают их характеристики.

Поэтапный процесс производства покрышек

Способ изготовления у разных компаний может отличаться. Благодаря современному оборудованию, удается автоматизировать некоторые процессы. Основные этапы производства покрышек:

1. Переработка сока деревьев в латекс.
2. Удаление лишней влаги из эластичного материала.
3. Измельчение латекса.
4. Вулканизация. Для прохождения этого процесса латекс смешивается с серой.

После вулканизации с добавлением нужных ингредиентов удается получить резину, устойчивую к истиранию и высоким температурам. Из нее изготавливают автомобильные покрышки.

Современная резина для шин

Рост количества транспортных средств привел к недостатку натурального каучука. В результате был изготовлен синтетический материал. По своим свойствам он не уступает растительному каучуку.

Современные покрышки сделаны из резины, которая имеет в своем составе натуральный или синтетический каучук. На характеристики изделий больше влияют дополнительные ингредиенты. Несмотря на это, стоимость покрышек из натурального каучука выше, чем из синтетического.

Как собирают шины

Для сборки покрышек используются специализированное оборудование. Количество и тип станков подбирается отдельно для каждого случая в зависимости от мощностей производства.

Покрышки состоят из металлического каркаса и резины. Это позволяет придавать изделию нужно форму. Конструкция покрышек разных производителей отличается.

Современные шины изготавливают из натурального или синтетического каучука. Для улучшения характеристик резины в состав включают специализированные добавки. Так удается уменьшить тормозной путь и улучшить управляемость транспортного средства, независимо от качества дорожного покрытия.

Вопросы и ответы:

Кто придумал резину? Чарльз Гудьир. В 1839 году этот изобретатель, смешивая сырой каучук с серой, и нагревая эту смесь, открыл способ стабилизации эластичности каучука.

Что входит в состав покрышки? Она состоит из корда (металл, текстильная или полимерная нить) и резины. Сама резина может иметь разное содержание каучука (зависит от сезонности, индекса скорости и нагрузки).

Как делают шины для машин? На корд из невулканизированной резины припаивается протектор. Создается металлический каркас из прорезиненной проволоки (борт колеса). Все части вулканизируются.

ПОХОЖИЕ СТАТЬИ

Каковы наиболее важные области применения резиновых изделий?

3 декабря 2019 | Джастин Сэмюэл

Давайте рассмотрим множество вариантов использования резины. Каучук, натуральный полимер, был одним из самых популярных и универсальных материалов современности.

Если бы не тот факт, что у ряда людей, особенно в медицинском сообществе, есть аллергия на латекс (разновидность резины), это было бы даже более распространенным явлением, чем сейчас.

В настоящее время резина используется в диапазоне от автомобильных и велосипедных шин до медицинского оборудования и мячей, используемых в нескольких популярных видах спорта.В этой статье мы рассмотрим эти варианты использования, а также обсудим, как возникла резина.

Из чего сделана резина и как она производится?

Необработанный каучук получают из сока дерева гевеи, произрастающего в тропических лесах Южной Америки. Несмотря на то, что гевея является предпочтительным видом каучукового дерева, сейчас она более обильно растет в Шри-Ланке и других частях Юго-Восточной Азии.

Коренные обитатели тропических лесов веками использовали каучук, в основном, для изготовления игрушек и водонепроницаемой обуви, когда стало известно о нем.Прибывшие европейские исследователи узнали об этом веществе и даже отправили его обратно в Европу.

Только в 1839 году американец Чарльз Гудиер пролил на плиту смесь жидкой резины и серы, из-за чего она стала жесткой, но при этом оставалась податливой, и родился каучук, который мы знаем сегодня.

Неслучайно у него на плите оказались одновременно резина и сера. Несколькими годами ранее он купил процесс неполного способа обработки каучука серой для придания ему прочности и устойчивости к атмосферным воздействиям.

Гудиер назвал процесс, который он произошел при вулканизации , в честь римского бога огня и кузницы. В то время как он продолжал совершенствовать процесс, спрос на каучук во всем мире резко вырос, поскольку новые применения были найдены для замечательной новой версии каучука.

После многих личных и деловых столкновений Goodyear умер в 1860 году без гроша в кармане. Но в 1898 году на его имя была основана компания Goodyear Tire and Rubber.

Каковы виды использования резины?

Вулканизированный каучук обладает многими качествами, которые делают его настолько популярным и широко используемым.Среди них его способность защищать что-либо без зазоров или утечек, его прочность и долговечность, а также его способность поглощать удары (электрические или иные).

Это одни из тех качеств, которые необходимы для множества применений, которые мы перечислим и обсудим ниже. Но сначала давайте посмотрим на раннее использование каучука, которое навсегда изменило представление о больницах и медицине.

Больница Джона Хопкинса и доктор Холстед

Первым и новаторским применением резины стало изобретение латексных хирургических перчаток выдающимся хирургом Уильямом Стюартом Холстедом из больницы Джона Хопкинса в Балтиморе.

Холстед заинтересовался защитой рук, когда у хирургической медсестры (на которой он позже женился) возникло очень неудобное состояние кожи на руках из-за того, что приходилось регулярно мыть руки.

Понимая это, Холстед взял на себя задачу разработать некоторые спецификации для пары перчаток, которые подошли бы его медсестре. Затем он рассказал о своей проблеме недавно основанной компании Goodyear Tire and Rubber и попросил их о помощи.

Перчатки, которые они отправили обратно, имели огромный успех — хорошо были приняты не только медсестрой, но и другим персоналом операционной, и вскоре они потребовали, чтобы вся хирургическая бригада была оснащена латексными хирургическими перчатками.

По большей части медицинское сообщество XIX века относилось к протоколам стерильной операционной весьма вяло. Когда использование латексных хирургических перчаток стало популярным, количество успешных операций резко возросло.

Обычные вещи из резины

Мы сгруппировали их по категориям, поскольку в этой короткой статье мы не можем обсуждать каждый пункт отдельно, хотя были бы счастливы, если бы могли.

Тем не менее, мы надеемся, что это позволит вам сформировать мысленные картины того времени и мест, где вы сталкиваетесь с изделиями на основе резины, чтобы вы могли увидеть, сколько их на самом деле.

Транспорт

Transportation использует резину, сочетающую в себе свойства амортизации, плотной посадки и предотвращения скольжения.

• Шины и камеры
• Прокладки под железнодорожные пути
• Стеклоочистители
• Ремни трансмиссионные
• Колодки тормозные (автомобили и велосипеды)

Искусство, школьные и офисные товары

Варианты использования здесь интересны, поскольку обычно включают нанесение или удаление чернил или аналогичных веществ.

• Ластик для карандашей
• Ластик для резинок
• Резинки
• Чернильные аппараты для печати
• Резиновые ручки для пальцев

Одежда и личные вещи

Все они квалифицируются как пригодность для обслуживания и / или защита.

• Подошвы
• Ботинки Веллингтона
• Презервативы / диафрагмы
• Одежда из лайкры

Спорт и отдых

Здесь мы видим множество применений качества «отскока» резины, которое, как мы полагаем, является видом сопротивления или упругости.

• Хоккейные шайбы
• Коврики для детских площадок
• Игрушки для собак
• Воланы для бадминтона
• Акваланг
• Воздушные шары
• Мячи для гольфа
• Бейсбольные мячи
• Шапочки и зажимы для носа
• супер мизинцы

Товары для здоровья и ребенка

Многое из того, что относится к этой категории, включает простоту очистки или стерилизации, способность выдерживать тепло и гибкость в доставке жидкостей.

• Литые щиты
• Бутылки с горячей водой
• Соски для детских бутылочек
• Пустышки
• Шланги и трубки
• Катетеры
• Дыхательные мешки

Использование в промышленности

Здесь мы видим потребность в защите, устойчивости, приверженности, легкой очистке и амортизации.

• Конвейерные ленты
• Резиновые подшипники
• Крылья док-станции
• Кольца уплотнительные
• Одежда и обувь защитные
• Катки
• Лепные изделия
• Шланги
• Напольные покрытия и / или коврики
• Высококачественные резиновые детали для формования, литья и нанесения покрытий.Для них доступна более подробная информация!

Товары для дома

Использование в быту охватывает весь спектр лучших качеств резины — и это замечательно, поскольку в домашнем хозяйстве выполняется множество различных занятий.

• Краска латексная для дома
• Лопатки варочные (скребки)
• Коврики
• Коврики для душа
• Перчатки для мытья посуды
• Уплотнения для банок
• Коврики в салон
• Ткани прорезиненные
• Гидроизоляция
• Детали и покрытия матрасов

Мы уверены, что мы почти не затронули всю область применения каучука, поэтому, если вы думаете о большем, дайте нам знать.

Там, где резина встречается с дорогой

Если бы использование каучука сегодня вообще уменьшилось, это произошло бы из-за увеличения случаев аллергии на латекс, которая может быть довольно серьезной.

Но, благодаря разработкам полимерных материалов, которые имитируют свойства резины и могут даже вулканизироваться, как резина, это вызывает меньшую озабоченность, чем это было всего несколько лет назад.

Неопрен — один из первых примеров этих материалов), и нитрил (нитрилбутадиеновый каучук или NBR) также является очень популярной синтетической альтернативой латексу.

Надеемся, вам понравилось наше небольшое путешествие по истории и использованию каучука, а также по некоторым его альтернативам. Резина, настоящая или синтетическая, всегда найдет применение.

И когда вы думаете о резиновых изделиях, вспомните нас.

Это не из каучукового дерева в вашей гостиной

Есть идеи, какой первый товар, поставленный под прямой контроль правительства США, мог быть во время Второй мировой войны, и это произошло еще до нападения на Перл-Харбор?

Сталь? Неправильный.

Алюминий? Снова неверно.

Нефть? Неа.

Магний? Даже не близко.

Резиновый. Фактически, историки говорят нам, что нормирование бензина было введено не столько для экономии топлива, сколько для предотвращения износа шин.

Даже спустя десятилетия, , когда в составе шин используется более 200 ингредиентов, в научно-исследовательском отчете, финансируемом государством, отмечается: «Натуральный каучук — это стратегическое сырье, которое в огромных количествах используется в более чем 40 000 сферах применения.Соединенные Штаты, не располагающие собственным производством натурального каучука, полностью зависят от импорта.

«Поставкам натурального каучука в США, на долю которых приходится более 20 процентов мировых поставок, угрожают многие факторы», — добавили ученые. «Более 90 процентов мирового производства приходится на Юго-Восточную Азию. Дефицит натурального каучука серьезно повлияет на оборону, транспорт, медицину и потребительские рынки.

«Никакие другие высокоэффективные эластомеры не могут успешно использоваться вместо натурального каучука во многих из этих приложений.

Кроме того, они отметили, что промышленный рост в Азии «продолжает сокращать поставки и поднимать цены».

По данным Федерального резервного банка Сент-Луиса, натуральный каучук стоил около 35 центов за фунт в 2002 году и 2,80 доллара за фунт в 2011 году. В конце сентября 2020 года он составлял 89 центов.

«Трудно представить себе какое-либо другое сырье , которое было бы столь же жизненно важным и уязвимым», — писал ботаник Уэйд Дэвис в книге « Одна река: исследования и открытия в тропических лесах Амазонки». , — книга, в которой подробно описаны открытия и разработки, возможно, самой биологически разнообразной и важной экосистемы в мире — и единственного места на планете, где каучук является коренным населением.

Подождите! Изначально каучук поступал только из лесов Амазонки, но теперь 90 процентов мировых поставок приходится на Юго-Восточную Азию? Да, и эта история — интрига, достойная голливудского блокбастера.

Вам может быть интересно, не может ли синтетический каучук быть достойной заменой, ведь он все чаще используется в производстве шин. Но так было не всегда, и натуральный каучук остается основным компонентом шин.

Натуральный каучук был и остается важным. Как отмечает Дэвис, когда американские поставки каучука из Азии были прекращены во время Второй мировой войны, наше правительство профинансировало один из самых важных «ботанических квестов» 20-го века.

«Белая кровь» деревьев гевеи перерабатывается для производства натурального каучука, используемого в шинах.

«У инженеров было два года», — написал Дэвис. «Если программа синтетического каучука не увенчается успехом, способность страны вести войну прекратится. Фактически, добавил он, «если бы не Манхэттенский проект, 2 миллиарда долларов инвестиций, которые привели к созданию атомной бомбы, программа синтетического каучука запомнилась бы как величайший технологический прорыв войны».

Даже сегодня поиск заменителя натурального каучука продолжается, и ученые, использующие «метаболическую инженерию», стремятся извлечь натуральный каучук из табака, подсолнечника, гваюли, одуванчиков и других растений, которые можно выращивать в Соединенных Штатах.

Проблема в том, что в отличие от кленов, из которых можно получить сок, который становится сиропом для подслащения ваших утренних блинов, виды гевеи или катучуков деревьев, из которых можно удалить свою «белую кровь», также известную как латекс, растут только в более умеренный климат, чем где-либо в Соединенных Штатах.

Между прочим, эти настоящие каучуковые деревья совсем не похожи на те, что продаются здесь в садовых центрах как декоративные «каучуковые деревья». Они больше напоминают осину, высокие и тонкие, со светлой корой.Натуральный латекс имеет белый цвет, как и оригинальные шины на ранних легковых автомобилях.

Не только это, но если вы посадите дерево гевеи сегодня, вам придется подождать от 5 до 7 лет до первой посадки. И тогда этому дереву понадобится год, чтобы обеспечить достаточное количество своей белой крови для производства единственной шины для компактного автомобиля. Чтобы установить новый комплект шин на ваш полноразмерный внедорожник, требуется годовой урожай не менее полдюжины деревьев.

Хотя Колумб сообщил о коренных североамериканцах, играющих с отскакивающими мячами, и он защищал свои парусные инструменты в тканевых сумках, окрашенных соком плачущих деревьев, французский математик Шарль-Мари де ла только в 18 веке. Кондамин действительно осознавал ценность жидкости, которая затвердевает, но остается эластичной после воздействия тепла.

Бразилия была эксклюзивным поставщиком каучука в мире до 1876 года, когда в рамках заговора международного сообщества Генри Уикхэм контрабандой переправил 70 000 семян гевеи в Королевский ботанический сад в Кью, Англия. Эти семена затем использовались для выращивания деревьев в Африке и Азии.

В своей книге Дэвис отмечает, что американский промышленник Эндрю Карнеги сетовал на инвестирование в сталь, а не в каучук, и что люди по обе стороны Атлантического океана бросали монеты, решая искать золото в Клондайке или белое золото Бразилии.

Даже Генри Форд вмешался в дело, основав недолговечное сообщество Fordlandia в Амазонии, чтобы контролировать еще одно сырье, необходимое для производства автомобилей.

В 1910 году Бразилия производила половину мировых поставок натурального каучука. Когда началась Вторая мировая война, эта цифра составляла менее 2 процентов. Одной из причин была конкуренция со стороны Азии, другой — вирус —

microcyclus ulei , ужасный южноамериканский фитофтороз, который поразил бразильские каучуковые леса.

Американский биолог Джеймс Вейр начал прививать стебли устойчивых к вирусам деревьев в высокоурожайные растения в 1930-х годах, а французское правительство и Мишлен спонсировали послевоенные исследования устойчивых к вирусам деревьев. Борьба с эпидемией, считающейся одной из главных угроз для международной сельскохозяйственной торговли, была названа сельскохозяйственным эквивалентом борьбы с вирусом СПИДа среди людей.

Также был разработан переход от старого плантационного сельского хозяйства к способу для местных фермеров вести устойчивый образ жизни, способный пережить изменения мировых цен на каучук.

Вместо больших участков каучуковых деревьев, восприимчивых к вирусу, местные фермеры поощряли создание небольших фермерских участков, которые не только высаживали гевею, но и выращивали банановые деревья, которые дают почти немедленный урожай, а также какао, кустарниковое растение, которое любит светлая тень между рядами каучуковых деревьев и производит стручки с семенами, которые перерабатываются в шоколад.

В то же время компания Michelin превратила принадлежащий ей большой участок леса в охраняемый заповедник, где ученые проводят исследования — включая открытие новых видов — в одном из самых биоразнообразных мест в мире

Не только есть запасы высококачественного бразильского каучука, но при этом расширились и местная сельскохозяйственная экономика, и сфера научных знаний.

Программа США по синтетическому каучуку — Национальный исторический памятник химии

Партнерство промышленности, науки и правительстваo решает кризис предложения каучука

Технология, выбранная для производства синтетического каучука, была основана на исследованиях Buna S, потому что Buna S можно смешивать с натуральным каучуком и измельчать на тех же машинах, а также потому, что сырье (мономеры) было доступно. Эта резина особенно подходила для протекторов шин, поскольку она сопротивлялась абразивному износу; и он сохраняет более острые отпечатки в формах, каландровых валках и экструдерах, чем натуральный каучук.Однако синтетический каучук было труднее изготовить, имел меньшую липкость и требовал большего количества клея для изготовления шины, чем натуральный каучук. Эти проблемы необходимо было преодолеть, чтобы получить надежную резину общего назначения.

26 марта 1942 года представители компаний и правительства США согласовали «взаимный рецепт» производства каучука GR-S. Рецепт состоял из мономеров бутадиена (75%) и стирола (25%), персульфата калия в качестве катализатора или инициатора, мыла в качестве эмульгатора, воды и модификатора, додецилмеркаптана.Поскольку для GR-S требуются другие условия смешивания, ускорители, антиоксиданты, а также типы и количества технического углерода, чем для натурального каучука, руководители программы поняли, что для решения существующих и потенциальных проблем производства GR-S потребуется программа исследований и разработок.

Роберт Р. Уильямс из Bell Telephone Laboratories организовал и координировал исследования резиновой промышленности, в которых участвовали Национальное бюро стандартов, Bell Labs и такие крупные исследовательские университеты, как Иллинойсский университет, Университет Миннесоты и Чикагский университет. .Первое из многих заседаний Комитета по исследованиям сополимеров состоялось 29 декабря 1942 года в Акроне, штат Огайо, для обмена последней информацией между организациями, работающими над различными аспектами исследований синтетического каучука. Помимо представителей правительства, крупных компаний и университетов, в нем участвовали представители Columbian Carbon Company, Case School of Applied Science (ныне Case Western Reserve University), Принстонского университета и Университета Акрона. Принадлежность участников этой встречи демонстрирует широкое участие в программе.На более поздних встречах присутствовали делегаты Phillips Petroleum, General Tyre, Polymer Corporation и Корнельского университета.

В результате совместных усилий компании поделились результатами более чем 200 патентов. Участвовавшие в нем американские ученые и инженеры улучшили процесс полимеризации, произвели модификаторы, которые позволили существующему технологическому оборудованию обеспечить равные скорости производства натурального каучука, определенные марки технического углерода для конкретных применений и производство модифицированного бутадиена для повышения эффективности.Лаборатории университета разработали более совершенные аналитические методы для обеспечения лучшего контроля качества и провели фундаментальные исследования механизма полимеризации GR-S и химической структуры каучука. Научные и промышленные участники разъяснили факторы, влияющие на скорость полимеризации, молекулярную массу полимера и распределение веса.

Каучуковые компании располагали технологиями и несли ответственность за строительство заводов по производству синтетического каучука. Правительство предоставило не менее важный компонент — капитал.В. И. Берт, инженер Б. Ф. Гудрича, возглавил комитет, который спроектировал и построил первый правительственный завод GR-S. Уолтер Пиггот, также из Goodrich, возглавлял технический комитет по производству GR-S.

По всей стране было разбросано несколько заводов, одни по полимеризации, другие по производству мономеров. Первые заводы были построены и введены в эксплуатацию в рекордные сроки — девять месяцев.

Компания Firestone произвела первый тюк синтетического каучука в рамках программы 26 апреля 1942 года, за ней последовали Goodyear 18 мая, United States Rubber Corporation 4 сентября и Goodrich 27 ноября.В 1942 году эти четыре завода произвели 2241 тонну синтетического каучука. К 1945 году Соединенные Штаты производили около 920 000 тонн синтетического каучука в год, 85 процентов которого составлял каучук GR-S. Из этих 85 процентов четыре основные компании производили 547 500 тонн в год (70%).

Исследования продолжались после окончания войны в августе 1945 года. Синтетический каучук был усовершенствован, и после того, как заводы военного времени снова служили во время Корейского конфликта, он стал неотъемлемой частью резиновой промышленности.Производство GR-S вернулось в частные руки в 1955 году, когда правительство продало заводы. К концу 20-го века резиновая промышленность выросла до международного предприятия с оборотом около 60 миллиардов долларов, которое насчитывает около 15 000 предприятий, работающих в Соединенных Штатах. Синтетический каучук является жизненно важным компонентом транспортной, аэрокосмической, энергетической, электронной промышленности и производства потребительских товаров.

Вернуться к началу

Процесс производства резины

Эрик Донтиньи
17 апреля 2014 г.

Источник: ehow

Фон

Резиновые изделия пронизывают наш мир.Они широко используются в автомобилях, от шин до прокладок. Они используются в промышленном оборудовании и бытовой технике. Каучук используется в производстве некоторых предметов одежды и обуви. Есть два основных типа каучука: натуральный каучук и синтетический каучук. Однако существует множество второстепенных резиновых материалов, обычно обозначаемых по степени твердости, которые могут быть произведены из любого типа. Натуральный каучук впервые был обнаружен на Амазонке, и какое-то время Бразилия переживала бум производства каучука.Семена каучукового дерева в конечном итоге контрабандой переправляли в Великобританию и экспортировали в британские колонии в Азии. С конца 20 века большая часть натурального каучука производилась в Азии, где расположены обширные плантации каучука. Синтетический каучук производится по всему миру.

Производство натурального каучука

Процесс производства натурального каучука начинается с выращивания каучуковых деревьев (Havea brasiliensis). Каучуковые деревья должны расти около семи лет, прежде чем они станут пригодными для сбора каучука.Как только деревья достигнут соответствующего уровня зрелости, они будут задействованы. Постукивание обычно происходит каждые два-три дня, но не чаще одного раза в день. Процесс постукивания включает удаление небольшого участка коры под небольшим углом, чтобы облегчить дренаж латекса. По одной и той же области дерева можно нажимать несколько раз. При нажатии на определенную область дерева будет затронута новая часть дерева. Обычно требуется семь лет, чтобы затронутая область зажила в достаточной степени, чтобы ее можно было снова коснуться.Дерево обычно производит около полстакана латекса в день. После того, как латекс будет собран, он будет смешан с разбавленной кислотой. Затем смесь резины и кислоты дважды прокатывают. Первая прокатка — удалить лишнюю воду. Вторая прокатка — текстурирование резины. Каучук сушится и может быть продан или экспортирован.

Производство синтетического каучука

Производство синтетического каучука начинается с переработки нефти, угля или других углеводородов. В процессе очистки производится нафта.Нафта собирается и затем может быть объединена с природным газом для получения мономеров, таких как стирол и изопрен, которые необходимы для производства синтетического каучука. Затем мономеры обычно подвергают либо процессу эмульсионной полимеризации, либо процессу полимеризации в растворе. В обоих случаях идея состоит в создании цепочек полимеров, в результате чего получается латексное или каучуковое вещество. Эти вещества затем могут быть переработаны в полезные резиновые изделия с использованием таких технологий, как вулканизация, которая используется для производства резины для шин.

Поделитесь этой историей, выберите платформу!

Натуральный каучук и синтетический каучук

В чем разница между натуральным каучуком и синтетическим каучуком? Натуральный каучук производится естественным образом из бразильского растения Hevea brasiliensis. Синтетический каучук производится искусственным путем из различных полимеров, которые придают каучуку его свойства. Чаще всего синтетический каучук называют синтетическим полиизопреном (сокращенно IR), созданным как синтетическая альтернатива натуральному каучуку.Таким образом, натуральный каучук и синтетический полиизопрен имеют много общего по физическим свойствам.

Натуральный каучук и синтетический каучук

Как натуральный каучук, так и синтетический каучук (IR) обладают высоким сопротивлением разрыву, хорошей гибкостью при низких температурах и высокой прочностью на разрыв. Преимущество натурального каучука перед синтетическим каучуком состоит в том, что натуральный каучук имеет более высокий предел прочности на разрыв, более высокое сопротивление разрыву и слабый запах по сравнению с IR. Помимо IR, другие синтетические каучуки обладают особыми свойствами.Они могут включать химическую стойкость, сопротивление жидкости, сопротивление озону, электрическое сопротивление и многое другое. Кроме того, синтетические каучуки могут иметь отличную термостойкость, более низкую термостойкость и улучшения теплового старения. Еще одно соображение при выборе между натуральным каучуком и синтетическим каучуком заключается в том, что натуральный каучук содержит натуральные белки, которые могут вызывать аллергические реакции при длительном контакте с кожей человека. Несмотря на эти различия между натуральным каучуком и синтетическим каучуком, как натуральный, так и синтетический каучук пользуются большим спросом у производителей из-за их низкой стоимости и удовлетворительных характеристик для большинства применений.По данным Statista, в 2017 году во всем мире было потреблено 15 189 тысяч метрических тонн синтетического каучука и 13 225 тысяч метрических тонн натурального каучука. Действительно, хотя синтетические каучуки могут обеспечить множество улучшений свойств, которых нет в натуральном каучуке, натуральный каучук по-прежнему ценится за его высокая производительность и низкая стоимость.

О компании Coi Rubber Products

Coi Rubber Products, Inc. — специализированный производитель формованных резиновых и пластиковых компонентов.Coi Rubber имеет более чем 28-летний опыт работы в области проектирования, проектирования, компаундирования, прототипирования и производства формованной резины и пластмасс. Наши возможности включают изготовление смесей по индивидуальному заказу, литье под давлением, компрессионное формование, трансферное формование, экструзию, соединение резины с металлом, формование со вставками и многое другое. Мы обеспечиваем крупномасштабную производственную и инженерную поддержку автомобильной, промышленной, сельскохозяйственной, бытовой промышленности, систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха и многим другим. Coi Rubber имеет сертификат IATF 16949: 2016 и MBE.

Запросите расценки на свой проект: [email protected]

Посетите нас: www.coirubber.com

Есть вопросы? Пожалуйста, заполните форму ниже, чтобы получить информацию по вашему запросу. Вы также можете позвонить нам по телефону (626) 965-9966.

[контактная форма-7 404 «Не найдено»]

Производство каучука

Производство каучука

Производство резины: нарезка каучуковых деревьев, сбор латекса и переработка сырого каучука.

Многие растения производят латекс, который сочится от порезов и травм в виде молочного цвета. сок. Латекс производят специальные ячейки, называемые латициферами. В общем, латексы имеют биологическая функция защиты травоядных животных и / или латициферы являются свалкой для побочные продукты метаболизма или резервуары биосинтетических материалов. Все латексы эмульсии, водные суспензии нерастворимых материалов, которые могут включать алкалоиды, терпены, смолы, фенолы, белки, сахара и длинноцепочечные углеводороды.Не все латексы эластичные; те, которые содержат длинноцепочечные углеводороды. Некоторые латексы собираются на их смолы или их алкалоиды (опиум).

Каучук — коагулированный эластичный латекс. Растения, производящие эластичный латексы в основном неотропические. Товарная резина производится из латекса Hevea. brasiliensis . Гидроизоляционные и эластичные свойства (резиновые шарики) различные заводы по производству каучука были открыты коренными американскими культурами, ацтеками или ранее мезоамериканцы и южноамериканские племена.

Первоначально собирают с диких деревьев в Южной Америке, сейчас 90% каучука. продукция происходит с плантаций каучуковых деревьев в Юго-Восточной Азии. Следующий изображения покажут вам резку дерева, сбор и обработку латекса из опытная плантация на юге Таиланда.

Каучуковое дерево плантация на юге Таиланда.	Каждую ночь новая версия сделано нанесение нового потока латекса.	Начало потока латекса.	Латекс течет к сборная чашка.
Латекс начинает течь в чашку.	Латекс коагулируется в Сковорода.	Вода раскатывается из жмыха из свежей резины.	Листы свежие и копченые сырого каучука.

Вернуться в курс и фоторепортаж с завода Стр. Решебника

Вернуться на главную страницу Армстронга

Краткая история резины

ТРОПИЧЕСКИЕ ДОЖДЕВЫЕ ЛЕСА : Сохранение того, что осталось По мотивам Уэйда Дэвиса, One Река 1996

Каучук — один из важнейших продуктов будущего из тропического леса.Хотя коренные жители тропических лесов Южной Америки использовали каучук на протяжении нескольких поколений, только в 1839 году каучук впервые получил практическое применение в промышленном мире. В том году Чарльз Goodyear случайно уронил резину и серу на горячую плиту, в результате чего она обугливалась, как кожа, но оставалась пластичной. и эластичный. Вулканизация, усовершенствованная версия этого процесса, преобразовала белый сок коры гевеи. дерево в продукт, необходимый в индустриальную эпоху.

С изобретением автомобиля в конце 19 века. века, начался резиновый бум. По мере роста спроса на каучук небольшие речные городки, такие как Манаус в Бразилии, претерпели изменения. ночь в оживленных торговых центрах. Манаус, расположенный на Амазонке, где встречается река Рио-Негро, стал богатым сердцем торговли каучуком. Через несколько коротких лет в Манаусе появилась первая в Бразилии телефонная система, 16 миль трамвайных путей и электрическая сеть для миллионного города, хотя в нем проживало всего лишь 40 000.Отдельные люди сделали огромные состояния, и «демонстрация богатства превратилась в спорт. Резиновые бароны зажигали сигары. купюрами по 100 долларов и утоляли жажду своих лошадей серебряными ведрами охлажденного французского шампанского. Их жены, презирая мутные воды Амазонки, отправляли белье в Португалию на стирку … Они ели импортную еду. из Европы … [и] после обильных обедов, некоторые из которых стоили до 100 000 долларов, мужчины уходили на пенсию к любому из дюжина элегантных борделей. «Жители Манауса» были самыми высокими потребителями бриллиантов на душу населения. в мире.»

Богатство резиновых баронов можно было превзойти только по их жестокости. Дикие деревья гевеи, как и все первичные деревья тропических лесов, широко разбросаны, что защищает виды от болезней листьев в Южной Америке, которые легко распространяются и уничтожают плантации. Таким образом, чтобы получить прибыль, баронам пришлось получить контроль над огромными участками земли. Большинство сделали это, наняв своих частных армии для защиты своих требований, приобретения новых земель и захвата местных рабочих. Труд всегда был проблемой, поэтому бароны стал творческим.Один барон создал конный завод, поработив 600 индийских женщин, которых он разводил как крупный рогатый скот. Другие бароны как Хулио Сезар Арана просто использовал террор, чтобы заполучить индийских рабов и удержать их. Пленные индейцы обычно подчинялись потому что сопротивление означало только большие страдания для семей. Молодых девушек продавали как шлюх, а юношей были связаны, с завязанными глазами и оторванными гениталиями. Когда индейцы умирали, производство резко возросло: в 12 За годы, когда Арана работала на реке Путумайо в Колумбии, коренное население сократилось с 30 000 до менее более 8000, в то время как он экспортировал более 4000 тонн каучука, заработав более 75 миллионов долларов.Единственное, что остановило Холокост привел к краху бразильского рынка каучука.

Бразильский рынок каучука был раздавлен стремительной развитие более эффективных каучуковых плантаций Юго-Восточной Азии. Однако перспективы развития плантаций не начинал на высокой ноте. Семена каучука, богатые маслом и латексом, не смогли пережить долгое путешествие по Атлантике из Бразилии. Наконец, в 1876 году английский плантатор Генри Викхэм собрал 70 000 семян и отправил их в Англию.Этот груз остается «источником споров. Бразильцы, удобно забывая о своих сельскохозяйственных экономика основана на пяти импортных растениях — африканской масличной пальме, кофе из Эфиопии, какао из Колумбии и Эквадора, соя из Китая и сахарный тростник из Юго-Восточной Азии — до сих пор говорят о «воровстве каучука» позора. Сам Уикхем в своих мемуарах придает этому деянию нотку таинственности, несомненно, намереваясь возвысить его. собственный профиль в глазах сверстников. Фактически, все свидетельства говорят о том, что вывоз был простой Дело ведется открыто и при активном содействии бразильских властей в Бельме.» В любом В этом случае 2800 семян проросли и были отправлены в Коломбо, Цейлон (современная Шри-Ланка). После нескольких ложных начинается, в том числе один плантатор на севере Борнео, который срубил свою плантацию, не обнаружив висящих резиновых мячей. от ветвей перспективы были мрачными. Одним из основных препятствий было то, что успех чая (Цейлон) и кофе (Малайя) не давал плантаторам повода пробовать непроверенный урожай.

Наконец, в 1895 году Генри Ридли, глава сингапурского ботанический сад, уговорил двух производителей кофе посадить два гектара (.8 га) деревьев гевеи. Двенадцать лет спустя еще на плантациях Цейлона и Малайи было выращено более 300 000 га каучука. Новые инновации повысили эффективность и производство удваивается каждые два года. Каучук можно производить за небольшую часть стоимости сбора дикого каучука в Бразилии. К 1910 году производство в Бразилии упало на 50 процентов. В 1914 году рыночная доля Бразилии упала примерно до 30 процентов, в 1918 году — до 20 процентов. а в 1940 г. — 1,3%.

Однако Вторая мировая война угрожала сдвинуть каучуковое богатство.Поскольку Япония занимает основные районы производства каучука в Юго-Восточной Азии, США опасались, что она будет из жизненно важного материала. Каждая шина, шланг, уплотнение, клапан и дюйм проводки требовали резины. Резиновые разработки Корпорация, главный надзор за приобретением каучука, искала другие источники, в том числе создание завода по производству каучука. программа, которая отправила бесстрашных исследователей в Амазонку искать образцы каучука, которые будут использоваться для получения высоких урожайность, превосходные продукты и возможность устойчивости к фитофторозу.Конечной целью программы было для создания каучуковых плантаций недалеко от дома. Помимо поиска на Амазонке и создания экспериментальных плантаций в Латинской Америке, программа предложила несколько новых планов по производству каучука, в том числе посадку одуванчиков — их молочного сока — небольшого, но полезного источника каучука — в 41 штате. В результате обширной работы над синтетическим каучуком был получен продукт, который, по прогнозам экономистов, со временем заменит натуральная резина. К 1964 году синтетический каучук составлял 75 процентов рынка.

Однако ситуация резко изменилась с появлением Нефтяное эмбарго ОПЕК 1973 года, в результате которого цены на синтетический каучук удвоились, а потребители нефти стали больше осознавать свои расход бензина. Обеспокоенность по поводу расхода бензина принесла неожиданную угрозу синтетическому рынку: широко распространенное принятие радиальной шины. Радиальные шины заменили простые диагональные шины (которые занимали только 90 процентов рынка). пятью годами ранее), а в течение нескольких лет практически все автомобили катились на радиальных колесах.Синтетический каучук не имел прочность для радиалов; только натуральный каучук мог обеспечить необходимую прочность. К 1993 году натуральный каучук вернули 39 процентов внутреннего рынка. Сегодня почти 50% всех автомобильных шин и 100% авиационных шин производятся. из натурального каучука. 85 процентов этого каучука импортируется из Юго-Восточной Азии, а это означает, что США очень уязвимы. к сбоям, вызванным эмбарго или, что еще хуже, непреднамеренным или преднамеренным занесением фитофтороза в плантации.Ни одно из деревьев на плантациях в Юго-Восточной Азии не обладает устойчивостью к фитофторозу, поэтому «единственный акта биологического терроризма, систематического внесения спор грибов, настолько мелких, что их можно легко скрыть в обувь, может стереть с лица земли плантации, остановив производство натурального каучука как минимум на десятилетие.