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

Содержание

Из чего делают шины для автомобиля

Расскажем из чего делают шины для автомобиля и какие компоненты используют. Хотя рецептуры приготовления для производства некоторых шин держатся в секрете, основные компоненты состава известны.

Химический состав

Главным материалом является резина. Она бывает разной и может изготавливаться из синтетического или натурального каучука. Наиболее часто встречаются шины изготовленные из синтетического каучука, т.к. он прост в разработке, намного дешевле и по качестве не уступает натуральному каучуку. Второй по количественным показателям – углерод технический (сажа). На его долю приходится примерно 30% всей смеси. Для чего используется углерод? Это скрепляющий компонент смеси, действующий на молекулярном уровне. Без использования сажи покрышки были бы недолговечными, непрочными и отличались бы повышенным износом.

Вместо технического углерода используется сера. Но выбор того или иного компонента – вопрос в стоимости.

С технологической точки зрения разница невелика.


Еще одна альтернатива техническому углероду – кремниевая кислота. Используется в качестве замены сажи по причине, что последняя постоянно дорожает. Это решение вызывает споры в кругу профессионалов, и связаны с тем, что кремниевая кислота при низкой прочности обладает более высокой способностью к сцеплению с мокрой поверхности дороги. Теряя в износостойкости, обретаем лучшее сцепление.

Какие бывают добавки

В качестве добавок для приготовления компаундов применяются различные масла и смолы. Они выполняют смягчающую функцию, что особенно важно при производстве зимней резины.

Факт присутствия в резине кремниевой кислоты, крахмала кукурузы или других добавок, на которых делается реклама — ничего не значит. Важно изобрести, а потом и соблюсти рецепт, который бы с применением этих компонентов обеспечил превосходные характеристики покрышки. Это удается не всем производителям.

Можно подвести итог, что автомобильные шины изготавливаются из резины или других материалов, но с добавлением каучука. У производителей имеется свой оптимальный химический состав, который определяет различные характеристики. Один производитель делает упор на срок службы, другой — на динамику машины, а третий — на поведение шины на мокрой дороге. Они определяют цену и качество покрышки.При выборе поможет новая маркировка шин, где указаны такие параметры как шумность, сопротивление качению и поведение на мокрой дороге.

Что такое силиконовая резина горячей вулканизации?

СТРУКТУРА

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

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

 

Рис.1 Фрагмент молекулы силиконового каучука

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

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

СВОЙСТВА

Устойчивость к экстремальным температурам

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

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

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

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

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

 

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

 

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

 

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

Зависимость свойств от температуры

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

 

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

 

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

 

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

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

Электрические свойства

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

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

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

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


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

 

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

 

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

 

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

Химическая стойкость

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

Физиологическое воздействие

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

Устойчивость к атмосферным воздействиям и озону

 

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

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

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

 

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

Антиадгезионные свойства

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

Теплотехнические свойства

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

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

Оба эти показателя зависят от типа и количества наполнителя.

Долговечность изделий из силиконовой резины

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


ПЕРЕРАБОТКА

Общие положения

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

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

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

Хранение

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

Пластификация

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

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

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

Смешивание с наполнителями

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

Для силиконовой резины наиболее часто используются следующие наполнители :

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

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

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

Вулканизирующие средства

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

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

Вот некоторые, самые популярные перекиси :

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

Пигменты

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

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

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

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

СПОСОБЫ ПЕРЕРАБОТКИ

Формование и литьевая прессовка

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

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

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

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

Литье под давлением

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

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

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

Экструзия

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

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

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

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

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

Наслоение

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

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

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

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

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

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

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

Дополнительная вулканизация

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

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

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

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

Склеивание силиконовой резины

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

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

ПРИМЕНЕНИЕ

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

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

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

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

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

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

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

Из чего делают автомобильные шины узнайте на www.colesa.by

Многих интересует вопрос: «Какие компоненты используются при изготовлении автомобильных шин?» К сожалению, полная рецептура изготовления шин держится в тайне, но все-таки большая часть составляющих известна.

! Стоит помнить, что выбирая шину, обращайте внимание на маркировку, которая отображает основные параметры продукции.

Химические составляющие автомобильных шин

  • Основным материалом для изготовления шин считается резина. По своим составляющим резина может быть изготовлена из каучука синтетического и натурального. Более распространенными считаются шины, произведенные из синтетики, поскольку разработка материала считается намного проще, также они менее затратные, чем шины из натурального каучука. К тому же, шины из синтетики по качеству сравнимы с автомобильной резиной из натурального каучука.
  • Вторым по счету компонентом для изготовления шины является технический углерод, проще говоря, это сажа. В смеси состава шины содержится примерно 30% углерода. Он необходим для скрепления компонентов, за счет своих молекулярных характеристик. Если бы сажа не использовалась в изготовлении шин, то они были бы не столь прочными, за счет чего износ материала происходил бы гораздо быстрее.
  • Как альтернативный вариант закрепляющего компонента является сера. По характеристикам и стоимости, сера практически не отличается от углерода технического.
  • Также можно использовать кислоту на основе кремния. Именно этот компонент считается наиболее подходящим вариантом замены сажи, так как его стоимость гораздо меньше. Компаунды изготавливаются за счет добавления разнообразных масел и смол. Из-за своих свойств, масла обеспечивают смягчающую функцию материала, что немаловажно при изготовлении зимних шин.

Присутствие различных рекламируемых компонентов в составе резине не говорит о высоком качестве продукции. Основное правило в производстве качественной шины — создать грамотную рецептуру. Но, к сожалению, не каждый производитель способен изготовить продукцию высокого уровня качества, из соображений экономности.

Подобрать летние шины или зимнюю резину.

В итоге можно сказать: основным компонентом изготовления шин является резина, либо второстепенный материал, но с обязательным добавлением каучука. Каждый производитель имеет свою уникальную рецептуры. Некоторые делают основной упор на износостойкость, некоторые на увеличение скорости передвижения транспортного средства или хорошее сцепление в условиях мокрого асфальта. Учитывая каждую характеристику в отдельности, производители и устанавливают цены на готовую продукцию.

Чтобы заказать шины в Минске перейдите по ссылке.

Статьи по теме:

Посмотрите видеообзор о том, как производят шины Nokian

для детских площадок для пола и двора

Существует множество материалов, которые используются в качестве напольных покрытий в частном доме или общественных местах. Как разобраться в этом многообразии и выбрать качественный продукт? В этом нам предстоит разобраться.

Вот 5 емких вопросов, на которые Денис Грипас, основатель и руководитель компании Алегрия, ответит для наших читателей.

Содержание

Узнав все секреты, вы легко разберетесь в особенностях резинового материала, и сможете принять обоснованное решение о том, совершать покупку или нет.

Из чего сделано резиновое покрытие?

Производство каучука, из которого получают резину, берет свое начало еще в 1600-х годах. Но каучук, который вы покупаете сегодня, сильно от него отличается. Хотя он и возник из естественного источника, — каучукового дерева, сегодняшний материал по большей части синтетический, и сделан из искусственных составляющих.

Синтетическая резина является более прочным продуктом, и к ее созданию привели повышенные требования 20-го века. Сегодня синтетическая резина производится, в основном, из переработанных материалов, таких как автомобильные и грузовые шины.

Натуральная резина

Натуральная резина создается с использованием сока каучуковых деревьев, известного как Hevea Brasiliensis. Этот сок также известен как латекс.

Однако аллергия на латекс встречается довольно часто. Поэтому продукт из натурального каучука нельзя назвать полностью безопасным для всех. Если вы планируете использовать резиновый пол в том месте, где могут оказаться аллергики, то советуем отказаться от натурального каучукового материала.

Синтетическая резина

Синтетическую резину немного сложнее описать, потому что она создана с помощью технических средств.

Способ получения синтетической резины

  • Сначала получают такие углероды, как нефть и уголь, смешивают их, затем очищают.
  • В результате очищения появляется побочный продукт, Нафта, которая является горючей жидкой углеводородной смесью. Она используется для производства бензина и пластмасс. Затем Нафту смешивают с природными газами для получения мономеров.
  • Общими мономерами, которые используются для синтетических каучуков, являются Стирол-бутадиеновый каучук (SBR), нитрильный Каучук (NBR) и бутилкаучук (IIR).
  • Для образования цепочек полимеров мономеры смешиваются с химическими реагентами.
  • Затем полученные резиновые вещества подвергаются вулканизации для переработки их в резиновые изделия. Вулканизация – это процесс, в котором полимеры превращаются в более прочный материал путем добавления серы или других ускорителей.

Именно так производится универсальная синтетическая резина. Обычно она используется для производства таких продуктов, как резиновые маты, уплотнители, обивка для дверей и многое другое. Даже несмотря на свое искусственное происхождение, эти продукты столь же надежны, как их натуральные аналоги.

Синтетическая резина не содержит латекса, поэтому безопасна для людей. Она также прочнее и надежнее, чем продукты, полученные с помощью природного каучука. Определение «синтетическая» обычно наталкивает на мысль, что продукт создан с помощью химических веществ. Однако искусственно полученный вид резины имеет тот же химический состав, что и природный каучук. Просто он создан синтетическим способом.

Переработанная резина

Переработанная резина — самый экологически чистый вид из всех резиновых продуктов. В ее составе обычно можно встретить синтетическую резину, хотя иногда попадается и натуральная.

  1. Покрышки прогоняют через измельчитель несколько раз, чтобы получить резиновую крошку.
  2. Затем эту смесь пропускают через магниты, экраны и другие фильтрационные системы, чтобы устранить любые посторонние частицы, попавшие в состав. Даже из полученных отходов делают новый материал!
  3. Когда полученный состав максимально очищен от примесей, резиновая крошка смешивается со связующими материалами и/или цветными красителями.
  4. А затем под давлением приобретает желаемую форму.

Безопасна ли резиновая крошка, из которого сделана плитка и рулонное покрытие?

Давайте рассмотрим результаты соответствующих исследований, чтобы отбросить страхи по поводу опасности использования покрытий с резиновой крошкой.

Когда она начала появляться на общественных игровых площадках по всей стране, естественно, родители хотели убедиться, что в ее безопасности. Так же, как игроки и тренеры, которые используют синтетический газон с резиновым наполнителем. В конце концов, разве резина не содержит опасных химических веществ, таких как мышьяк, никель и бензол! Так и есть, хотя это и не опасно!

Были проведены десятки исследований, анализирующих, может ли синтетические покрытия с резиновой крошкой вызывать рак. После десятилетий исследований никаких связей не было найдено.

Американский Recycled Rubber Safety Council (Совет Безопасности по переработке резины) так описал опасные химические вещества, найденные в резине:

«Резина в покрытии содержит меньше мышьяка, чем рис; меньше кадмия, чем в лобстере, меньше никеля, чем в шоколаде, и меньше бензола, чем в банке соды».

Звучит не так уж и страшно, правильно? Правда заключается в том, что химические вещества опасны только в больших количествах, а само существование химического вещества не означает, что оно токсично по своей сути.

Что касается страха перед канцерогенными веществами, то исследования не обнаружили никакой связи между раком и резиновой крошкой.

Конечно, всегда есть исследования, которые еще необходимо провести, но на данный момент вывод заключается в том, что резиновая крошка полностью безопасна в использовании.

Токсично ли резиновое напольное покрытие?

Этот вопрос задают регулярно, отчасти потому, что резина обладает резким отталкивающим запахом сразу после того, как изделие привезли с производства. К вопросу запахов мы вернемся позже, сначала давайте посмотрим, является ли токсичной сама резина.

Раньше люди были серьезно обеспокоены токсичностью спортивных залов в школах. Проблема заключалась в том, что резиновый пол в спортзалах выделял ртутные пары.

Следует помнить, что этот резиновый настил не был тем покрытием, каким он является сейчас. Это была синтетическая резина, созданная в 1960-1980-х гг. После 1980-х годов производство продукции, содержащей ртуть, было прекращено. Но многие из этих резиновых полов оставались в спортивных залах в течение многих лет.

Современные синтетические резиновые полы не выделяют паров ртути и безопасны в использовании.

Вывод: Резиновое покрытие считается безопасным. Фактически, было проведено 110 научных исследований переработанной резины, и ни одно из них до сих пор не выявило связанного с этим риска для здоровья.

Является ли резиновое напольное покрытие экологичным?

Да! Переработанный резиновый настил и покрытие из природного каучука очень экологичны. Некоторые синтетические виды резины даже содержат свой переработанный аналог.

Переработанная резина

В США ежегодно производится около 290 миллионов утилизированных шин, а затем миллионы из них сжигаются или закапываются, загрязняя токсинами воздух. Переработка шин предотвращает это явление, и дает резине новую жизнь в качестве другого продукта. Повторное использование резины положительно влияет на окружающую среду, предотвращая сжигание миллионов шин.

Влияние резины на окружающую среду

Например, в Германии есть завод KRAIBURG. Это один из крупнейших производителей переработанных резиновых изделий в мире. Завод ежегодно перерабатывает 85 000 тонн утилизированного сырья. Даже невозможно представить полигон, на котором может постоянно складироваться такое количество отходов.

Переработанная резина не оказывает ощутимого воздействия на окружающую среду. Ее повторное использование требует меньше энергии, чем создание синтетического аналога. А возможность использовать резину многократно позволяет утилизировать миллионы свалок с шинами.

Запах от резинового покрытия: безопасен ли он?

Все резиновые полы имеют специфический запах сразу после установки. Некоторые виды покрытий пахнут больше, чем другие, — но в целом, все выделяют сильный запах. Этот запах называется «off-gassing» (с английского – отделение газов).

Безопасно ли это?

Вообще, у качественного резинового покрытия какой-либо запах присутствует в первые дни после производства и затем он выветривается. Поэтому перед его установкой оставьте покрытие в хорошо продуваемом помещении не менее, чем на 24 часа.

Можно вымыть резиновый настил мягкой щеткой с мыльным раствором. После этого оставьте настил высохнуть на воздухе, и убедитесь, что он находится в вентилируемом помещении. Так вы сможете уменьшить запах.

Обычно после 30 дней использования запах полностью исчезает. В противном случае, перед вами некачественное резиновое покрытие или связующие составы, которые были использованы при производстве.

Заключение

В интернете, в СМИ много мифов о том, что резиновое покрытие не безопасно, не экологично, вызывает смертельные заболевания и выделяет вредные испарения. Но есть хорошая новость. Если проведена качественная очистка сырья, используются экологичные связующие смеси, то покрытие может ничем не отличаться от обычного песка или асфальта.

Мы постарались ответить на самые главные вопросы, касающиеся резинового покрытия, и объяснить, что, выбирая его, вы заботитесь об экологии и безопасности окружающей среды.

Полимерные материалы — резина, пластмассы, их получение, применение в медицине

Все большее применение в медицине находят различные полимерные материалы: каучуки и резина, смолы, пластические массы. На основе достижений химии высокомолекулярных соединений можно получить материалы с заранее заданными свойствами, которыми не могут обладать природные соединения. Получение синтетических полимерных изделий из мономеров осуществляется с применением поликонденсации и полимеризации.

Каучук натуральный получают из латекса (млечный сок бразильской гевеи), синтетический каучук — путем полимеризации мономеров с участием катализаторов.

Резину получают из натурального или синтетического каучука путем вулканизации (добавляют при высокой температуре серу или селен, или теллур). Кроме того, добавляют в резину ускорители,

наполнители, мягчители, противостарители, красители и другие компоненты резиновой смеси, от которых зависят свойства резиновых изделий. Рецептура резины для медицинских изделий утверждается МЗ РФ, так как резиновые изделия имеют непосредственный контакт с органами и тканями человеческого организма.

Резина обладает высокой эластичностью, способностью сопротивляться разрывам, истиранию, поглощает колебания, газо- и водонепроницаема.

Каучук и резину в медицине применяют для изготовления предметов ухода за больными — грелок, пузырей, кругов подкладных, спринцовок; трубчатых изделий — катетеров, зондов, трубок для переливания крови, вакуумных и слуховых; перчаток, напальчников, сосок и пустышек детских и др.

К методам получения резиновых изделий относятся: прессование, экструзия, литье под давлением, макание.

Пластические массы (пластмассы) — это неметаллические композиционные материалы на основе полимеров (смол), способные под влиянием нагревания и давления формироваться в изделия и устойчиво сохранять в результате охлаждения или отвердения приданную им форму.

Для них характерны высокая устойчивость против коррозии, хорошие электроизоляционные, теплоизоляционные свойства.

Основу пластмасс составляют полимеры (высокомолекулярные соединения), имеющие различную структуру (линейную, разветвленную, пространственную), что позволяет создавать материалы с новыми, заранее заданными свойствами.

Для производства МФТ наиболее часто применяют следующие виды промышленных полимеров: полиэтилен высокой и низкой плотности, полиамиды, пластикаты на основе поливинилхлорида, полипропилен, полистирол, фторпласты и др.

Эти полимеры используются для изготовления деталей медицинских приборов и инструментов, систем переливания крови, шприцев, предметов ухода за больными, лабораторного оборудования, упаковки, катетеров, бужей, дренажных трубок, зондов, упаковки ЛС, оправ и линз и многого другого.

Особую актуальность приобретают полимерные материалы при разработке эндопротезов, так как они имеют длительный контакт с живым организмом (искусственные органы, ткани). В качестве биоинертных полимеров, в наибольшей степени отвечающих эксплуатационным требованиям, применяют полиолефины (полиэтилен, полипропилен), фтор-пласты, некоторые полиэфиры (полиэтилентерефталат) и др.

Изделия из биосовместимых полимеров применяются в хирургии внутренних органов и тканей, травматологии, офтальмологии, стоматологии, сердечно-сосудистой хирургии.

Такие полимеры являются также основой лекарственных пленок, мазей, матриц для присоединения к ним лекарственных препаратов с целью пролонгации действия, оболочки для микрокапсул.

Методы получения изделий из полимерных материалов — это прессование, литье под давлением, экструзия.

Коррозии подвергаются не только металлы, но и материалы органического происхождения. Биокоррозия — это микробиологическая коррозия, т.е. разрушение изделий в результате воздействия микроорганизмов, в основном, плесневых грибков. Наилучшей защитой при хранении и эксплуатации медицинских изделий служитсоздание условий, препятствующих развитию плесени, т.е. хранение должно осуществляться в сухих (влажность воздуха не выше 65%), хорошо проветриваемых помещениях при комнатной температуре (20 °С).

Из чего делают автомобильные шины

11.12.2017, Просмотров: 1563

О производстве автомобильных шин ходит множество легенд и споров. Некоторые думают, что основа для шины составляет нефть, но на сегодня это не так. Первые автомобильные шины были исполнены из 100% природного материала.

Каучук

Каучук является основным компонентом для производства шины. Данный материал добывается при помощи каучукового дерева. Такие деревья растут на просторах Южной Африки, и только в 16 веке в Европе узнали о многовековом существовании дерева.

«Кастилья и Гевея» это основные источники каучука. Когда ломались ветки этих деревьев, то пролитый сок взаимодействовал с воздухом, и получалось тягучее вещество, очень схожее с резиной.

Особенности конструкции

Современная покрышка состоит из природного синтетического каучука и корда. Сам корд может состоять из металлических, текстильных и полимерных нитей. Состав шины:

  • каркас;
  • множество слоев брекера;
  • протектор;
  • борт с боковой частью.

Существует два типа шины по ориентации нитей:

  • радиальная;
  • диагональная.

Радиальная

Радиальный тип покрышки шины имеет нити, которые располагаются вдоль профиля покрышки от борта до борта. Такая конструкция позволяет не растягиваться резине поперек, а брекер, размещенный диагонально, предотвращает продольное перемещение нитей. В данной конструкции напряжение на нити меньше вдвое, чем в диагональной резине. Так же это позволяет наносить меньше слоев корда, что существенно понижает себестоимость шины. Низкая толщина каркаса, из-за меньшей силы трения, позволяет выделять маленькое количество тепло, что благоприятно сказывается на долговечности протектора.

Одним из достоинств радиальной шины является хорошее сцепление с дорогой, предотвращающее качение. Это преимущество значительно сказывается на расходе топлива.

К недостаткам можно отнести жесткое качение, появляющееся на неровной дороге, такое явление присуще низкопрофильной резине. Так же шина уязвима к ударам, порезам и проколам.

Диагональная покрышка

В такой шине каркас корда располагается диагонально под углом 53°. Такая внутренняя конструкция позволяет шине растягиваться вдоль и поперек, это делает шину эластичной. Боковина шины толстая, что позволяет держать низкое давление в покрышке. Диагональные шины крайне редко применяются в современном автомобилестроении, поэтому используются только в старых отечественных грузовых автомобилях, а так же на новой спецтехнике.

Из чего состоит каркас шины

Брекер. Этот элемент располагается между протектором и каркасом. Он служит для того, что бы защитить шину от ударов и придает жесткость на поверхности, контактирующей с дорогой.

Протектор. Он служит для регулировки правильного коэффициента контакта между дорогой и шиной. Протектор имеет разного рода рисунок. Для грунтовых дорог, шоссейных, городских, снежных разный рисунок. Основной задачей протектора обеспечение надежное сцепление с дорогой. К примеру: при дождевой погоде, во избежание эффекта «аквапланирование» протектор должен быстро отводить воду от колеса, благодаря чему шина плотно контактирует с поверхностью дороги, а не воды.

Борт. Благодаря борту обеспечивается надежная посадка шины в колесе.

Производство шины

Над тем, какая будет резина на выходе из производства, решает состав инженеров, который тщательно прорабатывают каждый рисунок на протекторе, отвечающий за свою роль. После того, как шина была смоделирована, наступает этап производства.

Рождается будущая шина в цеху резиносмешения. Здесь готовиться резиновая смесь, из которой сделана покрышка. В основе смеси пласты резины и технический углерод (сажа, смолы и 20 нужных компонентов, которые не рассекречиваются). Ингредиенты будущей шины отправляются в смеситель. Данный процесс напоминает замес теста: битум, каучук, канифоль и сера смешиваются, но рецептура может меняться в зависимости от типа резины по покрытию дороги и времени года.

После смешения пласты резины попадают в сборочный цех, где в первую очередь производят бортовое кольцо, которое придает жесткость и герметичность будущей шине. Бортовое кольцо состоит из проволоки, материалом для этого служит латунь. С большой катушки нити разматываются, протягиваются и собираются в одну стальную ленту. Что бы склеить нити, они проходят через экструдер, где плавится резина и обволакивает проволоку. Затем из ленты, при помощи робота, формируется кольцо.

Следующий слой – брекер. Для укрепления конструкции применяют нейлоновый бандаж. Параллельно изготавливается протектор – слой резины с разноцветными полосами. При помощи нитей разного цвета маркируется модель покрышки. Соседний аппарат готовит не менее важную деталь покрышки – гермослой. Он придает герметичность шине, и служит заменой камере. Поверх слоя наносится текстильный каркас и присоединяется бортовое кольцо, и сверху покрышка.

Вся конструкция под большим давлением сжимается, после чего необходимо загнуть края и придать конструкции форму. Что бы придать конструкции окончательный вид, ее перемещают в большой вулканизатор. Колесо размещается в раскаленную форму, где под температурой 200 градусов и высоким давлением покрышка приобретает конечную форму и рисунок протектора. Во время вулканизации каучук взаимодействует с серой и превращается в готовую резину.

После приготовления шины, вся партия проходит проверку на специальном станке, где проверяется наличие или отсутствие деформации и степень герметичности. Часть шин отправляются на динамические и стендовые испытания в лабораторию. Там резина проходит тесты в экстремальных условиях, где проверятся прочность резины на предмет наезда на острый предмет, прочность бортовых колец, максимальную скорость шины в жестких условиях эксплуатации.

После всех проверок, при условии, что покрышка соответствует всем нормам и мировых стандартам, она отправляется в магазины, после чего служит на дороге.

Упругая деформация резины — Справочник химика 21


    Свойства резины не могут быть описаны параметрами только твердого, жидкого или газообразного материалов. При деформациях с изменением объема для резин характерна большая жесткость. При деформациях, связанных с изменением формы, резине свойственны весьма малая жесткость и высокая эластичность. Подобно твердым телам, резина способна восстанавливать свою первоначальную форму после снятия нагрузки, при этом пределы обратимой деформации резин значительно шире, чем у металла. В то же время резина имеет аморфную структуру, характерную для жидкости. Однако упругость резины и ее способность восстанавливать форму после снятия нагрузки имеют энтропийную структуру. [c.5]

    Как было показано в гл. I и будет подробнее рассмотрено в гл. IV, высокоэластичность резины связана с изменением конфигурационной энтропии полимерных цепей при деформации, тогда как упругость обычных твердых тел связана с изменением внутренней энергии. Термодинамический подход к анализу равновесной деформации позволяет сделать некоторые заключения о законе деформации резины. [c.111]

    Из полученных выражений (III. 18) и (III. 19) следует, что деформация резины в рассмотренном случае сводится к объемной упругой и двухмерной высокоэластической. Однако термодинамическое рассмотрение двухмерной высокоэластической деформации резины ничего принципиально нового не вносит по сравнению с рассмотрением более простого случая — одномерной высокоэластической деформации. Поэтому далее термодинамический анализ проводится в приложении к одномерной деформации резины в этом случае формула (III. 19) принимает следующий вид [c.114]

    Растяжение кристаллических тел сопровождается увеличением удельного объема, при высокоэластической деформации объем практически не меняется, В то время как обычная упругая деформация развивается практически моментально, со скоростью звука, высокоэластическая деформация требует некоторого промежутка времени. Наконец, обратимая деформация кристаллических тел составляет несколько процентов от первона- чального размера образца,резина же способ- — — - [c.373]

    Более сложные модели включают несжимаемость резины. Модели Муни-Рив-лина и Огдена выражают энергию упругой деформации резины как функцию инвариантов деформации и дают соотношение зависимости напряжение от деформации через кратность растяжения. Такие модели более точно отражают поведение резины, особенно при больших деформациях. [c.184]


    Для твердых тел, вследствие малости упругих деформаций, обычно не различают истинные и условные напряжения, так как Si Soi- Для резины эти величины смешивать никоим образом нельзя. [c.114]

    Большинство аморфных полимеров может находиться в трех физических состояниях стеклообразном, высокоэластическом и вязкотекучем. На этой основе полимерные материалы можно разделить на три группы. В первую группу включаются все жесткие полимеры, неспособные к растяжению и большим упругим деформациям, например полистирол. Ко второй группе относятся высокоэластичные полимеры, способные обратимо деформироваться на многие сотни процентов например, натуральные и синтетические каучуки, различные типы резин. К третьей группе относятся пластичные полимеры, обнаруживающие текучесть при воздействии внешних сил, например низкомолекулярные полиизобутилены. [c.486]

    Поразительно развитым упругим последействием, называемым высокоэластичностью или просто эластичностью в отличие от упругости, обладают каучуки и резины на их основе. Эластичность вызвана гибкостью длинных цепей макромолекул каучуков-полиме-ров, называемых по этому основному их признаку эластомерами. Тогда как в обычных (низкомолекулярных) твердых телах упругое последействие составляет несколько процентов и не более десятой доли от истинно упругих деформаций, у эластических тел замедленная (эластическая) деформация в десятки и даже сотни раз превышает истинно упругую. [c.12]

    Оценка твердости полимеров существенно зависит от используемого метода. Например, при определении твердости упругого материала (резины) по методу Бринелля получается, что резина очень твердая (здесь измеряется только остаточная деформация), в то время как при определении по методу вдавливания шарика она оказывается мягкой, так как здесь одновременно учитывается и остаточная, и упругая деформации. [c.103]

    Сопротивление вулканизатов из дивинилстирольных каучуков раздиранию значительно ниже, чем вулканизатов из натурального каучука. Эластичность смесей из дивинилстирольного каучука (по упругому отскоку) ниже эластичности смесей из натурального каучука. Теплообразование нри многократных деформациях резин из дивинилстирольного каучука меньше теплообразования резин из натурального каучука. [c.648]

    В результате П. п. уменьшаются времена релаксации полимеров, возрастает их способность к большим высокоэластичным и вынужденно высокоэластичны.м деформациям (см. Стеклообразное состояние), существенно снижаются упругие гистерезисные потери и выделение тепла при многократных деформациях резин, а также т-ры хрупкости стеклообразных полимеров. Модуль упругости, прочность и долговечность полимера непрерывно снижаются с увеличением концентрации пластификатора. В ряде случаев при введении совместимых с полимером низкомол. в-в модуль упругости [c.563]

    Из выражений (V. 8) и (V. 9) следует, что трехмерная деформация в рассмотренном случае сводится к объемной (упругой )и двумерной высокоэластической. Однако, термодинамическое рассмотрение двумерной высокоэластической деформации резины ничего принципиально нового не внесет по сравнению с рассмотрением более простого случая — одномерной высокоэластической деформации. Поэтому далее термодинамический анализ проводится для одномерной деформации резины, для которой формула (V. 9) такова  [c.145]

    Первая (фиг. 36) состоит из конического корпуса /, укрепляемого на станине, плотно входящей в него манжеты 2, изготовленной из упругого материала (резина, кожа), и стакана 3 с конической наружной и цилиндрической внутренней поверхностями, вставленного в манжету. Внутри стакана 3 расположены радиальные и радиально-упорные подшипники, на которых висит вал — центрифуги. Таким образом, вал может несколько раскачиваться за счет деформации упругой манжеты. [c.67]

    Затвор электромагнитного кла пана выполняется как из металла, так и с применением неметаллов. Уплотнение металл—металл не обеспечивает достаточной герметичности. Из эластичных уплотнителей наиболее разработаны резиновые элементы, однако их применение имеет недостаток (увеличенный ход затвора из-за упругих и остаточных деформаций резины, старения резины и изменения ее свойств во времени и ряд других), но основное преимущество резины — обеспечение высокой герметичности при относительно низкой удельной нагрузке, позволяют применять резину в качестве уплотнения для затвора. [c.239]

    В частности, если расстояние между частицами изменять путем механической деформации упругого материала (резины) с магнитным наполнителем вдоль поля на величину 8 , то при постоянстве объема образца Е1 = 1 /2, и напряженность локального магнитного поля описывается формулой  [c.667]

    Резина от других конструктивных материалов отличается высокими эластическими свойствами. Почти полностью обратимые упругие деформации возникают в резине под действием относительно небольших напряжений, после снятия нагрузки полностью исчезают. [c.234]


    Если известно, что угол атаки абразивной струи близок к 90°, то поверхность детали можно предохранить от изнашивания покрытием из резины, способной амортизировать удар частиц в пределах упругих деформаций с последующим восстановлением формы. [c.45]

    Способность к большим упругим деформациям, гашению ударов и вибрации обусловливает все большее применение резин в сопряжениях, к-рые являются источником шума в вагонах, и в амортизирующих устройствах подвижного состава. Значительная часть пассажирских вагонов в скоростных поездах многих [c.489]

    Описание высокоэластических деформаций резин, исходя из выбранного упругого потенциала, позволяет использовать результаты испытаний при одноосном растяжении для предсказания поведения материала при любых видах напряженного состояния. Такой подход возможен благодаря тому, что в высокоэластич. состоянии полимерные материалы в значительной степени ведут себя как идеальные упругие тела и диссипативными [c.173]

    Экспериментально установлено, что в определенных диапазонах частот динамический модуль упругости не зависит от частоты и в ограниченных пределах зависит от амплитуды колебаний. Это позволяет считать упругую восстанавливающую силу линейно зависящей от деформаций. Однако, упругие свойства резины могут изменяться при ее нагреве в процессе работы. Нагрев резины определяется величинами амплитуды и частоты деформации детали. Учет аналитическим путем всех факторов, влияющих на тепловой режим работы детали невозможен, и они определяются опытным путем. [c.134]

    Явление упругого последействия состоит в постепенном восстановлении резины после прекращения механического воздействия или, другими словами, в уменьшении со временем величины остаточной деформации. Величина остаточной деформации резины зависит также от продолжительности ее деформации с увеличением продолжительности деформации увеличивается и величина остаточной деформации, это увеличение может происходить в десятки раз . [c.99]

    Чисто упругая деформация аналогична упругой деформации обычных твердых тел с модулем упругости ЫО МПа (ЫО кгс/см ) и связана с изменением межатомных расстояний и валентных углов, соединяющих атомы в макромолекулах, т. е. при развитии такой деформации изменяется внутренняя энергия системы. В чистом виде-этот тип деформации проявляется при низких температурах (высоких частотах) или больших деформациях. Пластическая деформация связана с необратимым перемещением макромолекул друг относительно друга и играет важную роль в каучуках и сырых резиновых смесях (см. гл. 3). У резин она проявляется при очень больших деформациях или при высоких температурах, когда разрушается непрерывная трехмерная сетка. [c.302]

    Упругая деформация имеет место при кратковременном действии деформирующей силы или при многократных знакопеременных деформациях, происходящих с большой частотой при небольшой амплитуде. Чаще всего приходится иметь дело с высокоэластической деформацией резины, величина которой увеличивается при увеличении продолжительности действия деформирующей силы. Пластические деформации характерны для невулканизованного каучука, они возникают в результате взаимного скольжения молекул под действием внещней деформирующей силы. Скольжение молекул у вулканизованного каучука сильно затруднено наличием прочных связей между молекулами, и поэтому вулканизаты, не содержащие наполнителей, 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 него, 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. [c.90]

    В машиностроении для этих целей широко применяются щуповые профилографы — прецезионные приборы (выпускаемые серийно нашей промышленностью, например профилограф завода Калибр ), в которых по исследуемой поверхности медленно перемещается алмазная игла, имеющая радиус закругления в несколько микронов и прижимаемая к поверхности усилием в десятые доли грамма. Вертикальные перемещения иглы по» микронеровностям исследуемой поверхности регистрируются при помощи электронных устройств. Однако несмотря на незначительное усилие прижатия иглы к поверхности, получение профилограммы с поверхности резины, особенно мягкой, невозможно. Это объясняется тем, что перемещение ощупывающей иглы по поверхности резины совершается скачками вследствие того, что последняя увлекается иглой в местах контакта с резиной. В случае же твердой резины ощупывающая игла перемещается плавно, но тем не менее нет уверенности в том, что регистрируемый профиль поверхности отвечает реальному из-за возможных упругих деформаций резины под действием ощупывающей иглы. [c.295]

    В ргекоторых случаях применяется бинтование пленкой из Ф-4 прокладочных колец из других, менее стойких материалов — резины, паронита, асбеста, картона и др. с целью защиты от действия агрессивных сред. Текучесть на холоде может быть использована при установке прокладок из фторопласта-4 на необработанных или плохо обработа1П1ых фланцах, т.к. при достаточном затяге фланцев фторопласт-4 хорошо заполняет все неровности и дает высокую плотность, но только при постоянной гемпературе. В случае колебания темнератур нельзя рассчитывать на хорошее уплотнение при на шчии неровностей на фланцах и на прокладке — поверхности их должны быть обработаны очень точно, чтобы уплотнение достигалось за счет только упругих деформаций. [c.54]

    Наблюдаемый эффект инверсии (см. рис. III. 7) объясняется неравновесностью процесса при быстром растяжении резины, когда в начале деформации ее упругая составляющая может иметь заметную величину по сравнению с высокоэластической. При равновесной же деформации резины упругая составляющая ее имеет ничтожную величину, примерно равную 0,05% от высокоэластической составляющей. При аналиве в предыдущих разделах этой упругой составляющей деформации резины мы пренебрегали. [c.121]

    Первый вид движения может создавать упругие деформации в полимере и обладает малой энергией активации Л,. Второй вид— вращение замещающих групп — затруднен в большей степени (А.2>А ), но тоже приводит лишь к упругим деформациям. Третий вид теплового движения (распределение всей цепи) обладает значительной энергией активации (Лз -Лд) и приводит к новому виду деформаций — упругоэластическим деформациям, величина которых может достигать 200 процентов и более (резина). Упругоэластические деформации развиваются во времени и характерны только для полимеров. Последний вид теплового движения имеет высокую энергию активации A А ) и может заметно развиваться только при высоких температурах — вязкотекучее состояние, в результате которого получаются пластические деформации. [c.498]

    Согласно теории, разработанной советскими учеными А. П. Александровым и 10. С. Лазуркиным, существует три вида деформации каучука и резины 1) упругая деформация, подчиняющаяся закону Гука 2) высокоэластическая деформация и 3) пластическая деформация. [c.90]

    Релаксационный характер высокоэластических деформаций каучука и резины проявляется только прп достаточно медленно проходящих деформациях, так как для развития релаксационных процессов необходимо продоллсительное время. Поэтому деформации, происходящие с большой скоростью, а также многократные деформации, происходящие с большой частотой и небольшой амплитудой, имеют в основном характер упругих деформаций, мгновенно достигающих равновесия и также мгновенно исчезающих после снятия нагрузки. Все релаксационные процессы ускоряются с повышением температуры и, наоборот, сильно задерживаются с ее понижением. [c.100]

    В стеклообразном состоянии (см. рис. 29) при малых напряжениях в полимере возникает только упругая деформация с модулем Юнга 200—600 кгс/мм (для стали модуль Юига равен 20 ООО кгс/мм—). При больших напряжениях деформационные свойства. аморфных полимеров сложнее В стеклообразном состоянии, в котором пластмас-сы находятся при обычных, а каучуки и резины при низких температурах, растяжение аморфного полимера (рис. 33) внешне пронсходит так же, как и кристаллического, Когда условное напряжение достигает так называемого предела вынужденной эластичности (точка А), в наиболее слабом месте образца образуется шейка , в которую постепенно переходит весь образец (участок А Б). Затем тонкий образец еиде несколько растягивается до разрыва (участок ББ). [c.69]

    Высокоэластическая деформация—особый вид упругой деформации, присущий только полимерам. Она характеризуется малым модулем упругости (1—10 кгс1см ) и большими механическими обратимыми деформациями. У пространственно-структурированных полимеров (резин), получаемых при поперечном сшивании линейных макромолекул, высокоэластические свойства проявляются в наиболее чистом виде, так как узлы сетки препятствуют течению материала. Поэтому резина восстанавливает свою форму после разгрузки, как упругие твердые тела. [c.72]

    Реальный процесс деформации резины всегда протекает с конечной скоростью и потому герлюдинамическн необратим. В результате внутреннего трения в каждом цикле деформации некоторая часть работы переходит в тепло (явление гистерезиса). Работа внешней силы может быть представлена в виде суммы двух состав-ляюь лих работы, идуилен на преодоление упругих сил, и работы, идущей на преодоление сил внутреннего трения. Первая не сопровождается механическими потерями и не приводит к теплообразованию. Вторая полностью переходит в тепло. Прн многократных деформациях резины теплообразование за счет гистерезиса приводит к значительному разогреву материала. Чем больше тепла выделяется в единицу времени и чем меньшее его количество поступает в окружающую среду путем теплопроводности и излучения, тем больше разогрев резины. Повышение температуры при многократных деформациях резко снижает усталостную прочность. [c.216]

    Упругое восстановление формы эластичных жидкостей происходит во многом аналогично упругому восстановлению резин после снятия внепшей нагрузки. Но в отличие от резин высокоэластические деформации, накопленные при течении полимерных систем, способны релаксировать. Это означает, что если между моментом прекращения принудительного деформирования и началом упругого восстановления проходит некоторое время, то конечное значение измеряемой высокоэластической деформации оказывается тем меньше, чем бЬльше период времени релаксации запасенной высокоэластической деформации. В отличие от этого в резинах равновесная высокоэластическая деформация (за исключением особых случаев) не зависит от длительности выдержки образца в нагруженном состоянии. Такая разница в поведении резин и текучих полимерных систем носит тот же характер, что и различие в равновесном напряжении в резинах оно сохраняется (теоретичес1(и) неограниченно долго, в текучих системах напряжения всегда релаксируют до нуля. [c.375]

    Во избежание разрущения эмали на фланцевых соединениях следует ограничивать усилие затяжки. В этом случае необходимо применять прокладки с повышенными эластичностью и упругой деформацией, а также увеличенной толщины. Для изготовления прокладок применяют в основном следующие материалы резину, асбестовый картон и асбестовую набивку, а в некоторых случаях — паронит, свинец, иолихлорвиниловый пластикат и фторо-иласт-4. Прокладки из резины применяют при давлении в аппарате до 6 кгс/см и температуре рабочей среды до 90° С, а прокладки из асбеста — при давлении в аппарате до 2 кгс/см . [c.34]


Как производится резина? | Coruba

Каучук — невероятно распространенный и универсальный материал, используемый для изготовления многих предметов, таких как резинки, обувь, шапочки для плавания и шланги. Действительно, половина всей производимой резины идет на производство автомобильных шин. Как такой жизненно важный материал, как производится резина и откуда она берется?

© Panya Studio / Adobe Stock

Происхождение каучука

Люди использовали прочную и эластичную природу резины для изготовления изделий более 1000 лет.Хотя ранние формы каучука производились из натуральных источников, по мере роста спроса на этот материал ученые разработали в лабораториях искусственный или синтетический каучук, имитирующий натуральный материал. В наши дни большая часть производимой резины является синтетической.

Натуральный каучук

Натуральный каучук производится путем извлечения жидкого сока, называемого латексом, из определенных видов деревьев. Существует более 2500 видов деревьев, которые производят этот сок (включая такие растения, как одуванчики), но подавляющее большинство латекса для производства каучука происходит из дерева Hevea brasiliensis или удачно названного каучукового дерева.Эти деревья произрастают в Южной Америке, но сегодня обычно встречаются в Юго-Восточной Азии.

Латекс собирают с деревьев, делая надрез в коре и собирая жидкий сок в чашки. Этот процесс называется постукиванием. Чтобы сок не затвердел, добавляют аммиак. Затем к смеси добавляют кислоту для извлечения каучука в процессе, называемом коагуляцией. Это может занять около 12 часов.

Затем смесь пропускают через вальцы для удаления излишков воды. После этого слои резины развешивают над стойками коптильни или оставляют сушиться на воздухе.Через несколько дней они будут сложены в тюки, готовые к переработке.

Синтетический каучук

Когда во время Первой мировой войны натуральный каучук стал дефицитом, немецкие ученые разработали искусственный каучук. Хотя эти ранние формы каучука уступали по качеству натуральному каучуку, по мере развития исследований синтетический каучук улучшился. Сегодня синтетический каучук такой же прочный и надежный, как и натуральный каучук.

Синтетический каучук отличается от натурального каучука тем, что его получают путем соединения молекул полимера в лаборатории.

Обработка резины

Как натуральный, так и синтетический каучук необходимо подвергнуть ряду процессов, чтобы превратить его в пригодный для использования продукт. Эти этапы можно немного адаптировать в соответствии с предполагаемым использованием конечного продукта.

Во-первых, в резину добавляются химические вещества, чтобы сделать ее устойчивой. Без этого резина стала бы хрупкой, если бы она остыла, или стала бы липкой при высоких температурах.Обычно в каучуковую смесь добавляют наполнитель сажи для повышения ее прочности и долговечности.

Затем каучук тщательно перемешивают и дают ему остыть перед формованием. Ему можно придать форму, вставив его в ролики, что называется каландрованием, или выдавив его через отверстия, чтобы получить полые трубы, что называется экструзией.

Вулканизация

Чтобы сделать резину прочной и долговечной, она, наконец, проходит этап термической обработки, известный как вулканизация.Здесь каучук готовится (часто с серой) для создания дополнительных связей или поперечных связей между молекулами каучука, чтобы они не развалились легко. Чарльз Гудиер случайно обнаружил этот процесс, когда он бросил немного резины на горячую плиту и заметил, как тепло делает резину более твердой и долговечной.

После вулканизации все дефекты резины удаляются, и ей затем придают форму или формуют конечный продукт.

Как одно из самых важных изобретений, каучук и сегодня продолжает находить широкое применение.

Если вам требуется широкий ассортимент высококачественных резиновых изделий, от матов до уплотнений и профилей, не ищите ничего, кроме Coruba.

Все о натуральном каучуке — свойства, области применения и области применения

Если вы хотите узнать больше о натуральном каучуке, будь то поиск поставщиков или просто для самообразования, эта статья для вас. Мы подготовили это краткое руководство по основам этого материала, включая его определение, свойства, метод производства и области применения.

Что такое натуральный каучук?

Натуральный каучук состоит из длинных, слабо связанных цепей изопрена. Цепи снова прикрепляются при разрыве; это придает резине эластичность. В отличие от синтетических каучуков, которые производятся из нефтехимии, натуральный каучук производится из латексного сока каучуковых деревьев (хотя другие заводы также производят латекс, каучуковые деревья являются наиболее эффективными при производстве каучука, что делает их поставщиками латекса на 99%). из натурального каучука).

Свойства натурального каучука

Натуральный каучук обладает гибкостью и прочностью, а также нечувствителен к примесям и воздействию окружающей среды и углеводородов. По сравнению с другими каучуками натуральный каучук является одним из самых гибких типов каучуков, он устойчив к воде и определенным химическим веществам. Он также устойчив к порезам, разрыву, износу, усталости и истиранию с рабочим диапазоном от -58 до 212 градусов по Фаренгейту. Кроме того, он обладает высокой прочностью на разрыв и легко сцепляется с другими материалами.

Однако натуральный каучук не так эффективен в отношении сопротивления теплу, свету и озону, как другие каучуки, такие как неопрен. Материал также различается в зависимости от дерева, из которого он произведен, а также содержит природные примеси. Хотя натуральный каучук устойчив к воде и некоторым химическим веществам, он все же уязвим для топлива, масла и неполярных растворителей.

Как сделать натуральный каучук?

Натуральный каучук сначала нужно вырезать из каучукового дерева, а затем обработать химикатами и нагреванием для использования в производстве.Дерево срезают, и сок капает в чашку. На данный момент треть латекса — это каучук, содержащийся в коллоидной суспензии, а еще треть — это вода. Чтобы превратить латекс в резину, латекс смешивают с муравьиной кислотой, чтобы каучук коагулировал в творог, который затем промывают и прессуют в блоки или прессуют в листы, которые затем коптятся.

Затем каучук подвергается мастикации, чтобы сделать его более пригодным для обработки, а затем смешивается с химическими веществами для улучшения его свойств. Наконец, ему придают форму путем каландрирования или экструзии, а затем вулканизируют, что делает его более прочным, эластичным и упругим.Вулканизация включает нагревание резины с добавлением серы в скороварке до температуры около 320 градусов по Фаренгейту, хотя ее также можно отверждать паром, нагревать в микроволновой печи или пропускать через псевдоожиженный слой или расплавленные соли металлов для вулканизации. Вулканизация сшивает молекулярные цепи полиизопрена, чтобы повысить прочность и химическую стойкость, а также удалить липкость необработанного каучука. Несмотря на то, что искусственный каучук был изобретен в 1930-х годах, натуральный каучук широко используется и сегодня, составляя чуть менее половины рынка.

Для чего используется натуральный каучук?

Натуральный каучук используется там, где требуется высокая износостойкость и термостойкость. Благодаря своей прочности и сжимаемости натуральный каучук используется в инженерных областях, таких как антивибрационные опоры, приводные муфты, пружины, подшипники, резиновые ленты и клеи. Но большая часть — 50% натурального каучука — используется в высокопроизводительных шинах для гоночных автомобилей, автобусов и самолетов благодаря своей прочности и термостойкости. Он также используется в шлангах, автомобильных деталях, поролоновых матрасах и аккумуляторных отсеках.

Однако, благодаря своим адгезионным свойствам, натуральный каучук также содержится в каучуковом клее и материалах для стабилизации грунта, используемых вокруг новых дорог. Даже необработанная резина иногда используется для изготовления клеев и подошв. Кроме того, около 10% латекса, собранного с деревьев, просто превращается в 60% раствор каучука для изготовления таких изделий, как латексные перчатки, или для использования в качестве покрытия.

Заключение

В этом руководстве кратко описаны определение, свойства, производственный процесс и области применения натурального каучука.Мы надеемся, что эта информация поможет вам в поиске поставщика. Дополнительную информацию о различных типах резины вы можете найти в нашем справочнике по резине. Если вас больше интересует поиск поставщиков, мы приглашаем вас посетить Thomasnet, где у нас есть профили более чем 70 поставщиков натурального каучука.

Источники:
  1. https://www.cmu.edu/gelfand/education/k12-teachers/polymers/natural-synthetic-polymers/
  2. https://www.explainthatstuff.com/rubber.html
  3. https: // www.britannica.com/science/rubber-chemical-compound#ref948933
  4. https://sciencing.com/properties-natural-synthetic-rubber-7686133.html
  5. https://polymerdatabase.com/Elastomers/Isoprene.html
  6. https://www.researchgate.net

Прочие резиновые изделия

Больше от Plastics & Rubber

Факты о натуральном каучуке для детей

Натуральный каучук , также называемый другими названиями Индийский каучук , латекс , Амазонский каучук , caucho или каучук , в первоначальном виде, состоит из полимеров органического соединения изопрена , с незначительными примесями других органических соединений, плюс вода.Таиланд и Индонезия — два ведущих производителя каучука. Формы полиизопрена, которые используются в качестве натурального каучука, классифицируются как эластомеры.

В настоящее время резину заготавливают в основном в виде латекса из каучукового дерева или других материалов. Латекс представляет собой липкий коллоид молочного цвета, полученный путем надрезов в коре и сбора жидкости в сосудах в процессе, называемом «постукиванием». Затем латекс превращается в каучук, готовый к промышленной переработке. На основных участках латекс может коагулировать в сборной чашке.Коагулированные комки собираются и перерабатываются в сухие формы для продажи.

Натуральный каучук широко используется во многих приложениях и изделиях, как отдельно, так и в сочетании с другими материалами. В большинстве своих полезных форм он обладает большим коэффициентом растяжения, высокой упругостью и чрезвычайно водонепроницаем.

Сорта

Hevea brasiliensis

Основным коммерческим источником латекса натурального каучука является каучуковое дерево Амазонки ( Hevea brasiliensis ), член семейства молочайных, Euphorbiaceae .Этот вид предпочтителен, потому что он хорошо растет при культивировании. Правильно ухаживаемое дерево реагирует на ранение, производя больше латекса в течение нескольких лет.

Конго каучук

Конголезский каучук, ранее являвшийся основным источником каучука, был получен из виноградных лоз рода Landolphia ( L. kirkii , L. heudelotis и L. owariensis ).

Одуванчик

Молоко одуванчика содержит латекс. Латекс имеет такое же качество, как и натуральный каучук из каучуковых деревьев.В одуванчиках диких видов содержание латекса невелико и сильно варьируется. В нацистской Германии исследовательские проекты пытались использовать одуванчики в качестве основы для производства резины, но безуспешно. В 2013 году, подавляя один ключевой фермент и используя современные методы культивирования и методы оптимизации, ученые из Института молекулярной биологии и прикладной экологии им. Фраунгофера (IME) в Германии разработали сорт, который подходит для промышленного производства натурального каучука. В сотрудничестве с Continental Tyres IME открыла пилотный завод.

Недвижимость

Каучук обладает уникальными физическими и химическими свойствами. Поведение каучука «напряжение-деформация» проявляет эффект Маллинза и эффект Пейна и часто моделируется как гиперупругое. Деформация каучука кристаллизуется.

Из-за наличия ослабленных аллильных связей C-H в каждом повторяющемся звене натуральный каучук подвержен вулканизации, а также к озоновому растрескиванию.

Двумя основными растворителями для резины являются скипидар и нафта (нефть).Поскольку резина не растворяется легко, материал тонко измельчается перед погружением.

Для предотвращения коагуляции сырого латекса можно использовать раствор аммиака.

Резина начинает плавиться примерно при 180 ° C (356 ° F).

Эластичность

В микроскопическом масштабе расслабленная резина представляет собой неорганизованный кластер беспорядочно меняющихся морщинистых цепей. В растянутой резине цепи почти линейные. Возвратная сила обусловлена ​​преобладанием морщинистых конформаций над более линейными.Для количественной обработки см. Идеальную цепь, для дополнительных примеров см. Энтропийную силу.

Охлаждение ниже температуры стеклования допускает локальные конформационные изменения, но переупорядочение практически невозможно из-за большего энергетического барьера для согласованного движения более длинных цепочек. Эластичность «замороженной» резины низкая, а деформация возникает из-за небольших изменений длины и угла скрепления: это привело к катастрофе Challenger , когда уплощенные уплотнительные кольца американского космического челнока не смогли расслабиться, чтобы заполнить увеличивающийся зазор.Стеклование происходит быстро и обратимо: сила возобновляется при нагревании.

Параллельные цепи вытянутой резины подвержены кристаллизации. Это занимает некоторое время, потому что витки скрученных цепочек должны перемещаться в сторону от растущих кристаллитов. Кристаллизация происходит, например, когда по прошествии нескольких дней надутый игрушечный воздушный шар обнаруживается иссохшим при относительно большом оставшемся объеме. Там, где к нему прикасаются, он сжимается, потому что температура руки достаточна, чтобы расплавить кристаллы.

Вулканизация резины создает ди- и полисульфидные связи между цепями, что ограничивает степени свободы и приводит к тому, что цепи затягиваются быстрее при заданной деформации, тем самым увеличивая постоянную силу упругости и делая резину более твердой и менее растяжимой.

Производство

Каучук обычно выращивают на больших плантациях. На изображении показана скорлупа кокосового ореха, используемая для сбора латекса на плантациях в Керале, Индия.

В 2017 году было произведено более 28 миллионов тонн каучука, из которых примерно 47% были натуральными.Поскольку основная масса синтетического каучука производится из нефти, цена на натуральный каучук в значительной степени определяется преобладающей мировой ценой на сырую нефть. Азия была основным источником натурального каучука, на долю которого в 2005 году приходилось около 94% производства. На три крупнейших производителя, Таиланд, Индонезию (2,4 миллиона тонн) и Малайзию, в совокупности приходится около 72% всего производства натурального каучука. Натуральный каучук не так широко культивируется на его родном континенте в Южной Америке из-за существования южноамериканского фитофтороза и других естественных хищников.

Выращивание

Латекс каучука добывают из каучуковых деревьев. Экономический период жизни каучуковых деревьев на плантациях составляет около 32 лет — до 7 лет незрелой фазы и около 25 лет продуктивной фазы.

Требования к почве — это хорошо дренированные, выветрившиеся почвы, состоящие из латеритов, латеритных типов, осадочных типов, нелатеритовых красных или аллювиальных почв.

Климатические условия для оптимального роста каучуковых деревьев:

  • Осадки около 250 сантиметров (98 дюймов), равномерно распределенные без каких-либо заметных засушливых сезонов и с минимум 100 дождливыми днями в году
  • Диапазон температур примерно от 20 до 34 ° C (от 68 до 93 ° F), со среднемесячным значением от 25 до 28 ° C (от 77 до 82 ° F)
  • Атмосферная влажность около 80%
  • Около 2000 солнечных часов в год из расчета шесть часов в день в течение года
  • Отсутствие сильных ветров

Многие высокоурожайные клоны были выведены для коммерческого посева.Эти клоны дают более 2000 кг сухой резины с гектара (1800 фунтов / акр) в год при идеальных условиях.

Коллекция

Женщина в Шри-Ланке собирает каучук, ок. 1920 г.

В таких местах, как Керала и Шри-Ланка, где кокосы в изобилии, половина кокосовой скорлупы использовалась в качестве контейнера для сбора латекса. Глазурованная посуда, алюминиевые или пластиковые стаканчики стали более распространенными в Керале и других странах. Чашки поддерживаются проволокой, опоясывающей дерево.Эта проволока имеет пружину, поэтому она может растягиваться по мере роста дерева. Латекс попадает в чашу с помощью оцинкованного «носика», выбитого в кору. Постукивание обычно происходит рано утром, когда внутреннее давление на дерево наиболее высоко. Хороший метчик может постучать по дереву каждые 20 секунд в стандартной полспиральной системе, а обычный ежедневный размер «задачи» составляет от 450 до 650 деревьев. Деревья обычно обрабатываются через день или через третьи дни, хотя используются многие вариации по времени, длине и количеству разрезов.«Толкатели делали надрез в коре небольшим топориком. Эти косые надрезы позволяли латексу вытекать из каналов, расположенных на внешнем или внутреннем слое коры (камбия) дерева. Поскольку камбий контролирует рост дерева, рост прекращается, если его разрезать. Таким образом, резиновое постукивание требовало точности, чтобы надрезы не были слишком большими, учитывая размер дерева, или слишком глубокими, что могло бы остановить его рост или убить его «.

Обычно постукивают по панели не менее двух, а иногда и трех раз за время жизни дерева.Экономический срок службы дерева зависит от того, насколько качественно проведена нарезка, так как критическим фактором является расход коры. Стандарт Малайзии для попеременного ежедневного надрезания — это потребление коры 25 см (по вертикали) в год. Трубки, содержащие латекс, в коре поднимаются по спирали вправо. По этой причине нарезание резьбы обычно поднимается влево, чтобы разрезать больше трубок.

С деревьев капает латекс в течение примерно четырех часов, останавливаясь, поскольку латекс естественным образом коагулирует на надрезе, тем самым блокируя латексные трубки в коре.Обычно сборщики пищи отдыхают и едят после того, как закончили свою работу, а затем начинают собирать жидкий «полевой латекс» примерно в полдень.

Полевая коагула
Шишка мелкого фермера на фабрике по переработке сыра

Четыре типа полевых коагул: «пухлый», «древовидный», «комок мелких землевладельцев» и «земляной лом». Каждый из них имеет существенно разные свойства. Некоторые деревья продолжают стекать после сбора, что приводит к небольшому количеству «комочка», который собирается при следующем постукивании.Латекс, который коагулирует на разрезе, также собирается как «древесное кружево». Кружево из дерева и кусок чашки вместе составляют 10–20% производимой сухой резины. Латекс, который капает на землю, «земляной лом» также периодически собирается для переработки низкосортного продукта.

Чашка шишка
Резиновая коагула комковатой чашки в стойле дороги Мьянмы.

Комок из стакана — это коагулированный материал, обнаруживаемый в стакане для сбора, когда крановщик в следующий раз посещает дерево, чтобы снова постучать по нему. Это возникает из-за прилипания латекса к стенкам чашки после того, как латекс в последний раз вылили в ведро, и из-за того, что латекс просочился поздно, прежде чем сосуды дерева, несущие латекс, будут заблокированы.Он имеет более высокую чистоту и большую ценность, чем три других типа.

Кружево из дерева

Кружево из дерева — это полоска сгустка, которую метчик снимает с предыдущего надреза перед тем, как сделать новый надрез. Обычно в нем больше меди и марганца, чем в куске чашки. И медь, и марганец являются прооксидантами и могут повредить физические свойства сухой резины.

Кусок для мелких хозяйств

Комок для мелких землевладельцев производится мелкими землевладельцами, которые собирают каучук с деревьев вдали от ближайшей фабрики.Многие индонезийские мелкие землевладельцы, которые обрабатывают рисовые поля в отдаленных районах, стучат по рассредоточенным деревьям по пути, чтобы работать на рисовых полях, и собирают латекс (или коагулированный латекс) по дороге домой. Поскольку часто невозможно сохранить латекс в достаточной степени, чтобы доставить его на фабрику, которая обрабатывает латекс вовремя, чтобы использовать его для производства высококачественной продукции, и поскольку латекс в любом случае коагулирует к тому времени, когда он попадает на завод, мелкий фермер коагулирует его любыми доступными способами, в любом доступном контейнере.Некоторые мелкие землевладельцы используют небольшие контейнеры, ведра и т. Д., Но часто латекс коагулируется в отверстиях в земле, которые обычно покрыты пластиковой пленкой. Кислые вещества и ферментированные фруктовые соки используются для коагуляции латекса — формы вспомогательной биологической коагуляции. Особое внимание уделяется тому, чтобы исключить ветки, листья и даже кору из образующихся комков, которые также могут включать кружево деревьев.

Земляной лом

Земляной лом — это материал, который скапливается у основания дерева.Он возникает из-за перелива латекса из разреза и его стекания по коре, из-за дождя, затопившего сборную чашу, содержащую латекс, и из-за утечки из ведер сборщика во время сбора. Он содержит почву и другие загрязнители, а содержание каучука варьируется в зависимости от количества загрязнителей. Земляной лом собирается полевыми рабочими два или три раза в год и может быть очищен в моечной машине для восстановления резины или продан подрядчику, который очистит его и восстановит резину. Это невысокого качества.

Обработка

Удаление коагулята из коагулирующих желобов.

Латекс коагулирует в чашках при длительном хранении, и прежде чем это произойдет, его необходимо собрать. Собранный латекс, «полевой латекс», переносится в резервуары для коагуляции для приготовления сухой резины или переносится в герметичные контейнеры с просеиванием для аммонизации. Аммония сохраняет латекс в коллоидном состоянии в течение более длительных периодов времени.

Латекс обычно перерабатывается либо в латексный концентрат для производства продуктов погружением, либо коагулируется в контролируемых чистых условиях с использованием муравьиной кислоты.Коагулированный латекс затем может быть переработан в высокосортные, технически заданные блочные каучуки, такие как SVR 3L или SVR CV, или использован для производства марок ребристого дымового листа.

Естественно коагулированный каучук (чашечный комок) используется при производстве каучуков марок TSR10 и TSR20. Обработка этих сортов представляет собой процесс измельчения и очистки для удаления загрязнений и подготовки материала к заключительной стадии сушки.

Высушенный материал затем упаковывается в тюки и укладывается на поддоны для хранения и отгрузки.

Вулканизированный каучук

Порванное уплотнение запястья сухого костюма из латексной резины

Натуральный каучук часто вулканизуют — это процесс, при котором каучук нагревается и добавляется сера, перекись или бисфенол для повышения прочности и эластичности, а также для предотвращения его разрушения. Технический углерод часто используется в качестве добавки к резине для повышения ее прочности, особенно в автомобильных шинах, на которые приходится около 70% (~ 9 миллионов тонн) производства технического углерода.

использует

Резиновые сапоги, изготовленные методом компрессионного формования (вулканизированные) перед удалением заусенцев

Неотвержденная резина используется для цементов; для клейких, изоляционных и фрикционных лент; и для креповой резины, используемой в изолирующих одеялах и обуви.У вулканизированной резины гораздо больше применений. Устойчивость к истиранию делает более мягкие виды резины ценными для протекторов автомобильных шин и конвейерных лент, а твердую резину — ценными для корпусов насосов и трубопроводов, используемых при работе с абразивным шламом.

Гибкость резины привлекает внимание в шлангах, шинах и роликах для различных устройств, от отжимных машин для домашней одежды до печатных машин; его эластичность делает его пригодным для различных типов амортизаторов и для крепления специального оборудования, предназначенного для снижения вибрации.

Его относительная газонепроницаемость делает его полезным при производстве таких изделий, как воздушные шланги, воздушные шары, шары и подушки.

Устойчивость резины к воде и действию большинства жидких химикатов привела к ее использованию в дождевиках, водолазном снаряжении, химических и медицинских трубках, а также в качестве облицовки резервуаров для хранения, технологического оборудования и железнодорожных цистерн.

Из-за их электрического сопротивления изделия из мягкой резины используются в качестве изоляции и для изготовления защитных перчаток, обуви и одеял; твердая резина используется для изготовления корпусов телефонов, деталей радиоприемников, счетчиков и других электрических инструментов.

Коэффициент трения резины, высокий на сухих поверхностях и низкий на влажных поверхностях, приводит к тому, что ее используют для ремней силовой передачи и для подшипников с водяной смазкой в ​​глубинных насосах. Индийские резиновые мячи или мячи для лакросса сделаны из резины.

Ежегодно производится около 25 миллионов тонн каучука, 30 процентов из которых являются натуральными. Остальное — синтетический каучук, полученный из нефтехимических источников. Высший уровень производства латекса — это латексные изделия, такие как перчатки хирургов, воздушные шары и другие относительно дорогостоящие изделия.Средний диапазон, который поступает из технически заданных материалов из натурального каучука, в основном используется в шинах, но также в конвейерных лентах, судовых изделиях, дворниках и других товарах. Натуральный каучук обладает хорошей эластичностью, в то время как синтетические материалы, как правило, обладают большей устойчивостью к факторам окружающей среды, таким как масла, температура, химические вещества и ультрафиолетовое излучение. «Отвержденный каучук» — это каучук, который был составлен и подвергнут процессу вулканизации для создания поперечных связей в резиновой матрице.

Разница между «латексом», «натуральным каучуком», «натуральным латексом» и «сухим натуральным каучуком»

Jia Min Boo

Младший специалист технической поддержки клиентов

Разница между «латексом», «натуральным каучуком», «натуральным латексом» и «сухим натуральным каучуком»

Аллергия на латекс натурального каучука впервые была задокументирована в конец 1970-х. Состояние, теперь широко известное как «аллергия на латекс», вызывается белками каучукового дерева (Hevea brasiliensis), которые все еще присутствуют в изделиях, изготовленных из натурального латекса.Эта аллергия вызвана не только белками, но и химическими веществами и / или их остатками.

Несмотря на то, что люди знают об этой аллергии, многие не понимают, что существует разница между различными терминами «латекс», «натуральный каучук», «латекс натурального каучука» и «сухой натуральный каучук», и часто используют их как взаимозаменяемые и неправильно. Эта статья может помочь производителям медицинских устройств / лекарств, медицинскому персоналу и конечным пользователям получить некоторую ясность в отношении терминов, а также в отношении маркировки West «натуральный каучук» в соответствии с руководством по маркировке США.S. Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA).

  • Латекс — Латекс относится к любому полимеру в жидком или вязком состоянии на водной основе. Само по себе это слово не относится к латексу натурального каучука.
  • Натуральный каучук — Этот термин включает все материалы, изготовленные из натурального латекса или содержащие его. Другими словами, это относится к латексу натурального каучука, сухому натуральному каучуку и синтетическому латексу или синтетическому каучуку, который содержит в своем составе натуральный каучук.
  • Натуральный каучуковый латекс — жидкость молочного цвета, состоящая из чрезвычайно мелких частиц каучука, полученного из растений, в основном из каучукового дерева, диспергированных в водной среде.Затем изделия формуются из латекса натурального каучука путем окунания, экструзии или нанесения покрытия с помощью процесса латекса натурального каучука (NRL). Примерами таких продуктов являются медицинские перчатки, катетеры и трахеостомические трубки.
  • Сухой натуральный каучук — Это каучук, произведенный методом сухого натурального каучука (DNR), который включает использование коагулированного натурального латекса в виде высушенных или измельченных листов. Изделия изготавливаются из сухого натурального каучука путем формования под давлением, экструзии или преобразования листов в раствор для окунания.Примерами продуктов, которые могут содержать сухой натуральный каучук, являются поршни шприцев, пробки для флаконов и отверстия для инъекций на внутрисосудистой трубке.

Компания West не использует латекс натурального каучука при производстве нашей продукции. С другой стороны, в некоторых рецептурах Уэста используется сухой натуральный каучук. West удостоверяет отсутствие или присутствие сухого натурального каучука в составах каучуков West в соответствии с рекомендациями FDA, используя терминологию: Этот продукт содержит сухой натуральный каучук.

Пожалуйста, свяжитесь со службой технической поддержки клиентов West для получения дополнительной информации о рецептуре / ассортименте продукции, доступной на Западе с / без сухого натурального каучука.

Типы каучука — натуральный каучук, синтетический каучук, вулканизированный каучук

Никто не знает резиновых и резинотехнических изделий. Фактически, резина стала незаменимой часть жизни каждого. Итак, давайте узнаем о различных типах каучук , используемый для изготовления резинотехнических изделий, а также потребительских и продукты ежедневного использования.

Что такое резина?

С технической точки зрения резина — это натуральный полимер изопрена (обычно цис-1,4-полиизопрен).Это углеводород полимер, встречающийся в виде молочного латекса в соке различных растений, а также может производиться синтетически. Небольшой процент (около 5%) других материалов, таких как белки, жирные кислоты, смолы и неорганические материалы (соли) также присутствует в натуральном каучуке. Резина, как уже упоминалось ранее, тоже может быть сделано искусственно или синтетически. Тип производимой резины искусственно называется синтетический каучук.

Проще говоря, резину можно определить как липкое, эластичное твердое вещество, которое производится из молочной жидкости, известной как латекс, полученной из различных типов каучуковые деревья.

Различные типы резины

В основном есть два основных категории, в которые могут быть помещены типы резины. Это- Естественные Каучук и синтетический каучук. Иногда вулканизированная резина также считается вид резины. Давайте узнаем обо всех этих типах резины.

Натуральный каучук

Эластичный материал, получаемый из латексный сок деревьев называется натуральная резина.Натуральный каучук может быть вулканизированные и обработанные в различные типы резиновых изделий. Различный виды тропических и субтропических деревьев в регионах Амазонки, Юга Восточная Азия и Африка производят молочный жидкий латекс в форме латексные трубки. Молекулы каучука, присутствующие в этих латексных трубках, состоят из из 5 атомов углерода и 8 атомов водорода. Большое количество этих молекул каучука соединяются друг с другом, образуя длинную цепочечную структуру. Эта цепочка молекулы каучука называются полимерами, которые придают каучуку свойство эластичность.

Синтетический каучук

Любой вид искусственного эластомера (a полимер) называется синтетическим каучуком. Эластомер может быть определяется как материал, обладающий свойством эластичности. Таким образом, тип каучук, изготовленный из химикатов, чтобы действовать как заменитель натурального каучука, синтетический каучук. Для изготовления используются различные типы полимеров. синтетический каучук. За счет этого разные виды синтетических каучуков обладают различными свойствами, адаптированными к конкретным потребностям резины продукты отрасли.Чтобы иметь представление об этих различных синтетических каучуков, читайте о Типах Синтетический каучук

Производители, поставщики всех типов резины

У нас есть большой база данных производителей и поставщиков всех видов резины и резины материалы. Для сыпучих материалов из натурального каучука, а также вулканизированного каучука. Что касается всех типов синтетического каучука, отправьте нам онлайн-запрос и получите оперативную помощь. ответ от производителей и поставщиков натуральной резины.

Вулканизированная резина Вулканизированная резина, хотя и изготовленная из натуральный каучук иногда рассматривается как отдельный вид каучука. Естественный каучук в исходном виде не подходит для промышленного или коммерческого использования. целей. На самом деле у натурального каучука много таких свойств, которые снижают возможность использования в качестве товарного каучука. Например, в нем слишком много воды впитывающая способность, низкая прочность на разрыв, очень низкая стойкость к истиранию и он также легко поддается воздействию органических реагентов.Следовательно, процесс вулканизация используется для улучшения свойств натурального каучука и превратить его в полезный тип промышленного каучука.

Таким образом, вулканизация — это химический процесс, используемый для переработки каучука или родственные полимеры в более прочные материалы путем добавления серы или эквивалента лечебные. Вулканизированный каучуковый материал менее липкий и имеет превосходные механические свойства, чем у натурального каучука. Твердость вулканизированная резина зависит от количества серы, используемой в процессе и степень этой твердости определяет, в какой отрасли промышленности можно использовать вулканизированная резина для изготовления различных изделий.Например, если 5% сера используется при вулканизации, из нее получается резина для шин. Эбонит производится путем добавления от 20 до 25% серы, а резина корпуса батареи — добавление 30% серы во время вулканизации. Прочие изделия из твердого вулканизированная резина, включая шары для боулинга, мундштуки для саксофона и т. д. Меньше более твердая вулканизированная резина используется для изготовления различных бытовых и промышленных изделий. резиновые изделия, такие как подошвы для обуви, шланги и т. д.

СТАТЬИ ПО ТЕМЕ

Чудо-материал, который нам всем нужен, но у него заканчивается

«Я делаю это не для того, чтобы разбогатеть или остаться богатым на четверть или два, мне нужно смотреть на долгосрочную перспективу», — говорит Мейер.«Я ищу устойчивое снабжение, которое не противоречит человеческой совести».

Уоррен-Томас добавляет: «Мы должны поддержать мелких фермеров, чтобы они сделали все, что в их силах, сделав их устойчивыми к ценовым потрясениям — улучшив системы продуктивности и позволив им выращивать второстепенные культуры. В конечном итоге дальнейшее обезлесение этих товарных культур — плохая новость для климата, плохие новости для биоразнообразия, плохие новости для людей, и о них действительно нужно подумать ».

Прибытие в Азию южноамериканской листвы сделало бы эти опасения спорными.«Подумайте только об изумрудном ясеневом мотыльке, болезни вяза, сосновом жуке — вы можете потерять целый вид, миллиарды деревьев, и вы не можете просто заменить 40 миллионов тонн (39 миллионов тонн) каучука, когда вся партия умирает за год. , — говорит Корниш.

Корниш утверждает, что если хотя бы 10% каучука, используемого во всем мире, поступало из альтернативных источников, их можно было бы быстро увеличить в случае такой чрезвычайной ситуации. В одной только Аризоне есть более трех миллионов гектаров (11 600 квадратных миль) пустынных земель, подходящих для выращивания гуаюлы.Корниш говорит, что резиновый кризис — это уникальная возможность для привлечения инвестиций в эти альтернативы.

«У нас достаточно семян одуванчика, чтобы засеять 40 гектаров (0,15 кв. Мили) вертикальной фермы и 3000 гектаров (11,6 кв. Миль) гуаюли, но нам нужны средства для этого», — говорит Корниш. «Нам нужно, чтобы некоторые из этих миллиардеров приняли участие. Я полон решимости установить это, прежде чем я умру. Мы должны заставить это работать. Последствия неурожая для развитых стран немыслимы.«

* В более ранней версии этой статьи неверно указывалось, что латекс казахского одуванчика не содержит белков, вызывающих аллергию, тогда как это должно было относиться к каучуку гуаюла.

Присоединяйтесь к одному миллиону поклонников Future, поставив нам лайк на Facebook или подписавшись на нас в Twitter или Instagram .

Если вам понравилась эта история, подпишитесь на еженедельник BBC.com предлагает информационный бюллетень , который называется «Основной список». Отобранная подборка историй из BBC Future , Культура , Worklife и Travel , доставка на ваш почтовый ящик каждую пятницу.

Каучук — Энциклопедия Нового Света

Латекс собирают с каучукового дерева.

Каучук представляет собой эластичный углеводородный полимер, который встречается в виде молочной коллоидной суспензии (известной как латекс ) в соке нескольких разновидностей растений.Каучук также можно производить синтетическим путем.

К сожалению, у истории резины есть и обратная сторона. Около ста лет назад миллионы африканцев погибли в Свободном государстве Конго из-за жажды получить прибыль от каучука.

Источники

Основным коммерческим источником натурального латекса, используемого для создания каучука, является паракаучуковое дерево, Hevea brasiliensis (Euphorbiaceae). Во многом это связано с тем, что он реагирует на ранение, производя больше латекса.В 1876 году Генри Викхэм собрал тысячи семян этого растения из Бразилии, и они были проращены в садах Кью, Англия. Затем саженцы были отправлены в Коломбо, Индонезию, Сингапур и Британскую Малайю. Позднее Малайя стала крупнейшим производителем каучука.

Другие растения, содержащие латекс, включают инжир ( Ficus elastica ), молочай и одуванчик обыкновенный. Хотя они не были основными источниками каучука, Германия пыталась использовать такие источники во время Второй мировой войны, когда она была отрезана от поставок каучука.Позднее эти попытки были вытеснены разработкой синтетического каучука. Его плотность составляет около 920 килограммов / метр 3 .

Сборник резины

Женщина в Шри-Ланке (Цейлон) во время сбора каучука.

В таких местах, как Керала, где кокосы растут в изобилии, половина кокосовой скорлупы используется в качестве контейнера для сбора латекса. Раковины прикрепляются к дереву с помощью короткой острой палки, и латекс стекает в нее за ночь. Обычно таким образом получается латекс на уровне от половины до трех четвертей оболочки.Затем латекс с нескольких деревьев переливается в плоские поддоны и смешивается с муравьиной кислотой, которая служит коагулянтом. Через несколько часов очень влажные листы резины отжимаются, пропуская их через пресс, а затем отправляются на фабрики, где проводится вулканизация и дальнейшая обработка.

Источники тока из резины

Сегодня Азия является основным источником натурального каучука. Более половины используемого сегодня каучука является синтетическим, но несколько миллионов тонн натурального каучука по-прежнему производятся ежегодно, и он по-прежнему необходим для некоторых отраслей промышленности, включая автомобильную и военную.

Гипоаллергенная резина может быть изготовлена ​​из гваюли.

Натуральный каучук часто вулканизируют, при этом каучук нагревают и добавляют серу, перекись или бисфенол для улучшения упругости и эластичности, а также для предотвращения его разрушения. Вулканизация значительно повысила долговечность и полезность резины с 1830-х годов. Успешное развитие вулканизации наиболее тесно связано с Чарльзом Гудиером. Технический углерод часто используется в качестве добавки к резине для повышения ее прочности, особенно в автомобильных шинах.

История

В родных регионах Центральной Америки и Южной Америки каучук собирают давно. Мезоамериканские цивилизации использовали каучук в основном из растений, известных как Castilla elastica . Древние мезоамерики играли в мяч с использованием резиновых мячей, и было найдено несколько доколумбовых резиновых мячей (всегда в местах, затопленных пресной водой), самые ранние из которых датируются 1600– гг. До н. Э. По словам Берналя Диаса дель Кастильо, испанские конкистадоры были настолько поражены энергичным прыжком резиновых мячей ацтеков, что задавались вопросом, были ли шары зачарованы злыми духами.Майя также сделали временную резиновую обувь, окунув ноги в смесь латекса.

Каучук также использовался в различных других контекстах, например, для полос, удерживающих каменные и металлические инструменты на деревянных ручках, и для набивки ручек инструментов. Хотя древние жители Мезоамерики не знали о вулканизации, они разработали органические методы обработки каучука с аналогичными результатами, смешивая необработанный латекс с различными соками и соками других виноградных лоз, в частности, Ipomoea alba , разновидности ипомеи.В Бразилии коренные жители понимали, как из резины делают водонепроницаемую ткань. Одна история гласит, что первый европеец, вернувшийся в Португалию из Бразилии с образцами такой водоотталкивающей прорезиненной ткани, настолько шокировал людей, что его привлекли к суду по обвинению в колдовстве.

Первое упоминание каучука в Англии, по-видимому, относится к 1770 году, когда Джозеф Пристли заметил, что кусок материала чрезвычайно хорош для стирания карандашных следов на бумаге, отсюда и название «каучук».«Примерно в то же время Эдвард Нэрн начал продавать кубики натурального каучука в своем магазине на Корнхилле, 20 в Лондоне. Кубики, предназначенные для ластика, продавались по удивительно высокой цене — три шиллинга за полдюймовый куб.

Паракаучуковое дерево первоначально росло в Южной Америке, где оно было основным источником ограниченного количества латексного каучука, потребляемого на протяжении большей части девятнадцатого века. Около ста лет назад Свободное государство Конго в Африке было важным источником латекса натурального каучука, собираемого в основном принудительным трудом.Свободное государство Конго было создано и управлялось как личная колония бельгийским королем Леопольдом II. Миллионы африканцев погибли там из-за страсти к резине и прибыли от каучука. После неоднократных усилий каучук был успешно выращен в Юго-Восточной Азии, где он сейчас широко выращивается.

В середине девятнадцатого века каучук был новым материалом, но не нашел широкого применения в промышленном мире. Его использовали сначала как ластик, а затем как медицинские устройства для соединения трубок и для вдыхания лечебных газов.С открытием, что каучук растворим в эфире, он нашел применение в водонепроницаемых покрытиях, особенно для обуви, и вскоре после этого прорезиненное пальто Mackintosh стало очень популярным.

Тем не менее, большинство этих заявок было в небольших объемах, и материал просуществовал недолго. Причина отсутствия серьезных применений заключалась в том, что материал был непрочным, липким и часто гнил и плохо пах, поскольку оставался в неотвержденном состоянии.

Химические и физические свойства

Каучук обладает уникальными физическими и химическими свойствами.

За исключением нескольких примесей натуральных продуктов, натуральный каучук по существу представляет собой полимер изопреновых звеньев, углеводородный диеновый мономер. Синтетический каучук может быть изготовлен в виде полимера изопрена или различных других мономеров. Считается, что резина была названа Джозефом Пристли, который в 1770 году обнаружил, что высушенный латекс стирает следы карандаша. Свойства материала натурального каучука делают его эластомером и термопластом.

Поведение каучука при напряжении и деформации демонстрирует эффект Маллинза, эффект Пейна и часто моделируется как гиперупругий.

Почему резина обладает эластичностью?

В большинстве эластичных материалов, таких как металлы, используемые в пружинах, эластичность вызывается деформациями скрепления. При приложении напряжения длины связей отклоняются от равновесия (минимальной энергии), и энергия деформации накапливается электростатически. Часто предполагается, что резина ведет себя таким же образом, но оказывается, что это плохое описание. Резина — любопытный материал, потому что, в отличие от металлов, энергия деформации накапливается не только электростатически, но и термически.

В расслабленном состоянии каучук состоит из длинных скрученных полимерных цепей, которые связаны между собой в нескольких точках. Между парой звеньев каждый мономер может свободно вращаться вокруг своего соседа. Это дает каждой части цепи свободу действий для принятия большого количества геометрических форм, например, очень рыхлой веревки, прикрепленной к паре фиксированных точек. При комнатной температуре резина накапливает достаточно кинетической энергии, так что каждый участок цепи хаотично колеблется, как приведенный выше кусок веревки, который сильно встряхивается.

Когда резина растягивается, «свободные куски веревки» натягиваются и, таким образом, больше не могут колебаться.Их кинетическая энергия выделяется в виде избыточного тепла. Следовательно, энтропия уменьшается при переходе от расслабленного состояния к растянутому и увеличивается при релаксации. Это изменение энтропии также можно объяснить тем фактом, что плотный участок цепи может складываться меньшим количеством способов (W), чем свободный участок цепи при данной температуре (nb. Энтропия определяется как S = k * ln (W )). Таким образом, релаксация растянутой резиновой ленты вызывается увеличением энтропии, а действующая сила не является электростатической, а является результатом преобразования тепловой энергии материала в кинетическую энергию.Резиновая релаксация эндотермична. Во время сжатия материал подвергается адиабатическому охлаждению. Это свойство резины легко проверить, поднеся к губам растянутую резинку и расслабив ее.

Растяжение резиновой ленты в некотором смысле эквивалентно сжатию идеального газа, а расслабление — его расширению. Обратите внимание, что сжатый газ также проявляет «упругие» свойства, например, внутри накачанной автомобильной шины. Тот факт, что растяжение эквивалентно сжатию, может показаться несколько нелогичным, но это имеет смысл, если рассматривать резину как одномерный газ .Растяжение уменьшает «пространство», доступное каждой секции цепи.

Вулканизация резины создает больше дисульфидных связей между цепями, поэтому каждый свободный участок цепи становится короче. В результате цепи натягиваются быстрее при заданной длине напряжения. Это увеличивает постоянную упругую силу и делает резину более твердой и менее растяжимой.

При охлаждении ниже температуры стеклования квазижидкие сегменты цепи «застывают» в фиксированной геометрии, и резина резко теряет свои упругие свойства, хотя процесс является обратимым.Это свойство, которое он разделяет с большинством эластомеров. При очень низких температурах резина становится довольно хрупкой; при ударе он разобьется на осколки. Эта критическая температура является причиной того, что в зимних шинах используется более мягкий вариант резины, чем в обычных шинах. Считалось, что вышедшие из строя резиновые уплотнения, которые стали причиной катастрофы космического челнока Challenger , остыли ниже своей критической температуры. Катастрофа случилась в необычно холодный день.

Синтетический каучук

Синтетический каучук получают путем полимеризации различных мономеров для получения полимеров.Они составляют часть обширного исследования, охватываемого наукой о полимерах и технологией каучука. Его научное название — полиизопрен.

Синтетический каучук — это любой тип искусственно созданного полимерного материала, который действует как эластомер. Эластомер — это материал с механическим (или материальным) свойством, заключающимся в том, что он может подвергаться гораздо более упругой деформации под действием напряжения, чем большинство материалов, и при этом возвращаться к своему прежнему размеру без остаточной деформации. Синтетический каучук во многих случаях заменяет натуральный каучук, особенно когда необходимы улучшенные свойства материала.

Натуральный каучук, получаемый из латекса, в основном представляет собой полимеризованный изопрен с небольшим процентом примесей в нем. Это ограничит диапазон доступных ему свойств. Кроме того, существуют ограничения на пропорции двойных связей цис и транс , обусловленные методами полимеризации натурального латекса. Это также ограничивает диапазон свойств, доступных для натурального каучука, хотя для улучшения свойств используются добавление серы и вулканизация.

Однако синтетический каучук может быть получен путем полимеризации различных мономеров, включая изопрен (2-метил-1,3-бутадиен), 1,3-бутадиен, хлоропрен (2-хлор-1,3-бутадиен), и изобутилен (метилпропен) с небольшим процентным содержанием изопрена для сшивания.Кроме того, эти и другие мономеры можно смешивать в различных желаемых пропорциях для сополимеризации для получения широкого диапазона физических, механических и химических свойств. Мономеры можно производить в чистом виде, а добавление примесей или добавок можно контролировать конструктивно для придания оптимальных свойств. Полимеризацию чистых мономеров можно лучше контролировать, чтобы получить желаемое соотношение цис- и транс двойных связей.

Острая потребность в синтетическом каучуке, получаемом из широко распространенного сырья, возникла в связи с расширением использования автотранспортных средств, особенно автомобильных шин, начиная с 1890-х годов.Политические проблемы, возникшие в результате сильных колебаний стоимости натурального каучука, привели к принятию Закона Стивенсона в 1921 году. Этот закон, по сути, создал картель, который поддерживал цены на каучук путем регулирования производства (см. ОПЕК). К 1925 году цена на натуральный каучук выросла до такой степени, что такие компании, как DuPont, изучали методы производства синтетического каучука, чтобы конкурировать с натуральным каучуком. В случае Dupont усилия привели к открытию неопрена, который представляет собой синтетический каучук, который слишком дорог для использования в шинах, но обладает некоторыми очень желательными свойствами, которые позволяют использовать каучук в областях, которые не подходят для натурального каучука. .

Вулканизация

Вулканизация или отверждение резины — это химический процесс, в котором отдельные молекулы полимера связаны с другими молекулами полимера атомными мостиками. Конечным результатом является то, что упругие молекулы каучука становятся сшитыми в большей или меньшей степени. Это делает сыпучий материал более твердым, более прочным и устойчивым к химическому воздействию. Это также делает поверхность материала более гладкой и предотвращает прилипание к металлическим или пластмассовым химическим катализаторам.Этот сильно сшитый полимер имеет прочные ковалентные связи с сильными силами между цепями и, следовательно, является нерастворимым и неплавким, термореактивным полимером или термореактивным полимером. Процесс назван в честь Вулкана, римского бога огня.

Причина вулканизации

Незатвердевший натуральный каучук начнет портиться в течение нескольких дней, постепенно превращаясь в влажную рассыпчатую массу. Процесс гибели частично состоит из расщепления белков (как это происходит с белками молока), а также из расщепления больших молекул каучука, когда они окисляются в воздухе из-за того, что молекулы кислорода атакуют двойные связи.

Резина, не прошедшая надлежащую вулканизацию, также может погибнуть, но более медленно. Процесс гибели поощряется длительным пребыванием на солнце, особенно ультрафиолетовом.

Описание

Вулканизация обычно считается необратимым процессом (см. Ниже), аналогичным другим термореактивным пластикам, и его следует сильно контрастировать с термопластическими процессами (процесс замораживания расплава), которые характеризуют поведение большинства современных полимеров. Эта необратимая реакция отверждения определяет отвержденные резиновые смеси как термореактивные материалы, которые не плавятся при нагревании, и ставит их вне класса термопластичных материалов (таких как полиэтилен и полипропилен).Это фундаментальное различие между каучуками и термопластами, которое определяет условия их применения в реальном мире, их стоимость и экономику их спроса и предложения.

Обычно химическое сшивание происходит с помощью серы, но существуют и другие технологии, в том числе системы на основе пероксидов. Комбинированная упаковка для отверждения в типичной резиновой смеси включает сам отвердитель (серу или пероксид) вместе с ускорителями и замедлителями.

Вдоль молекулы каучука имеется ряд мест, привлекательных для атомов серы.Эти участки называются лечебными. Во время вулканизации восьмичленное кольцо серы распадается на более мелкие части с различным количеством атомов серы. Эти части довольно реактивны. К каждому участку отверждения на молекуле каучука могут присоединяться один или несколько атомов серы, и оттуда цепочка серы может расти, пока в конечном итоге не достигнет участка отверждения на другой молекуле каучука. Эти серные мостики обычно имеют длину от двух до десяти атомов. Сравните это с типичными полимерными молекулами, в которых длина углеродного остова составляет многие тысячи атомных единиц.Число атомов серы в поперечной сшивке серы оказывает сильное влияние на физические свойства конечного резинового изделия. Короткие поперечные связи серы, содержащие всего один или два атома серы в поперечных связях, придают каучуку очень хорошую термостойкость. Сшивки с большим числом атомов серы, до шести или семи, придают каучуку очень хорошие динамические свойства, но с меньшей термостойкостью. Динамические свойства важны для изгибных движений резинового изделия, например движения боковой стенки ходовой шины.Без хороших свойств изгиба эти движения быстро приведут к образованию трещин и, в конечном итоге, к разрушению резинового изделия. Он очень гибкий и водостойкий.

Вклад Goodyear

В большинстве учебников говорится, что Чарльз Гудиер (1800–1860) был первым, кто использовал серу для вулканизации резины. Однако сегодня мы знаем, что древние мезоамериканцы достигли тех же результатов в 1600– годах до нашей эры. [1].

В зависимости от того, что вы читаете, история Goodyear — это либо чистая удача, либо тщательное исследование.Goodyear настаивает на том, что это было последнее, хотя многие свидетельства того времени указывают на первое.

Гудиер утверждал, что он открыл вулканизацию на основе серы в 1839 году, но не запатентовал изобретение до 15 июня 1844 года и не писал историю открытия до 1853 года в своей автобиографической книге Gum-Elastica . Тем временем Томас Хэнкок (1786-1865), ученый и инженер, запатентовал этот процесс в Великобритании 21 ноября 1843 года, за восемь недель до того, как Гудиер подал заявку на свой собственный патент в Великобритании.

Компания Goodyear Tire and Rubber приняла название Goodyear из-за своей деятельности в резиновой промышленности, но не имеет других связей с Чарльзом Гудиером и его семьей.

Вот отчет Goodyear об изобретении, взятый из Gum-Elastica . Хотя книга является автобиографией, Goodyear решил написать ее от третьего лица, так что «изобретатель» и «он», упомянутые в тексте, на самом деле являются автором. Он описывает сцену на резиновой фабрике, где работал его брат:

…. Изобретатель провел несколько экспериментов, чтобы выяснить влияние тепла на то же соединение, которое разложилось в почтовых мешках и других предметах. Он был удивлен, обнаружив, что образец, небрежно соприкоснувшийся с горячей печью, обугливался, как кожа.

Goodyear продолжает описывать, как он пытался привлечь внимание своего брата и других рабочих на заводе, которые были знакомы с поведением растворенного каучука, но они отклонили его призыв как недостойный их внимания, считая его одним из он обращался к ним много раз из-за какого-то странного эксперимента.Гудиер утверждает, что он пытался сказать им, что растворенная резина обычно плавится при чрезмерном нагревании, но они все равно игнорировали его.

Он прямо предположил, что если процесс обугливания можно остановить в нужной точке, это может лишить резинки ее естественной адгезии, что сделает ее лучше, чем природная резинка. После дальнейших испытаний с нагреванием он еще больше убедился в правильности этого вывода, обнаружив, что индийский каучук нельзя плавить в кипящей сере при любой высокой температуре, но он всегда сгорает.Он сделал еще одну попытку нагреть аналогичную ткань перед открытым огнем. Последовал тот же эффект, что и обугливание резинки; но были и другие весьма удовлетворительные признаки успеха в достижении желаемого результата, так как на краю обугленной части появлялась линия или граница, которая не была обугленной, но полностью затвердевшей.

Гудиер далее описывает, как он переехал в Вобурн, штат Массачусетс, и провел серию систематических экспериментов, чтобы найти правильные условия для вулканизации резины.

… Убедившись с уверенностью в том, что он нашел объект своих поисков и многое другое, и что новое вещество было стойким к холоду и растворителем натуральной камеди, он почувствовал, что ему хорошо платят за прошлое, и совершенно равнодушен к испытаниям будущего.

Goodyear никогда не делал денег на своем изобретении. Он заложил все имущество своей семьи, чтобы собрать деньги, но 1 июля 1860 года он умер с долгами более 200000 долларов.

Более поздние разработки

Какова бы ни была истинная история, открытие реакции каучук-сера произвело революцию в использовании и применении каучука и изменило облик промышленного мира.

До того времени единственным способом закрыть небольшой зазор во вращающейся машине или гарантировать, что топливо, используемое для питания этой машины (обычно пар) в цилиндре, прикладывает силу к поршню с минимальной утечкой, было использование кожа, пропитанная маслом. Это было приемлемо до умеренного давления, но выше определенного предела конструкторам машин приходилось идти на компромисс между дополнительным трением, создаваемым более плотной упаковкой кожи, или большей утечкой драгоценного пара.

Вулканизированная резина — идеальное решение.Что касается вулканизированной резины, у инженеров был материал, которому можно было придать точную форму и размеры, который выдерживал бы умеренные и большие деформации под нагрузкой и быстро восстанавливался до своих первоначальных размеров после снятия нагрузки. В сочетании с хорошей прочностью и отсутствием липкости они являются критическими требованиями к эффективному герметизирующему материалу.

Дальнейшие эксперименты по переработке и компаундированию каучука проводились, в основном, в Великобритании Хэнкоком и его коллегами.Это привело к более воспроизводимому и стабильному процессу.

Однако в 1905 году Джордж Оенслагер обнаружил, что производное анилина, называемое тиокарбанилидом, способно ускорять действие серы на каучук, что приводит к гораздо более короткому времени отверждения и снижению энергопотребления. Эта работа, хотя и менее известная, почти так же важна для развития резиновой промышленности, как и работа Goodyear в открытии отверждения серой. Ускорители сделали процесс отверждения намного более надежным и повторяемым.Через год после своего открытия Энслагер нашел сотни потенциальных применений для своей добавки.

Так родилась наука об ускорителях и замедлителях схватывания. Ускоритель ускоряет реакцию отверждения, а замедлитель замедляет ее. В последующем столетии различные химики разработали другие ускорители и так называемые ультраускорители, которые делают реакцию очень быстрой и используются для изготовления большинства современных резиновых изделий.

Девулканизация

Каучуковая промышленность изучает девулканизацию резины в течение многих лет.Основная трудность при переработке каучука заключается в девулканизации каучука без ухудшения его желаемых свойств. Процесс девулканизации включает обработку резины в гранулированной форме нагреванием и / или смягчающими агентами с целью восстановления ее эластичных свойств, чтобы можно было повторно использовать резину. Несколько экспериментальных процессов достигли разной степени успеха в лаборатории, но были менее успешными при масштабировании до уровня коммерческого производства. Кроме того, разные процессы приводят к разным уровням девулканизации: например, использование очень мелкого гранулята и процесса, который производит поверхностную девулканизацию, дает продукт с некоторыми из желаемых качеств необработанного каучука.

Процесс переработки резины начинается со сбора и измельчения выброшенных шин. Это превращает резину в гранулированный материал, и все стальные и армирующие волокна удаляются. После вторичного измельчения полученный резиновый порошок готов к переработке продукта. Однако производственные применения, в которых можно использовать этот инертный материал, ограничены теми, которые не требуют его вулканизации.

В процессе переработки каучука девулканизация начинается с отделения молекул серы от молекул каучука, что способствует образованию новых поперечных связей.Были разработаны два основных процесса рециркуляции резины: процесс с модифицированным маслом и процесс вода-масло . В каждом из этих процессов масло и регенерирующий агент добавляются к регенерированному каучуковому порошку, который подвергается воздействию высокой температуры и давления в течение длительного периода (5-12 часов) на специальном оборудовании, а также требует обширной механической постобработки. Восстановленный в результате этих процессов каучук имеет измененные свойства и непригоден для использования во многих продуктах, включая шины.Как правило, эти различные процессы девулканизации не привели к значительной девулканизации, не смогли обеспечить стабильное качество или были чрезмерно дорогими.

В середине 1990-х исследователи Гуанчжоуского научно-исследовательского института по использованию повторно используемых ресурсов в Китае запатентовали метод регенерации и девулканизации переработанной резины. Утверждается, что их технология, известная как AMR Process , позволяет производить новый полимер с постоянными свойствами, близкими к свойствам натурального и синтетического каучука, и при значительно более низкой потенциальной стоимости.

Процесс AMR использует молекулярные характеристики вулканизированного резинового порошка в сочетании с использованием активатора, модификатора и ускорителя, гомогенно реагирующих с частицами резины. Химическая реакция, которая происходит в процессе смешивания, способствует разъединению молекул серы, тем самым позволяя воссоздать характеристики как натурального, так и синтетического каучука. Смесь химических добавок добавляют к повторно используемому порошку резины в смесителе в течение приблизительно пяти минут, после чего порошок проходит процесс охлаждения и затем готов к упаковке.Сторонники процесса также утверждают, что в процессе не выделяются токсины, побочные продукты или загрязняющие вещества. Затем реактивированный каучук может быть смешан и переработан для удовлетворения конкретных требований.

В настоящее время Rebound Rubber Corp., владеющая североамериканской лицензией на процесс AMR, построила завод по переработке каучука и лабораторию исследований / контроля качества в Дейтоне, штат Огайо. Завод выполняет производственные операции на демонстрационной основе или на небольших коммерческих уровнях. Переработанный каучук с завода в Огайо в настоящее время проходит испытания в независимой лаборатории для определения его физических и химических свойств.

Независимо от того, будет ли процесс AMR успешным, рынок нового сырого каучука или его эквивалента остается огромным, причем только в Северной Америке ежегодно используется более 10 миллиардов фунтов (приблизительно 4,5 миллиона тонн). Автомобильная промышленность потребляет примерно 79 процентов нового каучука и 57 процентов синтетического каучука. На сегодняшний день переработанный каучук не использовался в значительных количествах в качестве замены новому или синтетическому каучуку, в основном потому, что не были достигнуты желаемые свойства. Изношенные шины — это наиболее заметные отходы производства резины; по оценкам, только в Северной Америке ежегодно образуется около 300 миллионов утильных шин, причем более половины из них пополняется уже огромными запасами.Подсчитано, что менее 10 процентов резиновых отходов повторно используется в любом виде нового продукта. Кроме того, Соединенные Штаты, Европейский Союз, Восточная Европа, Латинская Америка, Япония и Ближний Восток в совокупности производят около одного миллиарда шин в год, при этом, по оценкам, накопления составляют три миллиарда в Европе и шесть миллиардов в Северной Америке.

использует

У каучука много применений. Большинство промышленных применений — это контроль и гашение вибрации, используемые в автомобильных компонентах, таких как втулки стабилизатора, амортизаторы и опоры двигателя.Резина также используется для смягчения ударов блокирующего оборудования и создания уплотнений. Каучук также используется в шинах для транспортных средств.

См. Также

Внешние ссылки

Все ссылки получены 31 августа 2019 г.

Кредиты

Энциклопедия Нового Света Писатели и редакторы переписали и завершили статью Википедия в соответствии со стандартами New World Encyclopedia . Эта статья соответствует условиям лицензии Creative Commons CC-by-sa 3.0 Лицензия (CC-by-sa), которая может использоваться и распространяться с указанием авторства. Кредит предоставляется в соответствии с условиями этой лицензии, которая может ссылаться как на участников Энциклопедии Нового Света, участников, так и на самоотверженных добровольцев Фонда Викимедиа. Чтобы процитировать эту статью, щелкните здесь, чтобы просмотреть список допустимых форматов цитирования. История более ранних публикаций википедистов доступна исследователям здесь:

История этой статьи с момента ее импорта в энциклопедию Нового Света :

Примечание.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.