Вулканизирование каучука

Каучук, добываемый в природе, не всегда годится для производства деталей. Это потому, что его природная пластичность очень низка, и очень зависит от внешней температуры. При температуре близких к 0, каучук становится твёрдым или при будущем уменьшении он получается хрупким. При температуре порядка + 30 градусов каучук начинает размягчаться и при будущем нагреве переходит в состояние расплава. При обратном охлаждении собственных изначальных параметров он не восстанавливает.

Стоит еще сказать что настоящий каучук может быть очень легко растворен органическими соединениями.

Для закрепления ряда положительных качеств каучука и устранения его минусов используют такой технический прием как вулканизирование каучука.

Вулканизирование

Вулканизирование, так называют один из тех. процессов, используемых на производстве резины. Во время данного процесса сырой каучук, настоящего или искусственного происхождения, становится резиной.

У каучука, прошедшего через вулканизацию, ощутимо становиться лучше крепость, устойчивость к продуктам химии, пластичность, увеличивается стойкость к влиянию больших и невысоких температур и много прочих технических характеристик. Суть данного процесса состоит в следующем – под влиянием большой температуре и конкретного давления происходит связывание линейных полимерных молекул в единую целое. Данная система называется вулканизационной сетки.

По завершении процесса вулканизации между полимерными молекулами делаются поперечные связи. Их кол-во и структура устанавливается способом проведения данной процедуре. Во время данного процесса некоторые свойства каучука изменяются не линейно, а с прохождением через конкретные точки предела и минимума. Точка, в которой появляются идеальные свойства резины, именуется оптимумом вулканизации.

Для обеспечения нужных эксплуатационных и технических характеристик резины в каучук добавляют разные вещества и материалы – сажу, мел, размягчители и др.

В работе используют несколько методов вулканизации, однако их соединяет одно – обработка сырья вулканизационной серой. В определенных учебниках и нормативах говорится про то, что в качестве вулканизирующих агентов могут быть применены сернистые соединения, но в действительности они могут считаться такими, только благодаря тому, что они в себе содержат серу. Иначе, они могут оказывать воздействие вулканизацию ровно, также как и другие вещества, которые не имеют соединений серы.

Какое то время назад, проводились исследования в отношении проведения обработки каучука органическими соединениями и некоторыми веществами, к примеру:

• фосфор;
• селен;
• тринитробензол и много прочих.

Но как показывают исследования, что никакого практической ценности эти вещества в части вулканизации не имеют.

Процесс вулканизации

Процесс вулканизации каучука можно поделить на холодный и горячий. Первый, может быть поделен на 2 типа. Первый предполагает применение полухлористой серы. Механизм вулканизации с использованием данного вещества смотрится аналогичным образом. Заготовку, выполненную из настоящего каучука, располагают в парах данного вещества (S2Cl2) или в ее растворе, выполненный на основе какого-нибудь растворителя. Растворитель обязан отвечать двум требованиям:

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

В основном, в качестве растворителя можно применять сероуглерод, бензин и много прочих. Наличие полухлористой серы в жидкости не даёт каучуку растворяться. Суть данного процесса состоит в насыщении каучука этим химикатом.

Чарльз Гудьир изобрел процесс вулканизации каучука

Продолжительность процесса вулканизации с участием S2Cl2 в результате определяет технические свойства готового изделия, в том числе пластичность и крепость.

Время вулканизации в 2% — м растворе может составлять пару секунд или минут. Если процесс будет затянут по времени, то может случиться так называемая перевулканизация, другими словами заготовки теряют эластичность и становятся очень хрупкими. Навык говорит про то, что при толщине изделия порядка одного миллиметра операцию вулканизации можно проводить пару секунд.

Такая технология вулканизации считается идеальным решением для обработки деталей с тонкой стенкой – трубки, перчатки и др. Но, в данном случае нужно неукоснительно выполнять режимы обработки иначе, лицевой слой деталей может быть вулканизирован больше, чем слои внутри.

По завершении операции вулканизации, полученные детали нужно вымыть или водой, или щелочным раствором.

Есть и второй способ холодной вулканизации. Каучуковые заготовки с тонкой стенкой, помещают в атмосферу, содержательную SO2. Через установленное время, заготовки передвигают в камеру, где закачан H2S (сероводород). Время выдержки заготовок в подобных камерах составляет 15 – 25 минут. Данного периода времени достаточно для окончания вулканизации. Такую технологию успешно используют для обработки клееных швов, что придаёт им большую прочность.

Специализированные каучуки отделывают с использованием искусственных смол, вулканизирование с их применением не выделяется от той, что описана выше.

Горячая вулканизирование

Технология такой вулканизации выглядит так. К отформованной из сырого каучука добавляют некоторое количество серы и специализированных добавок. В основном, объем серы должен лежать в диапазоне 5 – 10% остаточная цифра устанавливается исходя из назначения и твердости будущей детали. Помимо серы, добавляют говоря иначе роговой каучук (эбонит), содержащий 20 – 50% серы. На другом шаге происходит формование заготовок из полученного материала и их нагрев, т.е. вулканизирование.

Нагрев проводят разными методами. Заготовки помещают в железные формы или закатывают в ткань. Полученные конструкции кладут в печь разогретую до 130 – 140 градусов по Цельсию. В целях увеличения эффективности вулканизации в печи может быть создано лишнее давление.

После вулканизации каучука

Сформированные заготовки могут быть положены в автоклав, в котором находиться перегретый пар перегретый. Либо их помещают в нагреваемый пресс. По существу, такой способ очень популярен в работе.

Свойства каучука прошедшего вулканизацию зависят от большинства условий. Собственно поэтому вулканизацию относят к очень сложным операциям, используемым в изготовлении резины. Более того, очень важную роль играет и качество сырья и метод его подготовительной обработки. Нельзя забыть и об объеме добавляемой серы, температуры, длительность и метод вулканизации. В конце концов, на свойства готового продукта оказывает и наличие примесей различного происхождения. На самом деле наличие многих примесей дает возможность сделать правильную вулканизацию.

В наше время в резиновой промышленности начали применять ускорители. Эти вещества добавленные в каучуковую смесь ускоряют протекающие процессы, уменьшают затраты на энергию, проще говоря эти добавки улучшают обработку заготовки.

При выполнении горячей вулканизации на воздухе нужно присутствие свинцовой окиси, стоит еще сказать что может понадобится присутствие свинцовых солей в купе с органическими кислотами или с соединениями которые содержат кислотные гидроокислы.

В качестве ускорителей используют подобные вещества как:

• тиурамидсульфид;
• ксантогенаты;
• меркаптобензотиазол.

Вулканизирование, проводимая под влиянием пара перегретого может значительно уменьшиться если применять такие химические вещества, как щелочи: Са(ОН)2, MgO, NaOH, КОН, или соли Na2CО3, Na2CS3. Более того, ускорению процессов помогут соли калия.

Есть и органические ускорители, это амина, и целая группа соединений, которые не входят в какую-либо группу. К примеру, это производные от подобных веществ как амины, нашатырный спирт и много прочих.

На производстве очень часто используют дифенилгуанидин, гексаметилентетрамин и остальные. Бывают ситуации, когда для усиления активности ускорителей применяют окись цинка.

Помимо добавок и ускорителей главную роль играет и внешняя среда. Например, наличие атмосферного воздуха создаёт плохие условия для проведения вулканизации при обычном давлении. Помимо воздуха, негативное влияние оказывают угольный ангидрид и азот. Между тем, нашатырный спирт или сероводород оказывают положительной влияние на процесс вулканизации.

Процедура вулканизации придаёт каучуку обновленные свойства и модифицирует существующие. В особенности, становиться лучше его пластичность и др. контролировать процесс вулканизации можно контролировать, регулярно замеряя изменяемые свойства. В основном, чтобы это сделать применяют обозначение усилия на разрыв и растяжение на разрыв. Но эти метод контроля не выделяются точностью и его не используют.

Резина как продукт вулканизации каучука

Техническая резина – это композиционный материал, который содержит в собственном составе до 20 элементов, которые обеспечивают разные свойства данного материала. Резину получают путем вулканизации каучука. Как выше отмечалось, в процессе вулканизации происходит образование полимерных молекул, обеспечивающие свойства эксплуатации резины, так обеспечивается большая прочность резины.

Основное отличие резины от большинства остальных материалов тем, что она обладает способностью к эластичным деформациям, которые могут происходить при самых разнообразных температурах, начиная от комнатной и завершая куда более невысокими. Резина существенно превосходит каучук по ряду параметров, к примеру, ее выделяет пластичность и крепость, устойчивость к перепадам температур, действию агрессивных сред и многое иное.

Цемент для вулканизации

Цемент для вулканизации применяют для операции самовулканизации, она может начинаться с 18 градусов и для горячей вулканизации до 150 градусов. Этот цемент не включает в свой состав углеводороды. Есть также цемент типа ОТР, применяемый для нанесения на поверхности с шероховатостью в середине шин, а еще на Вид Топ RAD- и PN-пластыри серии OTR с увеличенным временем засыхания. Использование такого цемента дает возможность добиться длительных эксплуатационных сроков восстановленных шин, используемых на специализированной технике для строительных работ с длительным пробегом.

Технология горячей вулканизации шин собственными руками

Для выполнения горячей вулканизации покрышки или камеры понадобится пресс. Реакция сварки каучука и детали происходит за конкретный временной период. Данное время зависит от размеров ремонтируемого участка. Как показывает опыт, что для устранения повреждения глубиной в 1 мм, при воплощении установленной температуры, потребуется 4 минуты. Другими словами для работ по ремонту дефекта глубиной в 3 мм, придется потратить 12 минут чистого времени. Предварительное время в расчет не принимаем. А между тем выведение вулканизационного устройства в режим, в заисимости от модели занимает порядка 1 часа.

Температура, которая нужна для проведения горячей вулканизации лежит в границах от 140 до 150 градусов по Цельсию. Для достижения такой температуры нет надобности в применении оборудования которое применяется в промышленности. Для ремонта своими руками шин допускается использование домашних электроприборов, например, утюга.

Удаление недостатков автомобильной покрышки или камеры с помощью приспособления для вулканизации – это очень кропотливая операция. У него существует очень много тонкостей и деталей, и по этому рассмотрим важные этапы ремонта.

1. Для обеспечения доступа к месту повреждения нужно покрышку снять с колеса.
2. Почистить рядом с местом повреждения резину. Ее поверхность обязана стать шероховатой.
3. С использованием сжатого воздуха обдуть отделаное место. Корд, появившийся наружу стоит убрать, его можно откусить кусачками. Резина должна быть отделана специализированным составом для обезжиривания. Обработка должна быть проведена с обеих сторон, с наружной стороны и внутри.
4. Изнутри, на место повреждения должна быть уложена заблаговременно подготовленная в размер заплатка. Укладывание начинают со стороны борта покрышки в сторону центра.
5. Снаружи на место повреждения следует уложить куски сырой резины, нарезанные на кусочки по 10 – 15 мм, заранее их нужно прогреть на плите.
6. Уложенный каучук нужно прижать и разровнять по поверхности шины. При этом необходимо наблюдать за тем, что бы слой сырой резины был выше поверхности для работы камеры на 3 – 5 мм.
7. Через пару минут, с применение УШМ (болгарка), следует снять слой наложенной сырой резины. В случае если оголенная поверхность рыхлая, другими словами в ней находится воздух, всю нанесённую резину требуется убрать и операцию нанесения каучука повторить. Если в ремонтном слое нет воздуха, другими словами, поверхность ровная и не имеет пор, ремонтируемую деталь, можно отправлять под разогретый до вышеуказанной температуры.
8. Для точного расположения шины на прессе есть смысл пометить центр проблемного места мелом. Для устранения прилипания нагретых пластин к резине, между ними нужно провести плотную бумагу.

Вулканизатор собственными руками

Любое устройство для горячей вулканизации должно содержать два компонента:

Для самостоятельного изготовления вулканизатора могут понадобиться:

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

Вулканизатор, который сделан собственными руками, нужно оборудовать его регулятором, который сможет его выключить по достижении рабочей температуры (140-150 градусов по Цельсию). Для хорошего прижима можно применять обычную струбцину.

Если вы нашли погрешность, пожалуйста, выдилите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.