MT_1_20_17

 MT_1_20_17

 

01.11.2022

Тема № 6  Взуттєва гума . 

Урок № 17  Процес вулканізації гуми. 

Вулканіза́ція — процес перетворення сирого каучуку на гуму шляхом нагрівання його з сіркою. Цей процес був розроблений американським винахідником Чарлзом Гуд'їром 1844 року.

Срий каучук має низьку міцність і дуже липкий, особливо при нагріванні, а на морозі стає твердим і ламким. Тому для виготовлення різних виробів у сирому вигляді каучук непридатний. Свої цінні властивості каучук набуває при вулканізації, тобто при нагріванні з сіркою. Вулканізований каучук називають гумою.

При процесі вулканізації з каучуку, сірки і наповнювача (переважно сажі) виготовляють суміш, якою наповнюють відповідні форми і під тиском нагрівають. При 145—160°С каучук взаємодіє з сіркою і його молекули зв'язуються між собою атомами сірки. Частково вони зв'язуються між собою і безпосередньо. Зв'язок між ними здійснюється за рахунок вільних валентностей, які виникають при розриві подвійних зв'язків.

Вміст сірки у вулканізованому каучуку становить 1—3 %. Вулканізований каучук значно більш еластичний і міцний, ніж сирий. Сирий каучук розчиняється в органічних розчинниках, зокрема в бензині (каучуковий клей), а вулканізований не розчиняється, а лише набухає.

Вулканізація – це процес хімічної взаємодії сірки з каучуком, різко змінюючий властивості каучуку. Вулканізований каучук (гума), має більш високу міцність, твердість, еластичність, стійкість до розчинів, ніж невулканізований (сирий ) каучук.

Вулканізація проходить при визначеній температурі. Для одержання виробів або пластин потрібно нагріти сиру гумову суміш в прес-формі , яка знаходиться під тиском.

Вулканізація здійснюється вулканізуючою речовиною (як правило, сіркою) в присутності прискорювачів і активаторів. В процесі нагрівання гумової суміші при розкладанні прискорювачів утворюється активна сіль цинку, що приєднує до себе вільну сіру. При подальшому нагріванні сіра відщеплюється , переходить в більш активну форму і утворює просторові поперечні зв`язки між ланцюгами молекул каучуку. Це забезпечує високу міцність , еластичність і термостійкість гуми.

Сіра – порошок жовтого кольору , який плавиться при температурі 114,9 градусів С. Для прискорення вулканізації і покращення якості гуми в суміш вводять прискорювачі і активатори.  Найбільш часто в якості прискорювачів вулканізації застосовують порошкові речовини : тиурам, каптакс, альтакс, дефенілгуанідин. В якості активатора використовують оксид цинку.

Уретанові каучуки вулканізують сірою , а також пероксидами, смолами, ізоционатами.

Наповнювачі .Наповнювачі представляють собою порошки. Заміні частини каучуку в суміші наповнювача значно здешевлює гуму. Деякі  наповнювачі , крім того , придають гумі краще механічні властивості. Такі наповнювачі називають активними в відмінність від неактивних, тільки здешевлює гуму.

В якості активних наповнювачів чорних гум використовують різні види технічного вуглецю (ламповий, канальний, пічний), а кольорових гум – різні види білої сажі (аеросил, ультрасил і БС – колоїдну кремнієву кислоту).

Степінь активності наповнювача залежить від хімічної активності поверхні його частинок , їх розмірів і форми. Для кожного каучука і наповнювача існують визначені співвідношення в суміші, при яких наповнювачі забезпечують найбільшу степінь посилення каучуку.

Необхідно відмітити , що один і той же наповнювач може бути дуже активним по відношенню до одного каучуку і малоактивним до другого. Із неактивних наповнювачів найбільш часто  застосовують каолін, крейду, тальк і інші. При виготовленні шкіроподібних гум в суміш вводять целюлозні , віскозні або шкіряні волокна.

Пом`якшувачі . Забезпечують рівномірність розподілу частин сипучих інградієнтів в гумовій суміші, підвищують її м`якість і пластичність. Із рідких продуктів в якості пом’якшував частіше всього використовують вазелінове і веретенне масло , із твердих – стеарин, каніфоль, рубракс, кумаронову смолу.

Кількість введених в суміш пом`якшувачів залежить від назви гуми. Велика кількість пом`якшувачів різко знижує міцність і твердість гуми , ускладнює приклеювання гуми через погіршення змочуваності її поверхні клеями.

Регенерат. Це продукт переробки бувших у вживанні або бракованих гумових виробів. Після обробки органічними розчинами гумова крихта , одержана подрібненням відходів і бракових виробів , нагрівається. Відбувається девулканізація каучуку, що полягає в розрушенні сульфідних зв`язків , і утворюється м`який пластичний продукт. 

Регенерат вводять в гумову суміш для часткової заміни сирого каучуку.

Антистарителі .Водять в гумову суміш для попередження старінні виробів . Старіння гуми проходить в процесі зберігання і експлуатації під дією підвищених і низьких температур кислороду і озону повітря і т п. Старіння проявляється у втраті гумової міцності і еластичності , прояв липучості і сірого нальоту на поверхні.

В якості антистарителів звичайно застосовують аміни ( наприклад неозон Д), зв`язуючий вільний кисень і перешкоджаючі утворенню кисневих містків між ланцюгами полімерів, збільшуючих міцність гуми. В більшість каучуків  ще при синтезі вводять антистарителі , що виключає необхідність їх додавання в процесі виготовлення гумових сумішів.

Пароутворювачі. Для одержання пористих гум в суміш вводять пароутворювачі – порошкові речовини, що розкладаються при нагріванні з виділенням газів , спінюючих  гумову суміш. Наступна вулканізація фіксує утворені пори. Найбільш часто для виробнмцтва взуттєвих гум застосовують органічні пароутворювачі марок ЧХЗ-21, ЧХЗ-57, хемпор і т.д. Вони розкладаються при температурі 110-120 градусів С з виділенням біля 200см кубічних газів (в основному азоту) на 1 г пароутворювача.

Пигменти та барвники. Чорний колір гуми забезпечується сажею. Для одержання кольорових гум в сусіш вводять пигменти та барвники.  Красящі речовини, розчинні в каучуку , називають фарбниками, а нерозчинні – пигментами.

Звичайно в кольорові гуми , добавляють пигменти , які являються наповнювачами і придають колір виробам. Частіше всього застосовують мінеральні пигменти: цинкові і титанові білила (оксид цинку і оксид титану), редоксайт (оксид заліза) , литопон і т.п. Із органічних пігментів відомий лак-оранж, який використовується для одержання гум коричневого кольору.

Крім названих основних груп речовин в гумову суміш  в окремих випадках вводять речовини , підвищуючі твердість і міцність (поліетилен, полістирол), знищуючи запах (дезадоранти) , роблячі гуму електропроводною (ацетиленову сажу).

Домашнє завдання: Зробити конспект. Вивчити процес вулканізації гуми.

Література: Б.Я.Краснов «Материаловедение обувного и кожгалантерейного производства» стор.86-89.