Kiedy wynaleziono gumę? Historia opon

Historia odkrycia wulkanizacji gumy przez Charlesa Goodyeara to jedna z najbardziej zawiłych i niezrozumiałych historii. Nie posiadał niezbędnej wiedzy i przeszkolenia. Stawiał czoła trudnościom, którym każdy inny by się poddał. Często nawet nie wiedział, czego szuka. Dochodzenia wprowadziły Goodyeara w gęsty gąszcz chemii organicznej. Chemia organiczna była wówczas jeszcze w modzie. Nikt nie wiedział więcej o gumie czy chemii „kauczuku” niż Goodyear, a on nie wiedział absolutnie nic. Goodyear po prostu uwierzył w swoją szczęśliwą gwiazdę. W 1735 roku ekspedycja francuskich astronomów znalazła w Peru drzewo wydzielające specjalny sok, czyli żywicę, która w swoim naturalnym stanie była bezbarwna i miała właściwość twardnienia pod wpływem promieni słonecznych. Tubylcy wykonywali z żywicy różne przedmioty: buty, naczynia itp.

Francuzi przywieźli tę substancję do domu i wprowadzili do Europy elastyczną gumę, która początkowo wzbudziła zainteresowanie jedynie jako ciekawostka. Joseph Priestley napisał do przyjaciela, że ​​używał go do usuwania błędów w rękopisie. W czystej postaci substancja ta miała następujące właściwości: po podgrzaniu stawała się miękka i lepka, a w niskich temperaturach twardniała jak kamień.Pierwsza fabryka gumy została otwarta w Wiedniu w 1811 roku. Do 1820 roku Francuzi nauczyli się robić szelki i podwiązki z gumowych nici utkanych z bawełny. W Anglii Mackintosh wpadł na pomysł umieszczenia cienkiej warstwy gumy pomiędzy dwoma kawałkami materiału i zrobienia wodoodpornych płaszczy, które podczas zimowego deszczu stały się twarde jak zbroja; latem trzeba było je przechowywać w piwnicy. Mniej więcej w tym samym czasie kapitan morski przywiózł do Stanów Zjednoczonych pięćset par twardych indyjskich butów. Zaczęto go nosić w deszczową pogodę na zwykłych butach. Te gumowe buty były bardzo niezgrabne, ale mimo to cieszyły się dużym zainteresowaniem wśród Amerykanów. W Ameryce sprzedawano ich do pół miliona par rocznie po cenie pięciu dolarów za parę, mimo że te „ochrony na buty” były kruche.

Goodyear zaczął eksperymentować z brazylijską elastyczną żywicą, wytwarzając w domu cienkie folie za pomocą wałka do ciasta. Mieszał surową żywicę ze wszystkim, co wpadło mu w ręce – solą, pieprzem, cukrem, piaskiem, olejem rycynowym, a nawet zupą – dochodząc do chwalebnego logicznego wniosku, że prędzej czy później spróbuje wszystkiego na ziemi i w końcu natknie się na udaną kombinację. . . Mieszkaniec New Haven, Ralph Steele, pożyczył Goodyearowi pieniądze i otworzył dla nich sklep. Na półkach wisiały setki par kaloszy. Ale już pierwszego upalnego dnia stopiły się i zamieniły w śmierdzący bałagan.

Do tej pory Goodyear stosował jako bazę mieszankę Mackintosha: elastyczną żywicę w terpentynie. Przyszło mu do głowy, że lepkość tej mieszaniny wynika z obecności terpentyny. Kupił partię żywicy gumowej i obmyślił całą serię eksperymentów. Zanim jednak zdążył je rozpocząć, jeden z jego popleczników zakleił dziurę w spodniach kawałkiem gumy. Czekając, aż guma stwardnieje, usiadł. Gudiyr przybył na czas i musiał odciąć mężczyźnie spodnie...

Goodyear zamknął swój sklep i zaczął eksperymentować, mieszając wiele substancji z żywicą kauczukową: leszczynę, ser, atrament, a wszystko to nie było dobre, z wyjątkiem tlenku magnezu. Kiedy zmieszał funt tlenku magnezu z funtem żywicy kauczukowej, w rezultacie powstał materiał bielszy niż żywica kauczukowa, a jednocześnie elastyczny i mocny jak skóra. Robił z niej okładki do książek, okładki na fortepiany, pokazywał je publiczności, spotkał się z serdeczną aprobatą, śmiał się z radości – a miesiąc później był przekonany, że znów poniósł całkowitą porażkę. Następnie sprzedał dom, zabrał żonę i dzieci na wieś i udał się do Nowego Jorku w poszukiwaniu wsparcia i pomocy finansowej. W Nowym Jorku poznał dwóch przyjaciół. Jeden dał mu pokój na Gold Street jako laboratorium.

Na kolejnym etapie poszukiwań Goodyear porzucił magnezję. „Czyste wapno palone – oto rozwiązanie problemu” – pomyślał. Jednak czyste wapno palone nie było rozwiązaniem – zniszczyło żywicę kauczukową.

Goodijr lubił malować kolorowymi wzorami produkty z otrzymanych materiałów; raz spróbował farby w kolorze brązu. Ale nie spodobał mu się kolor brązu i usunął farbę wodą królewską. Kropla kwasu na gumie odbarwiła materiał tak bardzo, że Goodyear natychmiast wyrzucił próbkę. Widok spalonego miejsca nie wyszedł mu z głowy, a kilka dni później znalazł porzucony kalosz… W miejscu, gdzie spadła kropla kwasu, zniknęła lepkość, która dręczyła Goodyeara.

Woda królewska używana przez Goodyeara to nic innego jak kwas azotowy z dodatkiem kwasu siarkowego. Goodyear tak mało wiedział o chemii, że wydawało mu się, że ma do czynienia z czystym kwasem azotowym. Poddał kilka warstw gumy obróbce parowej mieszaniny kwasów. Wynik przekroczył wszystkie jego dotychczasowe osiągnięcia i złożył wniosek o patent. Wynajął starą fabrykę gumy na Staten Island, założył sklep na Broadwayu i przygotowywał się do rozpoczęcia masowej produkcji, gdy wybuchł drugi kryzys gospodarczy, który dotknął klientów Goodyeara. Po ciężkiej pracy Goodyear zdecydował się wyjechać z rodziną na wakacje. Podczas jego dwutygodniowej nieobecności pogoda była gorąca. Kiedy Goodyear wrócił, zdał sobie sprawę, że fortuna znów go opuściła: sto pięćdziesiąt worków pocztowych stopiło się w upale. Powierzchnia worków przetrwała, co świadczyło o tym, że guma na wierzchu rzeczywiście została „utwardzona”, natomiast wewnętrzne warstwy tkaniny, do których nie dotarły opary kwasu, stały się lepkie. Umowa z rządem została zlikwidowana; Klienci zaczęli zwracać inne towary. W przededniu tej nowej porażki Goodyear przyjął na swojego asystenta Nathaniela M. Haywarda, brygadzistę z fabryki Roxberry. Hayward wymyślił także własną metodę „utwardzania” gumy, która polegała na tym, że elastyczną żywicę zmieszano z kruszoną siarką, a następnie mieszaninę wysuszono na słońcu. Metodę tę nazwał „solaryzacją”. Pomysł solaryzacji przyszedł Haywardowi we śnie. Ku zaskoczeniu Goodyeara guma Haywarda miała te same właściwości, co ta, którą sam wykonał. Nie miał pojęcia, że ​​to w zasadzie ta sama guma, bo w obu przypadkach użyto siarki.Goodyear miał szwagra w Woburn, do którego przeprowadził się z rodziną jako biedny krewny. To właśnie tej zimy Goodyear odkrył zjawisko znane obecnie jako wulkanizacja.

„Z zaskoczeniem zauważyłem, że próbka gumy, pozostawiona przypadkowo przez nagrzany piec, była zwęglona jak skóra. Próbowałem zwrócić uwagę obecnych na to niezwykłe zjawisko... bo zwykle elastyczna żywica topi się w wysokich temperaturach, ale nikt oprócz mnie nie widział niczego niezwykłego w tym, że kawałek gumy został zwęglony... Jednak ja. .. doszedł do wniosku, że gdyby można było zatrzymać proces zwęglania w odpowiednim momencie, uchroniłoby to mieszankę przed lepkością. Po dalszych eksperymentach przeprowadzonych w wysokiej temperaturze utwierdziłem się w przekonaniu, że mój wniosek był słuszny... i co niezwykle ważne, wzdłuż krawędzi zwęglonego obszaru utworzył się pasek wolnej od zwęglenia i całkowicie „utwardzonej gumy”.

, moduł sprężystości przy małych odkształceniach E=1–10 MPa, współczynnik Poissona μ=0,4–0,5; współczynnik modułu mi i moduł ścinania G : E = 3G (\ displaystyle E = 3G).

Wykorzystuje się go do produkcji opon do różnych pojazdów, uszczelek, węży, przenośników taśmowych, artykułów medycznych, gospodarstwa domowego, higienicznych itp.

Fabuła

Historia kauczuku rozpoczyna się wraz z odkryciem kontynentu amerykańskiego. Od czasów starożytnych rdzenna ludność Ameryki Środkowej i Południowej zbierała sok mleczny z tzw. drzewa kauczukowe (hevea), otrzymały kauczuk. Kolumb zauważył również, że ciężkie, monolityczne piłki z czarnej elastycznej masy, używane w zabawach Indian, odbijają się znacznie lepiej niż znane Europejczykom skórzane piłki. Oprócz piłek gumę stosowano w życiu codziennym: lepiąc naczynia, zaklejając spód ciasta, tworząc wodoodporne „pończoszki” (choć metoda była dość bolesna: nogi smarowano masą gumową i trzymano nad ogniem, w wyniku czego wodoodporna powłoka); gumę stosowano również jako klej: za jej pomocą Indianie przyklejali pióra do ciała w celu dekoracji. Jednak wiadomość Kolumba o nieznanej substancji o niezwykłych właściwościach przeszła w Europie niezauważona, choć pewne jest, że konkwistadorzy i pierwsi osadnicy Nowego Świata powszechnie używali kauczuku.

Pojawienie się w Europie

Europa naprawdę zapoznała się z gumą w 1738 roku, kiedy podróżnik S. Kodamine, który wrócił z Ameryki, podarował Francuskiej Akademii Nauk próbki gumy i pokazał, jak ją uzyskać. Początkowo guma nie znalazła praktycznego zastosowania w Europie.

Pierwsza aplikacja

Pierwszym i jedynym zastosowaniem przez około 80 lat była produkcja gumek do wymazywania śladów ołówka na papierze. Wąskie zastosowanie gumy wynikało z suszenia i twardnienia gumy.

Wodoodporna tkanina

gorączka gumowa

Rozwijająca się inżynieria mechaniczna i elektryczna, a później przemysł motoryzacyjny, zużywały coraz więcej gumy. Wymagało to coraz większej ilości surowców. W związku ze wzrostem popytu w Ameryce Południowej zaczęły pojawiać się i szybko rozwijać ogromne plantacje roślin kauczukowych, uprawiając te rośliny w monokulturze. Później centrum uprawy kauczuku przeniosło się do Indonezji i Cejlonu.

Przemysł oponiarski i gumowy w przedrewolucyjnej Rosji

Produkcja opon samochodowych, wyrobów gumowych i obuwia gumowego w przedrewolucyjnej Rosji koncentrowała się głównie w trzech miastach: Petersburgu – „Trójkąt” (obecnie „Czerwony Trójkąt”), w Rydze – „Odkrywca” i „Rosja” oraz w Moskwa - „Bogatyr” (później „Czerwony Bogatyr”), „Wulkan” (obecnie „Alphaplastic”).

Produkcja kauczuków syntetycznych

Kiedy kauczuk zaczął być powszechnie stosowany i naturalne źródła kauczuku nie były w stanie pokryć zwiększonego zapotrzebowania, stało się jasne, że konieczne jest znalezienie zastępstwa dla bazy surowcowej w postaci plantacji kauczuku. Problem pogłębiał fakt, że plantacje były monopolem kilku krajów (głównym z nich była Wielka Brytania), ponadto surowce były dość drogie ze względu na pracochłonność uprawy roślin kauczukowych i zbierania kauczuku oraz wysokie koszty transportu.

Poszukiwanie surowców alternatywnych przebiegało dwojako:

• Poszukaj roślin kauczukowych, które można uprawiać w klimacie subtropikalnym i umiarkowanym. W USA inicjatorami tego trendu byli Thomas Edison i Henry Ford. W Rosji i ZSRR Mikołaj Wawiłow pracował nad tym problemem.
• Produkcja kauczuków syntetycznych z surowców nieroślinnych. Początek tego kierunku dały eksperymenty Michaela Faradaya dotyczące badania składu chemicznego i struktury gumy. W 1878 roku Gustave Bouchard odkrył przemianę izoprenu w gumowatą masę. W 1910 roku Iwan Kondakow odkrył reakcję polimeryzacji dimetylobutadienu.

Produkcja kauczuku syntetycznego zaczęła się intensywnie rozwijać w ZSRR, który stał się pionierem w tej dziedzinie. Było to spowodowane dotkliwym niedoborem kauczuku dla intensywnie rozwijającego się przemysłu, brakiem efektywnych fabryk kauczuku naturalnego w ZSRR oraz ograniczoną podażą kauczuku z zagranicy. Problem uruchomienia na dużą skalę przemysłowej produkcji kauczuku syntetycznego został pomyślnie rozwiązany, pomimo sceptycyzmu części zagranicznych ekspertów [ ] (najsłynniejszym z nich jest Edison).

Aplikacja

Guma wykorzystywana jest do produkcji opon samochodowych, motocyklowych i rowerowych, wyrobów gumowych - są to taśmy przenośnikowe, pasy napędowe, węże ciśnieniowe i ciśnieniowo-ssące, wyroby durite, płyty techniczne, pierścienie gumowe różnych uszczelek, wibroizolatory i tłumiki drgań a także gumowe wykładziny podłogowe i buty gumowe np. botki, kalosze.

Produkcja wyrobów gumowych

Tkaniny gumowane produkowane są z tkanin lnianych, bawełnianych lub syntetycznych impregnowanych klejem kauczukowym (specjalna mieszanka gumowa rozpuszczona w benzynie, benzenie lub innym odpowiednim lotnym rozpuszczalniku organicznym). Po odparowaniu rozpuszczalnika otrzymuje się gumowaną tkaninę.

Aby otrzymać rurki gumowe i uszczelki o różnych profilach, surowa guma przepuszczana jest przez maszynę strzykawkową, w której przez głowicę profilującą przetłacza się podgrzaną (do 100-110°) mieszaninę. Rezultatem jest profil lub rura, która jest następnie wulkanizowana albo w ciśnieniowym autoklawie wulkanizacyjnym, albo w „rurze” wulkanizacyjnej pod normalnym ciśnieniem w środowisku krążącego gorącego powietrza lub w stopionej soli.

Produkcja tulejek durite - węży gumowych wzmocnionych włóknem lub oplotem drucianym polega na wycinaniu pasków z kalandrowanej mieszanki gumowej i nakładaniu ich na metalowy trzpień, którego średnica zewnętrzna jest równa średnicy wewnętrznej produkowanej tulei . Krawędzie pasków smaruje się klejem gumowym i zwija wałkiem, następnie nakłada się jedną lub więcej par warstw tkaniny lub oplata metalowym drutem i smaruje klejem gumowym, a na wierzch nakłada się kolejną warstwę gumy. Następnie zmontowany przedmiot bandażuje się zwilżonym bandażem i wulkanizuje w autoklawie.

Produkcja opon

kamery samochodowe wykonane z rurek gumowych, wytłaczanych lub klejonych wzdłuż komory. Istnieją dwa sposoby wykonywania komór: kształtowe i trzpieniowe. Komory trzpieni są wulkanizowane na trzpieniach metalowych lub zakrzywionych. Komory te posiadają jedno lub dwa złącza poprzeczne. Po zadokowaniu komory poddawane są wulkanizacji na styku. W metodzie formowej komory wulkanizowane są w indywidualnych wulkanizatorach wyposażonych w automatyczny regulator temperatury. Po wytworzeniu, aby uniknąć sklejania ścian, do komory wprowadza się mielony talk.

Opony samochodowe montowane na specjalnych maszynach z kilku warstw specjalnej tkaniny (sznurka), pokrytej warstwą gumy. Osnowa tkaniny, czyli szkielet opony, jest starannie zwijana, a krawędzie warstw tkaniny owijane. Na zewnątrz osnowa pokryta jest dwiema warstwami stalowego przerywacza kordu, następnie w części tocznej pokryta jest grubą warstwą gumy, zwaną bieżnikiem, a cieńszą warstwą gumy nakłada się na ścianki boczne. Tak zmontowaną oponę (opona zielona) poddajemy wulkanizacji. Przed wulkanizacją na wnętrze surowej opony (lakierowanej) nakładany jest antyadhezyjny specjalny smar antyadhezyjny, aby zapobiec przyklejaniu się do membrany pompującej i lepiej przesuwać membranę w wewnętrznej wnęce opony podczas formowania.

Magazynowanie wyrobów gumowych

Szafy na wyroby gumowe powinny mieć szczelnie zamykające się drzwi i gładką powierzchnię wewnętrzną. Wiązki, sondy przechowywane są w stanie zawieszonym na zdejmowanych wieszakach umieszczonych pod pokrywą szafki. Gumowe podkładki grzewcze, koła nad głową, okłady z lodu przechowuje się lekko napompowane. Zdejmowane gumowe części urządzeń należy przechowywać oddzielnie. Cewniki elastyczne, rękawiczki, bougie, bandaże gumowe, opuszki palców przechowywane są w szczelnie zamkniętych pudełkach, posypanych ziemią

Wynalazca Opowiadanie: Charles Goodyear
Kraj: Stany Zjednoczone
Czas wynalazku: 1839

Nawet hiszpańscy konkwistadorzy przywieźli wspaniałe produkty z Ameryki Południowej (elastyczne piłki, wodoodporne buty). Indianie robili je z zamrożonego mlecznego soku hevea. Zrobiono to prosto. Na przykład, aby zrobić kulę, pokrywali okrągły przedmiot warstwą po warstwie sokiem w miarę jego krzepnięcia. Po uzyskaniu dostatecznie grubej warstwy formę usunięto. W podobny sposób wykonano również buty wodoodporne, a ich własne stopy służyły jako klocek. Brazylijczycy nazywali ten materiał „cauchou” („kau” – drewno, „ucz się” – płacz), a obecnie znany jest jako guma.

Poważną uwagę poświęcono gumie dopiero po tym, jak francuski inżynier z Cayenne, Francois Freycinet, dostarczył gumę, produkty z niej i opis do Paryskiej Akademii Nauk z Ameryki Południowej. sposoby na jego wydobycie. Jego notatka i próbki wpadły w ręce odkrywcy Charlesa Marie de la Condamine, który wykorzystał próbki do ochrony swoich narzędzi przed deszczem. W 1751 r. Condamine doniósł o notatce F. Freycineta skierowanej do paryskiej Akademii Nauk.

Przez długi czas gumę wykorzystywano głównie do produkcji miękkich zabawek, starano się pokrywać nią buty, aby były wodoodporne. Próbowano także użyć gumy do opon wagonów, ale materiał był bardzo miękki i łatwo ścierał się o nawierzchnię. Ponadto w upale stał się lepki, a na zimno - kruchy.

Angielski chemik i wynalazca Charles Mackintosh (1766-1843) znalazł nowe zastosowanie gumy. Z dwóch warstw materii związanej roztworem gumy w węglowodorach naftowych wykonał płaszcz przeciwdeszczowy i zaczął produkować płaszcze wodoodporne, nazwane później jego imieniem. W 1823 C. Mackintosha otrzymał patent na ten wynalazek. Jednak nawet komputery Mac pogarszały się w wysokich i niskich temperaturach, więc przemysł gumowy przeżył okres upadku.

Wielu badaczy próbowało wyeliminować wady gumy, zachowując jednocześnie jej zalety, ale bezskutecznie. Wreszcie udało się to amerykańskiemu wynalazcy Charlesowi Goodyearowi.

Charles Goodyear (29 grudnia 1800 - 1 lipca 1860) urodził się w New Haven w stanie Connecticut. W młodości dzielił swój czas pomiędzy sklep, fabrykę i gospodarstwo rolne ojca, który między innymi sprzedawał swoje wynalazki. W 1826 roku Karol i jego ojciec zorganizowali w Filadelfii pierwszy amerykański specjalistyczny sklep z artykułami żelaznymi, biznes zakończył się niepowodzeniem: w 1830 roku firma zbankrutowała.

Energiczny młody człowiek zajął się inwencją. W 1834 roku w nowojorskiej witrynie sklepowej zainteresował się wyrobami gumowymi. Dowiedziawszy się, że należy poprawić stabilność termiczną tego obiecującego materiału, Goodyear po serii eksperymentów zasugerował dodanie do gumy tlenków magnezu i wapnia. Zaczął robić buty z powstałej „gumowo-elastycznej”, ale przy silnym mrozie zachowywała się nie lepiej niż zwykła guma.

W 1836 roku wynalazca nauczył się przetwarzać gumę za pomocą kwasu azotowego, bizmutu i azotanów miedzi i otrzymał patent 17 czerwca 1837 roku, a następnie założył fabrykę w Nowym Jorku. Jednak sprawy nie szły dobrze. Goodyear kontynuował eksperymenty. W 1838 roku uzyskał patent Haywarda na mieszanie gumy z roztworem siarki.

Jednak dopiero w 1839 roku Goodyear wynalazł metodę nazywaną obecnie wulkanizacją i powszechnie stosowaną na całym świecie. Częściowo stało się to przez przypadek, gdy pozostawiona na nagrzanym piekarniku próbka mieszaniny gumy i siarki nie rozprzestrzeniła się, lecz zamieniła się w twardy, zwęglony materiał, który nazywamy gumą. Wynalazca poświęcił kolejne pięć lat na ciężką pracę nad procesem technologicznym, zanim 15 czerwca 1844 roku pojawił się patent nr 3633. Autor nie mógł jednak czerpać zysków z patentu, gdyż nie miał środków na jego zalegalizowanie.

W 1841 roku Goodyear podarował Anglikowi kilka kawałków gumy. Próbki te, które wpadły w ręce angielskiego chemika T. Hancocka, pomogły mu powtórzyć technologię wulkanizacji i otrzymać brytyjski patent w 1843 roku. Nazwę procesu nazwaną na cześć boga Wulkana zaproponował także angielski wynalazca.

C. Goodyear starał się szeroko rozpowszechnić swój wynalazek, najpierw w USA, potem w Europie, wydał mnóstwo pieniędzy na wystawy w Londynie i Paryżu, których ekspozycja składała się z wyrobów gumowych, aż po strony książki Goodyeara. Wynalazca przyczynił się do rozwoju przemysłu gumowego w Starym i Nowym Świecie, ale sam nie mógł się wzbogacić. Żartował, że można go rozpoznać jako człowieka ubranego całego w gumę i z gumową torebką, nie mającego ani centa. Goodyear zmarł w biedzie, pozostawiając duże długi. Dopiero jego syn, także Karol, który kontynuował dzieło ojca, odniósł sukces w branży gumowej.

W 1846 roku A. Parks zaproponował proces wulkanizacji na zimno przy użyciu chlorku siarki. Wyroby gumowe w temperaturze pokojowej umieszcza się w chlorku siarki rozpuszczonym w dwusiarczku węgla lub w komorze wypełnionej parami chlorku siarki. Proces trwa 1-2 minuty, po czym z produktu usuwane są pozostałości odczynnika. Metodę tę stosuje się do produkcji wyrobów cienkościennych (rękawiczki, zabawki dla dzieci itp.). Produkty otrzymane w procesie wulkanizacji na zimno mają gorsze właściwości niż produkty wulkanizowane na gorąco.

Rozwijający się przemysł potrzebował coraz więcej gumy. Ogromne plantacje hevea rosły w Ameryce Południowej i Indonezji. Mniej więcej w tym samym czasie przedsiębiorczy Anglik przemycił z Brazylii 70 000 nasion hevea, ale zapuściły one korzenie tylko w jednym miejscu – na Cejlonie, który wówczas należał do Anglii.

Na światowym rynku kauczuku pojawiło się dwóch dużych monopolistów i stało się jasne: kauczuk naturalny jest nieekonomiczny i nieopłacalny, trzeba znaleźć sposób na uzyskanie kauczuku sztucznego. Dalsza historia rozwoju kauczuku to historia badań chemicznych, głównie w rosyjskiej chemii.

W Rosji przemysł gumowy powstał w pierwszej połowie XIX wieku. Przed rewolucją produkcję kauczuku reprezentowały cztery przedsiębiorstwa: „Trójkąt”, „Prowodnik” oraz stosunkowo niewielkie zakłady „Bogatyr” i „Kauchuk”. W 1913 r. zatrudniali 23 000 osób i produkowali głównie obuwie.

Surowce i sprzęt były zagraniczne, zarządzanie techniczne prowadzili cudzoziemcy. Niewiele osób wie, że tajemnicą fabryki Triangle w XIX wieku była produkcja gąbki toaletowej; co dziwne, ten nieskomplikowany przedmiot był najbardziej konkurencyjnym produktem gumowym na rynku światowym. Po rewolucji październikowej przemysł gumowy był dość potężnym przemysłem. Obrano ogólny kurs w kierunku industrializacji, w związku z czym zapotrzebowanie na komponentowe produkty gumowe gwałtownie wzrosło.

Jednak produkcja kauczuku opierała się wyłącznie na imporcie kauczuku naturalnego. Możliwe były dwa rozwiązania problemu. Pierwszym z nich jest poszukiwanie roślin kauczukowych nadających się do hodowli w regionach umiarkowanych. W ZSRR N.I. Wawiłowa, w USA inicjatorami tych prac byli T. Edison i G. Ford.

Drugą opcją jest stworzenie kauczuku syntetycznego. Badania chemiczne składu gumy rozpoczęły się od eksperymentów M. Faradaya w 1826 roku. W 1879 r. A. Bouchard zaobserwował przemianę izoprenu w gumowatą masę i w 1910 r. - I. L. Kondakov podobna przemiana dimetylobutadienu. W 1909 roku Siergiej Wasiljewicz Lebiediew odkrył substancję przypominającą gumę, przygotowaną z diwinylu, bezbarwnego, lotnego gazu. Ale po ciężkiej pracy udało mu się zdobyć tylko 19 gramów.

W Rosji I. I. Ostromyslensky pracował w tym samym kierunku, przeprowadzając eksperymenty w fabryce Bogatyr, w Niemczech - K. Garries, w Anglii - F. Matthews i E. Strakej. Zatem nauka poszła w ślady natury: najpierw trzeba było otrzymać polimer węglowodorów dienowych, a następnie zsyntetyzować z nich gumę.

W 1926 roku rząd radziecki ogłosił ogólnoświatowy konkurs na produkcję sztucznego kauczuku, ponadto postawiono 3 warunki: 1) surowce powinny być tanie; 2) jakość nie gorsza od naturalnej; 3) termin do przedstawienia wyników prac rozwojowych wynosi 2 lata. W maju 1928 roku konkurs ten wygrał S. V. Lebiediew. Jako surowiec używał zwykłych ziemniaków, z których pozyskiwał alkohol, a już z alkoholu – diwinyl. I początkowo z 1 litra alkoholu otrzymywał 5 gramów diwinylu, a dwa lata później - 50 gramów, zmniejszając w ten sposób koszty 10-krotnie.

Ale ten bezwarunkowy przełom nie rozwiązał problemu, bo na przykład do jego wyprodukowania potrzeba było 500 kg ziemniaków. Następnie naukowcy, udoskonalając wynalazek S. V. Lebiediewa, zaczęli wydobywać diwinyl z gazów ziemnych. I już w 1929 roku rząd podjął decyzję o budowie w Leningradzie pilotażowego zakładu produkcji kauczuku syntetycznego z alkoholu metodą Lebiediewa oraz dwóch kolejnych zakładów, które miały testować inne znane metody: B. V. Byzov i grupa naukowców kierowana przez A. L. Klebansky’ego.

15 lutego 1931 roku gazety na całym świecie doniosły, że w ZSRR wyprodukowano pierwszą dużą partię sztucznego kauczuku. Ani Niemcy, ani Anglia nie były wówczas gotowe zaproponować własnego rozwiązania tego problemu przemysłowego.

Co ciekawe, T. Edison w swoim wywiadzie tak ocenił to wydarzenie: „Wiadomość, że Sowieci odnieśli sukces w produkcji kauczuku syntetycznego z ropy naftowej, jest niewiarygodna. Tego nie da się zrobić. Powiedziałbym nawet więcej: cały ten raport jest fałszywy. Opierając się na własnych doświadczeniach i doświadczeniach innych, nie można obecnie powiedzieć, że produkcja kauczuku syntetycznego będzie w ogóle skuteczna. A jednak już w 1932 roku w Jarosławiu powstała pierwsza fabryka kauczuku syntetycznego.

Od 1951 roku rozpoczęto produkcję kauczuku z gazów naftowych i produktów rafinacji ropy naftowej. Przez długi czas sztuczna guma, przewyższająca prawdziwą gumę pod pewnymi wskaźnikami (zakres temperatur, wytrzymałość, odporność chemiczna), była gorsza pod jednym względem - pod względem elastyczności (co jest bardzo ważne na przykład w przypadku opon samochodowych i lotniczych), ale to problem również został rozwiązany.

Tak więc zarówno naturalny dar - drzewo hevea, jak i szereg wypadków, a także długa, żmudna praca naukowców uczyniły gumę jednym z najbardziej niezbędnych i wszechstronnych materiałów, na które istnieje zapotrzebowanie każdego dnia, w różnych sytuacjach, w różnych obszary działalności człowieka.

), którego podstawą (zwykle 20-60% wag.) są gumy. Dr. składniki mieszanek gumowych - środki wulkanizujące, przyspieszacze i aktywatory wulkanizacji (patrz Wulkanizacja), wypełniacze, środki przeciwstarzeniowe, plastyfikatory (zmiękczacze). W skład mieszanek mogą wchodzić również regeneraty (plastikowy produkt do regeneracji gumy zdolny do ponownej wulkanizacji), opóźniacze przypalania, modyfikatory, barwniki, porofory, środki zmniejszające palność, substancje zapachowe i inne składniki, których łączna liczba może sięgać 20 i więcej. Wybór gumy i skład mieszanki gumowej zależy od przeznaczenia, warunków pracy i technologii. wymagania produktowe, technologia produkcji, ekonomiczne. i inne kwestie (patrz Kauczuk naturalny, Kauczuk syntetyczny).

Technologia produkcji wyrobów gumowych obejmuje mieszanie gumy ze składnikami w mieszalnikach lub na walcach, wytwarzanie półproduktów (profile wtryskiwane, arkusze kalandrowane, tkaniny gumowane, sznury itp.), cięcie i cięcie półproduktów, montaż półwyrobów dla produktów o złożonej konstrukcji lub konfiguracji przy użyciu specjalnych urządzeń do montażu i wulkanizacji wyrobów w urządzeniach okresowych. (prasy, kotły, autoklawy, kształtowniki, wulkanizatory itp.) lub pracy ciągłej (tunele, bębny i inne wulkanizatory). Jednocześnie wykorzystuje się dużą plastyczność mieszanek gumowych, dzięki czemu nadawany jest im kształt przyszłego produktu, który zostaje utrwalony w wyniku wulkanizacji. Szeroko stosowane formowanie w wulkanizatach. tłoczenie i formowanie wtryskowe, w którym formowanie i wulkanizacja produktów są łączone w jednej operacji. Obiecujące jest zastosowanie sproszkowanych kauczuków i mieszanek oraz produkcja kauczuków formowanych metodami formowania w płynie z kompozycji na bazie ciekłych kauczuków. Podczas wulkanizacji mieszanin zawierających 30-50% wagowych S w przeliczeniu na kauczuk otrzymuje się ebonity.

Nieruchomości. Kauczuk można rozpatrywać jako usieciowany układ koloidalny, w którym kauczuk jest ośrodkiem dyspersyjnym, a fazą rozproszoną są wypełniacze. Najważniejszą właściwością gumy jest wysoka elastyczność, czyli zdolność do dużych odwracalnych odkształceń w szerokim zakresie t-r (patrz Stan wysoce elastyczny).

R Kauczuk łączy w sobie właściwości ciał stałych (elastyczność, stabilność kształtu), cieczy (amorficzna, duża odkształcalność przy niskim ściskaniu objętościowym) i gazów (wzrost sprężystości sieci wulkanizacyjnych wraz ze wzrostem t-ry, entropijnego charakteru sprężystości).

R Guma jest stosunkowo miękkim, prawie nieściśliwym materiałem. O kompleksie jego właściwości decyduje przede wszystkim rodzaj gumy (patrz tabela 1); cv-va może znacząco się zmienićbyć stosowany przy łączeniu rozkładu gumy. typów lub ich modyfikacji.

Moduł sprężystości rozkładu gumy. typy przy małych odkształceniach wynoszą 1-10 MPa, czyli o 4-5 rzędów wielkości mniej niż w przypadku stali; współczynnik Pausson jest bliski 0,5. Właściwości elastyczne gumy są nieliniowe i charakteryzują się wyraźną relaksacją. charakter: zależy od trybu obciążenia, wielkości, czasu, prędkości (lub częstotliwości), powtarzalności odkształceń i t-ry. Odkształcenie odwracalnego rozciągania gumy może osiągnąć 500-1000%.

Niżej granica zakresu temperatur wysokiej elastyczności gumy wynika z Ch. przyr. t-roj zeszklenia kauczuków, a dla krystalizacji kauczuków zależy również od t-ry i szybkości krystalizacji. Szczyt. granica temperatury działania gumy jest związana z temperaturą. odporność gumy i substancji chemicznych. wiązania powstałe podczas wulkanizacji. Kauczuki niewypełnione na bazie kauczuków niekrystalizujących mają niską wytrzymałość. Zastosowanie aktywnych wypełniaczy (sadza wysokodyspersyjna, SiO 2 itp.) umożliwia zwiększenie właściwości wytrzymałościowych gumy o rząd wielkości i osiągnięcie poziomu wydajności gumy od kauczuków krystalizujących. O twardości gumy decyduje zawartość w niej wypełniaczy i plastyfikatorów, a także stopień wulkanizacji. Gęstość gumy oblicza się jako średnią ważoną objętościowo gęstości poszczególnych składników. Podobnie m. w przybliżeniu obliczona (przy wypełnieniu objętościowym mniejszym niż 30%) termofia. właściwości gumy: współczynnik termiczny rozszerzenia, ud. objętościowa pojemność cieplna, współczynnik przewodność cieplna. Cykliczny. odkształceniu gumy towarzyszy histereza sprężysta, co prowadzi do ich dobrego tłumienia. sw. Gumy charakteryzują się również wysokimi właściwościami ciernymi, odpornością na zużycie, wytrzymałościąrozdarcie i zmęczenie, izolacja cieplna i akustyczna. św. ty. Są diamagnetykami i dobrymi dielektrykami, chociaż mogą. Otrzymano kauczuki przewodzące i magnetyczne.

R ezyny nieznacznie wchłaniają wodę i pęcznieją w ograniczonym stopniu w org. r-opiekunowie. Stopień pęcznienia określa się na podstawie różnicy wartości p gumy i p-rozpuszczalnika (im mniejsza, tym większa ta różnica) oraz stopnia usieciowania (do określenia zwykle wykorzystuje się wartość pęcznienia równowagowego stopień usieciowania). Znana guma, charakteryzująca się odpornością na oleje, benzo, wodę, parę i ciepło, odporność chemiczną. media agresywne, ozon, światło, promieniowanie jonizujące. Kiedy trwa przechowywanie i użytkowanie gumy podlegają procesowi starzenia i zmęczenia, co prowadzi do pogorszenia się ich futra. sv-in, spadek siły i zniszczenie. Żywotność gumy zależy od kilku warunków pracy. dni do kilku dziesięciolecia.

Klasyfikacja. Po uzgodnieniu rozróżnij następujące kwestie. główny grupy gumowe: ogólnego przeznaczenia, żaroodporne, mrozoodporne, olejo- i benzynoodporne, odporne chemicznie. media agresywne, dielektryczne, elektrycznie przewodzące, magnetyczne, ognioodporne, odporne na promieniowanie, próżnia, tarcie, żywność. i miód. przeznaczenia, w warunkach tropikalnych. klimat itp. (Tabela 2); uzyskaj także porowatą lub gąbczastą (patrz. Porowata guma), kolorową i przezroczystą gumę.

Aplikacja. Gumy są szeroko stosowane w inżynierii, s. x-ve, życie codzienne, medycyna, budownictwo, sport. Asortyment wyrobów gumowych obejmuje ponad 60 tys. pozycji. Wśród nich: opony, pasy przenośnikowe, pasy napędowe, tuleje, amortyzatory, uszczelki, uszczelki, mankiety, pierścienie itp., wyroby kablowe, obuwie, dywaniki, rury, powłoki i materiały okładzinowe, tkaniny gumowane, tom 3, M. , 1977, s. 313-25; Koshelev F.F., Kornev A.E., Bukanov A.M., Ogólna technologia gumy, wyd. 4, M., 1978; Dogadkin B. A., Dontsov A. A., Shershnev V. A., Chemia elastomerów,wyd. 2, M., 1981; Fedyukin D.L., Makhlis F.A., Właściwości techniczne i technologiczne gumy, M., 1985; Wykorzystanie gumowych wyrobów technicznych w gospodarce narodowej. Podręcznik referencyjny, M., 1986; Zuev Yu.S., Degteva T.G., Trwałość elastomerów w warunkach eksploatacyjnych, M., 1986; Lepetov V. A., Yurtsev L. N., Obliczenia i projektowanie wyrobów gumowych,wyd. 3, L., 1987. F.E. Coopermana.