Produkcja gumy i wyrobów gumowych: sprzęt i technologia. Z czego robi się gumę?

Technologia produkcji opon rozpoczyna się od jej opracowania za pomocą specjalnego programu komputerowego, który rysuje różne modyfikacje bieżnika i profilu opony. Za pomocą programu obliczane jest zachowanie każdej opcji opony na drodze w różnych sytuacjach. Następnie te opony, które najlepiej radzą sobie w symulowanych testach drogowych, są ręcznie wycinane na maszynie i testowane w rzeczywistych warunkach drogowych. Następnie parametry techniczne każdej badanej opony porównywane są z najlepszymi wskaźnikami istniejących opon podobnej klasy, w razie potrzeby są dopracowywane i produkt trafia do masowej produkcji.

Etapy produkcji opon samochodowych

1. Produkcja mieszanki gumowej

Pierwszym etapem tworzenia każdej opony jest wyprodukowanie mieszanki gumowej, której skład jest indywidualny dla każdej firmy produkcyjnej i utrzymywany w ścisłej tajemnicy. Wynika to z faktu, że jakość gumy, z której wykonana jest opona, determinuje jej parametry techniczne, takie jak:

• poziom przyczepności do nawierzchni drogi;
• niezawodność;
• zasób pracy.

Surowce i materiały eksploatacyjne

Technologia produkcji opon wymaga obecności wielu różnych komponentów, materiałów i związków chemicznych, bez których samo istnienie opon samochodowych nie jest możliwe. W tym artykule wymienimy tylko najbardziej podstawowe z tych komponentów.

Wszystko to osiąga się dzięki pracy chemików, którzy dobierają i łączą w gumie składniki i ich zawartość zgodnie z własnym doświadczeniem i danymi komputerowymi. Z reguły jakość gumy zależy od prawidłowego dozowania składników, ponieważ jej skład nie jest dla nikogo tajemnicą i obejmuje następujące składniki:

• kauczuk, który stanowi podstawę mieszanki kauczuku, która może być syntetyczna lub droższy izopren. Jak pokazuje praktyka, rosyjska guma jest uważana za najlepszą na świecie i nadal jest wykorzystywana przez najbardziej znane zagraniczne firmy produkcyjne do produkcji swoich produktów;
• sadza przemysłowa, zwana także sadzą techniczną, która nadaje gumie charakterystyczny kolor oraz odpowiada za jej wytrzymałość i odporność na zużycie, gdyż to ona pełni funkcję związku molekularnego podczas procesu wulkanizacji;
• kwas krzemowy, który jest analogiem sadzy w produkcji opon zagranicznych producentów i zwiększa poziom przyczepności opony do mokrej nawierzchni drogi;
• oleje i żywice, które są składnikami pomocniczymi i pełnią funkcję zmiękczaczy gumy.
• środki wulkanizujące, w szczególności siarka i aktywatory wulkanizacji.

2.

Produkcja elementów opon

Technologia produkcji opon przewiduje taki etap produkcji jak wytworzenie komponentów opon, który składa się z kilku równoległych procesów takich jak:

3. Montaż i wulkanizacja opon samochodowych

Montaż opony jest trzecim etapem produkcji i odbywa się na bębnie montażowym poprzez ułożenie kolejno warstw osnowy, stopki i bieżnika ścianami bocznymi opony jedna na drugiej, a następnie poddaje się procesowi wulkanizacji.

Technologia produkcji opon samochodowych, recenzja wideo:

Inne podobne artykuły do ​​Technologia produkcji opon samochodowych

Produkcja formowanych wyrobów gumowych odbywa się przy użyciu urządzeń prasujących, za pomocą których wulkanizowana guma jest przetwarzana na części.

Prasa hydrauliczna jest głównym rodzajem sprzętu do wytwarzania części gumowych. Zasada działania prasy hydraulicznej polega na tym, że ciecz pod ciśnieniem zamknięta w zamkniętym naczyniu wywiera równy nacisk na ścianki naczynia.

Dostając się do cylindra roboczego prasy i napełniając go, ciecz naciska z równą siłą na dno cylindra, jego ścianki, a także na powierzchnię końcową tłoka wprowadzonego do cylindra.

Prasy hydrauliczne do wyrobów gumowych to urządzenia, w których proces obróbki odbywa się za pomocą cieczy pod ciśnieniem.

Produkty wytwarzane metodą formowania są szeroko stosowane w przedsiębiorstwach zajmujących się budową przyrządów i maszyn, gdzie części są stale wycinane z surowej i arkuszowej gumy, która jest poddawana wulkanizacji i prasowaniu.

Proces przygotowania PRZY UŻYCIU PRASY HYDRAULICZNEJ.

1. W pierwszej kolejności odbywa się przygotowanie do pracy, tj. Formy podgrzewa się do 150 ± 5°, a następnie smaruje specjalnym roztworem.
2. Po wysuszeniu i nasmarowaniu forma jest gotowa do ułożenia zbrojenia i surowej gumy. Jeżeli podczas prasowania stosuje się formy otwarte, w kielichach umieszcza się wzmocnienie, a pozostałą przestrzeń zajmuje guma. W przypadku stosowania form wtryskowych nadal umieszczane jest w nich zbrojenie, a komora załadowcza zarezerwowana jest dla surowej gumy.
3. Do prasowania części wzmocnionych wymagane jest ciśnienie właściwe 50-60 MPa, w przypadku części niewzmocnionych wystarczające jest 25-30 MPa.
4. Wulkanizacja polega na trzymaniu półwyrobu gumowego i kształtek na prasie przez 0,5-1 godziny, a temperatura powinna wynosić co najmniej 145 ± 3°. Jego czas trwania, a także temperaturę roboczą należy dobrać empirycznie lub eksperymentalnie, ponieważ wartości te zależą od konfiguracji i grubości ścianki części, a także marki przetwarzanej gumy.
5. Po zakończeniu operacji wulkanizacji należy wyjąć formę z prasy, zdemontować ją, wyjąć gotową część, oczyścić sprzęt roboczy, włożyć do niej nowe wzmocnienie surową gumą w celu wykonania kolejnej części.
6. Aby przyciąć powstały błysk, stosuje się specjalne nożyczki lub nacięcia. Wszystkie szczegóły muszą zostać sprawdzone przez specjalistów z działu kontroli technicznej (QC).

Co to jest guma

Oprócz substancji złożonych, takich jak polietyleny, które są polimerami wielkocząsteczkowymi, istnieje klasa substancji chemicznych tworzona przez sprzężone dieny.

Po procesie polimeryzacji dienów powstają nowe substancje chemiczne o dużej strukturze molekularnej, tzw gumki.

Guma był znany już pod koniec XV wieku w Ameryce Północnej. To właśnie Indianie w tamtych czasach używali go do wyrobu butów, rzeczy nietłukących się i naczyń. A następnie uzyskali go z soku rośliny Hevea, zwanej „łzami drzewa”.

Jeśli chodzi o Europejczyków, ok guma dowiedziałem się po raz pierwszy dopiero w momencie odkrycia Ameryki. O jego właściwościach i produkcji jako pierwszy dowiedział się Krzysztof Kolumb. W Europie guma przez długi czas nie mogła znaleźć zastosowania. W 1823 roku po raz pierwszy zaproponowano wykorzystanie tego materiału do produkcji wodoodpornych płaszczy przeciwdeszczowych i odzieży. Tkanina została zaimpregnowana gumą i rozpuszczalnikiem organicznym, dzięki czemu uzyskała właściwości wodoodporne. Ale oczywiście zauważono też wadę, a mianowicie to, że tkanina impregnowana gumą przyklejała się do skóry podczas upałów, a pękała przy zimnej pogodzie.

Różnica między gumą a gumą

10 lat od pierwszego użycia kauczuk naturalny i po dokładniejszym badaniu jego właściwości chemicznych i fizycznych zaproponowano wprowadzenie kauczuku do tlenków wapnia i magnezu. A 5 lat później, po zbadaniu właściwości podgrzanej mieszaniny tlenków ołowiu i siarki z gumą, dowiedzieliśmy się kup gumę. Ja proces przekształcania gumy w guma zwany wulkanizacja.

Oczywiście guma różni się od guma.

Guma jest „usieciowanym” polimerem, który pod wpływem obciążenia mechanicznego może się prostować i ponownie składać. Guma- są to także makrocząsteczki „usieciowane”, które nie krystalizują po ochłodzeniu i nie topią się po podgrzaniu. A tym samym guma– materiał bardziej uniwersalny niż guma, zachowujący swoje właściwości mechaniczne i fizyczne w szerszym zakresie temperatur.

Na początku XX wieku, kiedy pojawił się pierwszy samochód, zapotrzebowanie na gumę znacznie wzrosło. Jednocześnie popyt na kauczuk naturalny, ponieważ w tamtych czasach całą gumę wytwarzano z soku drzew tropikalnych. Przykładowo, aby uzyskać tonę kauczuku, trzeba było przetworzyć prawie 3 tony drzew tropikalnych, przy jednoczesnym zatrudnieniu ponad 5 tysięcy osób, a taką masę kauczuku można było uzyskać tylko w rok.

Dlatego, guma i kauczuk naturalny uznano za dość drogi materiał.

Dopiero pod koniec lat dwudziestych rosyjski naukowiec S.V. Lebiediew. W wyniku reakcji chemicznej polimeryzacji butadienu 1,3 na katalizatorze sodowym otrzymano próbki pierwszego kauczuku syntetycznego butadienowo-sodowego.

Nawiasem mówiąc, z kursem fizyki w ósmej klasie prawdopodobnie po raz pierwszy się zapoznaliśmy laska ebonitowa. Ale co jest ebonit. Jak się okazuje, ebonit jest pochodną procesu wulkanizacji guma: jeśli podczas wulkanizacji gumy doda się siarkę (około 32% wagowo), wówczas otrzymany materiał będzie stały – materiał ten ebonit!

Jednym z dość tanich sposobów otrzymania 1,3-butadienu jest otrzymanie go z alkoholu etylowego. Ale dopiero w latach 30. w Rosji rozpoczęła się przemysłowa produkcja gumy.

W połowie lat 30. XX wieku nauczyli się wytwarzać kopolimery reprezentujące spolimeryzowany 1,3-butadien. Reakcję chemiczną przeprowadzono w obecności styrenu lub innych substancji chemicznych. Wkrótce powstałe kopolimery zaczęły szybko zastępować gumy, które wcześniej były powszechnie stosowane do produkcji opon. Kauczuk styrenowo-butadienowy jest szeroko stosowany do produkcji opon do samochodów osobowych, natomiast do pojazdów ciężkich – ciężarówek i samolotów, stosowano go kauczuk naturalny(lub syntetyczny izopren).

W połowie XX wieku, po otrzymaniu nowego katalizatora Zieglera-Natty, kauczuk syntetyczny, który w swoich właściwościach sprężystych i wytrzymałościowych jest znacznie wyższy od wszystkich dotychczas znanych kauczuków, otrzymano polibutadien i poliizopren. Ale jak się okazało, ku zaskoczeniu wszystkich, otrzymano kauczuk syntetyczny swoimi właściwościami i strukturą przypomina kauczuk naturalny! Pod koniec XX wieku kauczuk naturalny został prawie całkowicie zastąpiony kauczukiem syntetycznym.

Właściwości gumy

Każdy wie, że materiały mogą rozszerzać się pod wpływem ogrzewania. W fizyce istnieją nawet współczynniki rozszerzalności cieplnej, każdy materiał ma swój własny współczynnik. Ciała stałe, gazy i ciecze są podatne na rozszerzanie. A co jeśli temperatura wzrośnie o kilkadziesiąt stopni?! W przypadku ciał stałych nie odczujemy żadnych zmian (choć istnieją!). Jeśli chodzi o związki wielkocząsteczkowe, takie jak polimery, ich zmiana jest natychmiast zauważalna, szczególnie jeśli mówimy o polimerach elastycznych, które dobrze się rozciągają. Zauważalne, a jednocześnie z zupełnie odwrotnym skutkiem!

Już na początku XIX wieku angielscy naukowcy odkryli, że opaska uciskowa składa się z kilku pasków kauczuk naturalny Po podgrzaniu zmniejszał się (skompresowany), ale po ochłodzeniu rozszerzał się. Doświadczenie to potwierdziło się w połowie XIX wieku.

Sam możesz łatwo powtórzyć ten eksperyment, zawieszając ciężarek na gumce. Rozciągnie się pod jego ciężarem. Następnie przedmuchaj suszarką do włosów i zobacz, jak kurczy się pod wpływem temperatury!

Dlaczego to się dzieje?! Można zastosować ten efekt Zasada Le Chateliera, który stwierdza, że ​​jeśli wpłyniesz na układ będący w równowadze, doprowadzi to do zmiany równowagi samego układu, a tej zmianie będą przeciwdziałać czynniki siły zewnętrznej. To znaczy, jeśli uprzęże nie są rozciągnięte pod wpływem obciążenia guma(system jest w równowadze) działaj suszarką do włosów (wpływ zewnętrzny), wtedy system straci równowagę (opaska uciskowa ulegnie ściśnięciu) i kompresja - działanie skierowane jest w kierunku przeciwnym do grawitacji ładunku!

Jeśli lina będzie naciągnięta bardzo ostro i mocno, nagrzeje się (nagrzewanie może nie być odczuwalne w dotyku), po rozciągnięciu układ będzie miał tendencję do przyjmowania stanu równowagi i stopniowego schładzania do temperatury otoczenia. Jeśli wiązki gumy zostaną również mocno ściśnięte, ostygną, a następnie nagrzeją się do temperatury równowagi.

Co się stanie, gdy guma odkształci się?

W trakcie badań okazało się, że z punktu widzenia termodynamiki w różnych położeniach (zagięciach) tych wiązek gumy nie następuje zmiana energii wewnętrznej.

Ale jeśli go rozciągniesz, energia wewnętrzna wzrośnie ze względu na wzrost prędkości ruchu cząsteczek wewnątrz materiału. Z fizyki i termodynamiki wiadomo, że zmiana prędkości ruchu cząsteczek materiału (na przykład gumy) znajduje odzwierciedlenie w temperaturze samego materiału.

ponadto rozciągnięte pasma gumy będą stopniowo ochładzać się, gdyż poruszające się cząsteczki będą oddawać swoją energię np. dłoniom i innym cząsteczkom, czyli nastąpi stopniowe wyrównywanie energii wewnątrz materiału pomiędzy cząsteczkami (entropia będzie bliska do zera).

A teraz, gdy nasza wiązka gumy osiągnęła temperaturę otoczenia, możemy usunąć ładunek. Co się dzieje w tym przypadku?! W momencie zdjęcia obciążenia cząsteczki gumy mają nadal niski poziom energii wewnętrznej (udzieliły się nią podczas rozciągania!). Guma skurczyła się - z fizycznego punktu widzenia praca została wykonana dzięki własnej energii, czyli własnej energii wewnętrznej (cieplnej), która została wydatkowana na powrót do pierwotnego położenia. Naturalne jest oczekiwanie, że temperatura spadnie – co faktycznie ma miejsce!

Guma- jak już wspomniano, wysokoelastyczny polimer. Jego struktura składa się z losowo ułożonych długich łańcuchów węglowych. Łączenie takich łańcuchów ze sobą odbywa się za pomocą atomów siarki. Łańcuchy węglowe są zwykle skręcone, ale jeśli guma zostanie rozciągnięta, łańcuchy węglowe rozwiną się.

Z gumkami recepturkami i kołem można przeprowadzić ciekawy eksperyment. Zamiast szprych rowerowych użyj gumek w kole rowerowym. Zawieś takie koło tak, aby mogło się swobodnie obracać. Jeśli wszystkie uprzęże będą jednakowo rozciągnięte, wówczas tuleja pośrodku koła będzie umieszczona ściśle wzdłuż jego osi. Spróbujmy teraz ogrzać jakąś część koła gorącym powietrzem. Zobaczymy, że nagrzana część wiązki skurczy się i przesunie tuleję w jej kierunku. W takim przypadku środek ciężkości koła przesunie się i odpowiednio koło się obróci. Po jego przemieszczeniu kolejne wiązki zostaną poddane działaniu gorącego powietrza, co z kolei doprowadzi do ich nagrzania i ponownie do obrotu koła. W ten sposób koło może obracać się w sposób ciągły!

To doświadczenie potwierdza fakt, że po podgrzaniu guma I guma skurczy się, a po ochłodzeniu rozciągnie!

Kauczuk syntetyczny

C strona 1

Kauczuki syntetyczne są mniej podatne na pęcznienie niż kauczuki naturalne w obecności oleju i większości rozpuszczalników.

Kauczuki syntetyczne znajdują szerokie zastosowanie do produkcji uszczelek zapobiegających wyciekom oleju z obudów skrzyń biegów. Chociaż specyfikacje oleju przekładniowego zawierają czasami wymagania ograniczające wielkość pęcznienia i innych uszkodzeń w przypadku niektórych gatunków gumy, z której wykonane są uszczelnienia, prawie niemożliwe jest przewidzenie zachowania tych materiałów w różnych warunkach pracy.

Kauczuk syntetyczny jest gorszy od kauczuku naturalnego pod względem odporności na rozdarcie, ale pęcznieje mniej w kontakcie z olejem niż kauczuk naturalny.

Kauczuki syntetyczne są znacznie bardziej odporne na promienie ultrafioletowe.

Światło nie ma zauważalnego wpływu na powierzchnię drewna, jednak długotrwałe użytkowanie elementów wykonanych z drewna pod wpływem promieni ultrafioletowych może spowodować pewne zmiany w powierzchniowych warstwach drewna.

Kauczuk syntetyczny SKN-40 (kauczuk nitrylowo-butadienowy) jest również materiałem odpornym na działanie benzyny i może być stosowany do wykładania zbiorników.

Konwencjonalne kauczuki syntetyczne lub mieszanki Buna N, Buna S, neoprenu, butylu, kauczuku i kauczuku naturalnego mają właściwości umożliwiające formowanie części przy użyciu standardowego sprzętu. Jednakże niedawno opracowane kauczuki syntetyczne, jak również większość materiałów silikonowych, mają o 3–5% większy skurcz niż standardowe kauczuki. W takich przypadkach O-ringi formowane z nowych materiałów na istniejącym sprzęcie mają wymiary 3 - 5% mniejsze niż wymagane przez normę. Materiały o dużym skurczu to silikony, viton, fluorowane silikony i poliakrylany.

Kauczuk syntetyczny pęka znacznie łatwiej niż kauczuk naturalny.

Marka kauczuku syntetycznego użytego do mankietów tkaninowo-gumowych zależy od środowiska pracy i temperatury. Najpopularniejszymi polimerami bazowymi są polichloropren, Buna N, Buna S, butyl i Viton. Polichloropren i Buna N stosuje się do uszczelniania olejów, Buna S do wody, butyl do uszczelniania estrów kwasu fosforowego. Viton stosowany jest w warunkach wysokich temperatur pracy.

Uszczelki z kauczuku syntetycznego mogą pracować w środowisku olejowym przy prędkościach obwodowych na powierzchni ciernej do 20 m/s. Jednakże nie zaleca się stosowania wysokich prędkości i temperatur, jeśli nie jest to absolutnie konieczne, ponieważ zmniejsza to niezawodność uszczelnienia.

Kulki wykonane z kauczuku syntetycznego są puste w środku. W obudowie zamontowany jest zawór /, przez który pompowana jest ciecz w taki sposób, że średnica kuli przekracza wewnętrzną średnicę rury o 2%.

Uszczelki z kauczuku syntetycznego mogą pracować przy prędkościach obwodowych na powierzchni ciernej do 20 m/s, a w niektórych przypadkach do 25 m/s. W zależności od rodzaju gumy mogą nadawać się również do pracy przy temperaturach powierzchni ciernej powyżej 150 C. Przykładowo mankiety z gumy silikonowej pozwalają na pracę w temperaturze 180 C przy prędkości 25 m/s.

Współczynnik tarcia między gumą syntetyczną a metalem generalnie wzrasta wraz z prędkością. Współczynnik tarcia w niewielkim stopniu zależy od czystości uszczelnianej powierzchni, jednak czystość powierzchni znacząco wpływa na zużycie uszczelek.

, współczynnik Poissona μ=0,4–0,5; stosunek modułu sprężystości mi i moduł ścinania G : mi = 3 sol (\ 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. Do pozyskiwania kauczuku używano drzew kauczukowych (Hevea). Kolumb zauważył również, że ciężkie, monolityczne piłki z czarnej elastycznej masy, używane w indyjskich grach, odbijają się znacznie lepiej niż znane Europejczykom skórzane piłki. Oprócz piłek gumę stosowano w życiu codziennym: lepiąc naczynia, zaklejając spody ciast, tworząc wodoodporne „pończoszki” (choć metoda była dość bolesna: nogi pokrywano masą gumową i trzymano nad ogniem, co dawało efekt wodoodporna powłoka); Jako klej używano także gumy: za jej pomocą Indianie przyklejali do ciała pióra w celu dekoracji. Jednak wiadomość Kolumba o nieznanej substancji o niezwykłych właściwościach przeszła w Europie niezauważona, choć nie ulega wątpliwości, że konkwistadorzy i pierwsi osadnicy Nowego Świata szeroko wykorzystywali kauczuk.

Pojawienie się w Europie

Europa naprawdę poznała kauczuk w 1738 roku, kiedy podróżnik C. Codamin, który wrócił z Ameryki, przedstawił Francuskiej Akademii Nauk próbki gumy i zademonstrował metodę jej produkcji. Początkowo guma nie znalazła praktycznego zastosowania w Europie.

Pierwsze użycie

Pierwszym i jedynym zastosowaniem przez około 80 lat było wytwarzanie gumek do wymazywania śladów ołówka na papierze. O wąskim zastosowaniu gumy zadecydowało suszenie i twardnienie gumy.

Wodoodporna tkanina

Gorączka gumowa

Rozwijająca się inżynieria mechaniczna i elektrotechnika, a później przemysł samochodowy, zużywały coraz więcej gumy. Wymagało to coraz większej ilości surowców. W związku ze zwiększonym popytem w Ameryce Południowej zaczęły powstawać i szybko rozwijać się ogromne plantacje kauczuku, 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 – „Trójkącie” (obecnie „Czerwony Trójkąt”), w Rydze – „Prowodniku” i „Rosji” oraz w Moskwa - „ Bogatyr” (później „Czerwony Bogatyr”), „Wulkan” (obecnie „Alfaplastik”).

Produkcja kauczuków syntetycznych

Po powszechnym zastosowaniu kauczuku i braku możliwości zaspokojenia jego naturalnych źródeł, stało się jasne, że konieczne jest znalezienie substytutu bazy surowcowej w postaci plantacji kauczuku. Problem pogłębiał fakt, że plantacje zostały zmonopolizowane przez kilka krajów (głównym z nich była Wielka Brytania), ponadto surowce były dość drogie ze względu na pracochłonność uprawy kauczuku i zbierania kauczuku oraz wysokie koszty transportu.

Poszukiwania alternatywnych surowców podążały dwiema ścieżkami:

• 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. Kierunek ten rozpoczął się od eksperymentów Michaela Faradaya w badaniu składu chemicznego i struktury gumy. W 1878 roku Gustave Bouchard odkrył reakcję przekształcania izoprenu w masę gumopodobną. W 1910 roku Iwan Kondakow odkrył reakcję polimeryzacji dimetylobutadienu.

Produkcja kauczuków syntetycznych 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 na terenie ZSRR oraz ograniczeniem dostaw 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, gumowych wyrobów technicznych - są to taśmy przenośnikowe, pasy napędowe, węże ciśnieniowe i ciśnieniowo-ssące, wyroby durite, płyty techniczne, pierścienie gumowe do różnych uszczelek, wibroizolatory i tłumiki drgań a także gumowe wykładziny podłogowe i obuwie gumowe, np. botki, kalosze.

Produkcja wyrobów gumowych

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

Aby uzyskać rurki i uszczelki gumowe o różnych profilach, surowa guma przepuszczana jest przez maszynę strzykawkową, w której podgrzana (do 100-110°) mieszanina przeciskana jest przez głowicę profilującą. W rezultacie powstaje profil lub rura, która jest następnie wulkanizowana albo w autoklawie wulkanizacyjnym pod podwyższonym ciśnieniem, albo w „rurze” wulkanizacyjnej pod normalnym ciśnieniem w środowisku krążącego gorącego powietrza lub w stopionych solach.

Produkcja węży durite - węży gumowych wzmocnionych włóknem lub oplotem drucianym - przebiega w następujący sposób: z kalandrowanej mieszanki gumowej wycina się paski i umieszcza je na metalowym trzpieniu, którego średnica zewnętrzna jest równa średnicy wewnętrznej węża zrobiony fabrycznie. Krawędzie pasków smaruje się klejem gumowym i zwija wałkiem, następnie nakłada się jedną lub kilka sparowanych warstw tkaniny lub oplata metalowym drutem i pokrywa klejem gumowym, a na wierzch nakłada się kolejną warstwę gumy. Następnie zmontowany przedmiot bandażuje się zwilżonym bandażem i wulkanizuje w autoklawie.

Produkcja opon samochodowych

Kamery samochodowe wykonane z rur gumowych wytłaczanych lub klejonych wzdłuż komory. Istnieją dwa sposoby wytwarzania kamer: formowane i trzpieniowe. Komory trzpieniowe są wulkanizowane na trzpieniach metalowych lub zakrzywionych. Komory te posiadają jedno lub dwa złącza poprzeczne. Po połączeniu komory na złączu poddawane są wulkanizacji. W metodzie formowania 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. Rama tkaniny, czyli szkielet opony, jest starannie zwijana, a krawędzie warstw tkaniny owijane. Zewnętrzną część ramy pokryto dwiema warstwami stalowego przerywacza kordu, następnie część jezdną pokryto grubą warstwą gumy, zwaną bieżnikiem, a na ścianki boczne nałożono cieńszą warstwę gumy. Tak zmontowaną oponę (surową oponę) poddaje się wulkanizacji. Przed wulkanizacją na wnętrze surowej opony nakładany jest specjalny antyadhezyjny środek antyadhezyjny (malowany), aby zapobiec przywieraniu do membrany pompującej i zapewnić lepsze przesuwanie się membrany w wewnętrznej wnęce opony podczas formowania.

Magazynowanie wyrobów gumowych

Szafy na wyroby gumowe muszą mieć szczelnie zamykające się drzwiczki i gładką powierzchnię wewnętrzną. Wiązki i sondy przechowywane są podwieszone na zdejmowanych wieszakach umieszczonych pod pokrywą szafki. Gumowe podkładki grzewcze, podkładki i okłady z lodu przechowuje się w stanie lekko napompowanym. Zdejmowane gumowe części urządzeń należy przechowywać oddzielnie. Cewniki elastyczne, rękawiczki, bandaże gumowe, osłonki na palce przechowywane są w szczelnie zamkniętych pudełkach, posypane ziemią

GUMA I GUMKA
Guma to substancja otrzymywana z roślin gumonośnych, rosnących głównie w tropikach i zawierająca mleczny płyn (lateks) w korzeniach, pniu, gałęziach, liściach lub owocach lub pod korą. Kauczuk jest produktem wulkanizacji kompozycji na bazie kauczuku. Lateks nie jest sokiem roślinnym i jego rola w życiu rośliny nie jest w pełni poznana. Lateks zawiera cząstki, które koagulują w stałą elastyczną masę zwaną surową lub nieprzetworzoną gumą.
ŹRÓDŁA GUMY NATURALNEJ
Surowy kauczuk naturalny występuje w dwóch rodzajach:
1) kauczuk dziki, pozyskiwany z drzew, krzewów i winorośli rosnących naturalnie;
2) kauczuk plantacyjny, pozyskiwany z drzew i innych roślin uprawianych przez człowieka. W XIX wieku. Całą masę surowej gumy do użytku przemysłowego stanowiła dzika guma, ekstrahowana poprzez stukanie Hevea brasiliensis w równikowych lasach tropikalnych Ameryki Łacińskiej, z drzew i winorośli w Afryce równikowej, na Półwyspie Malajskim i na Wyspach Sundajskich.

WŁAŚCIWOŚCI GUMY
Kauczuk surowy, przeznaczony do późniejszego wykorzystania przemysłowego, jest gęstym, amorficznym, elastycznym materiałem o ciężarze właściwym 0,91-0,92 g/cm3 i współczynniku załamania światła 1,5191. Jego skład różni się w zależności od różnych lateksów i metod przygotowania plantacji. Wyniki typowej analizy przedstawiono w tabeli.
Węglowodór gumowy to poliizopren, związek chemiczny polimeru węglowodorowego o ogólnym wzorze (C5H8)n. Nie wiadomo dokładnie, w jaki sposób węglowodory gumowe są syntetyzowane w drewnie. Niewulkanizowana guma staje się miękka i lepka w ciepłe dni, a krucha w zimne dni. Po podgrzaniu powyżej 180°C przy braku powietrza guma rozkłada się i uwalnia izopren. Kauczuk należy do klasy nienasyconych związków organicznych, które wykazują znaczną aktywność chemiczną podczas interakcji z innymi substancjami reaktywnymi. W ten sposób reaguje z kwasem solnym, tworząc chlorowodorek kauczuku, a także z chlorem poprzez mechanizmy addycji i podstawienia, tworząc chlorowany kauczuk. Tlen atmosferyczny działa na gumę powoli, czyniąc ją twardą i łamliwą; ozon robi to samo szybciej. Silne utleniacze, takie jak kwas azotowy, nadmanganian potasu i nadtlenek wodoru, utleniają gumę. Jest odporny na zasady i średnio mocne kwasy. Kauczuk reaguje także z wodorem, siarką, kwasem siarkowym, kwasami sulfonowymi, tlenkami azotu i wieloma innymi reaktywnymi związkami, tworząc pochodne, z których część ma zastosowania przemysłowe. Kauczuk jest nierozpuszczalny w wodzie, alkoholu czy acetonie, ale pęcznieje i rozpuszcza się w benzenie, toluenie, benzynie, dwusiarczku węgla, terpentynie, chloroformie, czterochlorku węgla i innych rozpuszczalnikach halogenowanych, tworząc lepką masę stosowaną jako klej. Węglowodór gumowy występuje w lateksie w postaci zawiesiny drobnych cząstek, których wielkość waha się od 0,1 do 0,5 mikrona. Największe cząstki są widoczne pod ultramikroskopem; znajdują się w stanie ciągłego ruchu, co może ilustrować zjawisko zwane ruchami Browna. Każda cząsteczka gumy niesie ze sobą ładunek ujemny. Jeżeli przez lateks przepłynie prąd, cząstki takie przesuną się do elektrody dodatniej (anody) i osadzą się na niej. Zjawisko to wykorzystywane jest w przemyśle do powlekania przedmiotów metalowych. Na powierzchni cząstek gumy znajdują się zaadsorbowane białka, które zapobiegają zbliżaniu się cząstek lateksu i ich koagulacji. Zastępując substancję zaadsorbowaną na powierzchni cząstki, można zmienić znak jej ładunku, a wówczas cząstki gumy osadzą się na katodzie. Guma ma dwie ważne właściwości, które decydują o jej zastosowaniu przemysłowym. W stanie zwulkanizowanym jest elastyczny, a po rozciągnięciu wraca do pierwotnego kształtu; w stanie niewulkanizowanym jest plastyczny, tj. przepływa pod wpływem ciepła lub ciśnienia. Gumy mają jedną wyjątkową właściwość: po rozciągnięciu nagrzewają się, a po ściśnięciu ochładzają. Zamiast tego guma kurczy się po podgrzaniu i rozszerza się po ochłodzeniu, co objawia się zjawiskiem zwanym efektem Joule'a. Po rozciągnięciu o kilkaset procent cząsteczki gumy są zorientowane w takim stopniu, że jej włókna dają charakterystyczny dla kryształu wzór rentgenowski. Cząsteczki kauczuku ekstrahowanego z Hevea mają konfigurację cis, podczas gdy cząsteczki balaty i gutaperki mają konfigurację trans. Ponieważ guma jest słabym przewodnikiem prądu elektrycznego, jest również używana jako izolator elektryczny.
PRZETWÓRSTWO I PRODUKCJA GUMY
Plastyfikacja. Przy produkcji wyrobów gumowych wykorzystywana jest jedna z najważniejszych właściwości gumy – plastyczność. Aby zmieszać gumę z innymi składnikami mieszanek gumowych, należy ją najpierw zmiękczyć lub uplastycznić w drodze obróbki mechanicznej lub termicznej. Proces ten nazywany jest plastyfikację gumy. Ogromne znaczenie dla przemysłu gumowego miało odkrycie w 1820 r. przez T. Hancocka możliwości uplastyczniania gumy. Jego plastyfikator składał się z kolczastego wirnika obracającego się w kolczastym wydrążonym cylindrze; urządzenie to było napędzane ręcznie. We współczesnym przemyśle gumowym przed wprowadzeniem do gumy innych składników gumowych stosuje się trzy typy podobnych maszyn. Są to młynek do gumy, mieszalnik Banbury i plastyfikator Gordona. Zastosowanie granulatorów – maszyn rozcinających gumę na drobne granulki lub płyty o jednakowej wielkości i kształcie – ułatwia czynności dozowania i kontrolę procesu przetwórstwa gumy. Guma jest podawana do granulatora po opuszczeniu plastyfikatora. Powstałe granulki miesza się z sadzą i olejami w mieszalniku Banbury z wytworzeniem przedmieszki, która również jest granulowana. Po przetworzeniu w mieszalniku Banbury miesza się go ze środkami wulkanizującymi, siarką i przyspieszaczami wulkanizacji.
Przygotowanie mieszanki gumowej. Sam związek chemiczny kauczuku i siarki miałby ograniczone praktyczne zastosowanie. Aby poprawić właściwości fizyczne gumy i uczynić ją bardziej przydatną do różnych zastosowań, należy modyfikować jej właściwości poprzez dodanie innych substancji. Wszystkie substancje zmieszane z gumą przed wulkanizacją, w tym siarka, nazywane są składnikami mieszanek gumowych. Powodują zarówno zmiany chemiczne, jak i fizyczne w gumie. Ich celem jest modyfikacja twardości, wytrzymałości i wytrzymałości oraz zwiększenie odporności na ścieranie, olej, tlen, rozpuszczalniki chemiczne, ciepło i pękanie. Do produkcji gumy do różnych zastosowań stosuje się różne związki.
Akceleratory i aktywatory. Niektóre chemikalia zwane przyspieszaczami, stosowane w połączeniu z siarką, skracają czas utwardzania i poprawiają właściwości fizyczne gumy. Przykładami przyspieszaczy nieorganicznych są ołów biały, litarg (tlenek ołowiu), wapno i tlenek magnezu (tlenek magnezu). Akceleratory organiczne są znacznie bardziej aktywne i stanowią ważną część niemal każdej mieszanki gumowej. Dodaje się je do mieszanki w stosunkowo niewielkiej proporcji: zwykle wystarcza od 0,5 do 1,0 części na 100 części gumy. Większość przyspieszaczy jest w pełni skuteczna w obecności aktywatorów, takich jak tlenek cynku, a niektóre wymagają kwasu organicznego, takiego jak kwas stearynowy. Dlatego też nowoczesne receptury mieszanek gumowych zazwyczaj zawierają tlenek cynku i kwas stearynowy.
Zmiękczacze i plastyfikatory. Aby skrócić czas przygotowania mieszanki gumowej i obniżyć temperaturę procesu, stosuje się zwykle zmiękczacze i plastyfikatory. Pomagają również w rozproszeniu składników mieszanki, powodując pęcznienie lub rozpuszczanie gumy. Typowymi zmiękczaczami są parafina i oleje roślinne, woski, kwasy oleinowy i stearynowy, smoła sosnowa, smoła węglowa i kalafonia.
Wypełniacze wzmacniające. Niektóre substancje wzmacniają gumę, nadając jej wytrzymałość i odporność na zużycie. Nazywa się je wypełniaczami wzmacniającymi. Najpopularniejszym wypełniaczem wzmacniającym jest sadza (gazowa) w postaci drobno zmielonej; jest stosunkowo tani i należy do najskuteczniejszych substancji tego typu. Guma bieżnika opony samochodowej zawiera około 45 części sadzy na 100 części gumy. Inne powszechnie stosowane wypełniacze wzmacniające to tlenek cynku, węglan magnezu, krzemionka, węglan wapnia i niektóre glinki, ale wszystkie są mniej skuteczne niż sadza.
Wypełniacze. W początkach przemysłu gumowego, jeszcze przed pojawieniem się samochodów, do gumy dodawano pewne substancje, aby obniżyć koszty otrzymywanych z niej produktów. Utwardzanie nie miało jeszcze wielkiego znaczenia, a takie substancje służyły po prostu do zwiększania objętości i masy gumy. Nazywa się je wypełniaczami lub obojętnymi składnikami gumy. Typowymi wypełniaczami są baryt, kreda, niektóre gliny i ziemia okrzemkowa.
Przeciwutleniacze. Stosowanie przeciwutleniaczy w celu utrzymania pożądanych właściwości wyrobów gumowych podczas ich starzenia i użytkowania rozpoczęło się po II wojnie światowej. Podobnie jak przyspieszacze wulkanizacji, przeciwutleniacze są złożonymi związkami organicznymi, które w stężeniu 1-2 części na 100 części gumy zapobiegają wzrostowi twardości i kruchości gumy. Główną przyczyną starzenia się gumy jest narażenie na działanie powietrza, ozonu, ciepła i światła. Niektóre przeciwutleniacze chronią również gumę przed uszkodzeniami spowodowanymi zginaniem i ciepłem.
Pigmenty. Wzmacniające i obojętne wypełniacze oraz inne składniki mieszanek gumowych są często nazywane pigmentami, chociaż prawdziwe pigmenty są również używane do nadawania koloru wyrobom gumowym. Jako białe pigmenty stosuje się tlenki cynku i tytanu, siarczek cynku i litopon. Aby nadać produktom różne odcienie kolorów, stosuje się żółć koronną, pigment z tlenku żelaza, siarczek antymonu, ultramarynę i czerń lampową.
Kalandrowanie. Po uplastycznieniu surowej gumy i zmieszaniu jej ze składnikami mieszanki gumowej jest ona poddawana dalszej obróbce przed wulkanizacją w celu uformowania jej w produkt końcowy. Rodzaj obróbki zależy od zastosowania wyrobu gumowego. Na tym etapie procesu powszechnie stosuje się kalandrowanie i wytłaczanie. Kalandry to maszyny przeznaczone do walcowania mieszanki gumowej w arkusze lub powlekania nią tkanin. Standardowy kalandr składa się zwykle z trzech poziomych walców ułożonych jeden nad drugim, chociaż w niektórych zastosowaniach stosuje się kalandry cztero- i pięciowałowe. Puste walce kalandra mają długość do 2,5 m i średnicę do 0,8 m. Do walców doprowadzana jest para i zimna woda w celu kontrolowania temperatury, której dobór i konserwacja ma kluczowe znaczenie dla uzyskania produktu wysokiej jakości o stałym grubość i gładką powierzchnię. Sąsiednie wały obracają się w przeciwnych kierunkach, przy czym prędkość obrotowa każdego wału i odległość między wałami są precyzyjnie kontrolowane. Kalandr służy do powlekania tkanin, powlekania tkanin i wałkowania mieszanki gumowej w arkusze.
Wyrzucenie. Wytłaczarka służy do formowania rur, węży, bieżników opon, dętek pneumatycznych, uszczelek samochodowych i innych produktów. Składa się z cylindrycznego stalowego korpusu wyposażonego w płaszcz grzewczy lub chłodzący. Ściśle przylegający do korpusu ślimak podaje podgrzaną na rolkach mieszankę gumy niewulkanizowanej przez korpus do głowicy, w którą wkłada się wymienne narzędzie formujące, które nadaje kształt otrzymanemu wyrobowi. Wychodzący z głowicy produkt jest zazwyczaj chłodzony strumieniem wody. Dętki pneumatyczne wychodzą z wytłaczarki jako dętka ciągła, która następnie jest cięta na wymaganą długość. Wiele produktów, takich jak uszczelki i małe rurki, wychodzi z wytłaczarki w ostatecznym kształcie, a następnie jest utwardzane. Inne produkty, takie jak bieżniki opon, wychodzą z wytłaczarki w postaci prostych półfabrykatów, które następnie nakłada się na korpus opony i wulkanizuje na nim, zmieniając ich pierwotny kształt.
Odnalezienie. Następnie należy poddać obrabiany element wulkanizacji, aby uzyskać gotowy produkt nadający się do użycia. Wulkanizację przeprowadza się na kilka sposobów. Wielu produktom ostateczny kształt nadawany jest dopiero na etapie wulkanizacji, kiedy mieszanka gumowa zamknięta w metalowych formach zostaje poddana działaniu temperatury i ciśnienia. Opony samochodowe po zmontowaniu na bębnie są formowane na żądany wymiar, a następnie wulkanizowane w rowkowanych formach stalowych. Formy umieszczane są jedna na drugiej w pionowym autoklawie wulkanizacyjnym, a para uwalniana jest do zamkniętego grzejnika. W niewulkanizowany półfabrykat opony wkłada się poduszkę powietrzną o tym samym kształcie co dętka. Powietrze, para i gorąca woda są do niego wprowadzane poprzez elastyczne rurki miedziane, pojedynczo lub w połączeniu ze sobą; Te płyny przenoszące ciśnienie rozpychają osnowę opony, zmuszając gumę do wpływania do ukształtowanych wgłębień formy. We współczesnej praktyce technolodzy dążą do zwiększenia liczby opon wulkanizowanych w osobnych wulkanizatorach zwanych formami. Te formy odlewnicze mają puste ściany, które umożliwiają wewnętrzną cyrkulację pary, gorącej wody i powietrza w celu przeniesienia ciepła do przedmiotu obrabianego. O określonej godzinie formy otwierają się automatycznie. Opracowano zautomatyzowane prasy wulkanizacyjne, które umieszczają komorę gotowania w półfabrykacie opony, wulkanizują oponę i usuwają komorę gotowania z gotowej opony. Komora warzenia stanowi integralną część prasy wulkanizacyjnej. Dętki wulkanizowane są w podobnych formach, które mają gładką powierzchnię. Średni czas wulkanizacji dla jednej komory wynosi około 7 minut w temperaturze 155°C. W niższych temperaturach czas wulkanizacji wzrasta. Wiele mniejszych produktów utwardza ​​się w metalowych formach, które umieszcza się pomiędzy równoległymi płytami w prasie hydraulicznej. Płyty dociskowe są puste wewnątrz, aby zapewnić dostęp pary do ogrzewania bez bezpośredniego kontaktu z produktem. Produkt odbiera ciepło wyłącznie poprzez metalową formę. Wiele produktów wulkanizuje się poprzez ogrzewanie w powietrzu lub dwutlenku węgla. W ten sposób wulkanizowane są tkaniny gumowane, odzież, płaszcze przeciwdeszczowe i buty gumowe. Proces zazwyczaj prowadzony jest w dużych, poziomych wulkanizatorach z płaszczem parowym. Mieszanki gumowe wulkanizowane na sucho zazwyczaj zawierają mniej siarki, aby zapobiec wydostawaniu się jej części na powierzchnię produktu. Aby skrócić czas wulkanizacji, który jest zwykle dłuższy niż przy wulkanizacji na otwartej parze lub w prasie, stosuje się substancje przyspieszające. Niektóre wyroby gumowe wulkanizuje się poprzez zanurzenie w gorącej wodzie pod ciśnieniem. Arkusz gumy nawijany jest pomiędzy warstwami muślinu na bęben i wulkanizowany w gorącej wodzie pod ciśnieniem. Gumowe żarówki, węże i izolacja przewodów są wulkanizowane w otwartej parze. Wulkanizatory to zwykle poziome cylindry z szczelnie dopasowanymi pokrywami. Węże strażackie są wulkanizowane parą od wewnątrz i dzięki temu działają jak własne wulkanizatory. Wąż gumowy wciągany jest do węża bawełnianego z oplotem, do nich mocowane są kołnierze łączące, a do przedmiotu obrabianego przez określony czas wtryskiwana jest para pod ciśnieniem. Wulkanizację bez ogrzewania można przeprowadzić przy użyciu chlorku siarki S2Cl2 poprzez zanurzenie w roztworze lub wystawienie na działanie pary. W ten sposób wulkanizowane są tylko cienkie prześcieradła lub przedmioty takie jak fartuchy, czepki kąpielowe, osłony palców czy rękawiczki chirurgiczne, ponieważ reakcja jest szybka, a roztwór nie wnika głęboko w obrabiany przedmiot. Niezbędna jest dodatkowa obróbka amoniakiem w celu usunięcia kwasu powstającego podczas procesu wulkanizacji.
TWARDA GUMA
Wyroby z gumy twardej różnią się od wyrobów z gumy miękkiej przede wszystkim ilością siarki użytej w procesie wulkanizacji. Gdy ilość siarki w mieszance gumowej przekracza 5%, wulkanizacja powoduje powstanie twardej gumy. Mieszanka gumowa może zawierać do 47 części siarki na 100 części gumy; w ten sposób powstaje twardy i wytrzymały produkt, zwany ebonitem, ponieważ jest podobny do drewna hebanowego (czarnego). Wyroby z twardej gumy mają dobre właściwości dielektryczne i są stosowane w przemyśle elektrycznym jako izolatory, takie jak tablice rozdzielcze, wtyczki, gniazdka, telefony i baterie. Rury, zawory i kształtki wykonane z twardej gumy znajdują zastosowanie w obszarach przemysłu chemicznego, gdzie wymagana jest odporność na korozję. Kolejnym źródłem zużycia twardej gumy jest produkcja zabawek dla dzieci.
KAUCZUK SYNTETYCZNY
Synteza gumy występująca w drewnie nigdy nie była prowadzona w laboratorium. Kauczuki syntetyczne są materiałami elastycznymi; są podobne do produktu naturalnego pod względem właściwości chemicznych i fizycznych, ale różnią się od niego strukturą. Synteza analogu kauczuku naturalnego (1,4-cis-poliizopren i 1,4-cis-polibutadien). Kauczuk naturalny otrzymywany z Hevea brasiliensis ma strukturę składającą się w 97,8% z 1,4-cis-poliizoprenu:

Syntezę 1,4-cis-poliizoprenu przeprowadzono na kilka różnych sposobów przy użyciu katalizatorów kontrolujących stereostrukturę, co umożliwiło produkcję różnych syntetycznych elastomerów. Katalizator Zieglera składa się z trietyloglinu i czterochlorku tytanu; powoduje, że cząsteczki izoprenu łączą się (polimeryzują), tworząc gigantyczne cząsteczki 1,4-cis-poliizoprenu (polimer). Podobnie lit metaliczny lub związki alkilo- i alkilenolitowe, takie jak butylolit, służą jako katalizatory polimeryzacji izoprenu do 1,4-cis-poliizoprenu. Reakcje polimeryzacji z tymi katalizatorami prowadzi się w roztworze, stosując jako rozpuszczalniki węglowodory naftowe. Syntetyczny 1,4-cis-poliizopren ma właściwości kauczuku naturalnego i może być stosowany jako jego substytut w produkcji wyrobów gumowych.
Zobacz też TWORZYWA SZTUCZNE. Polibutadien, składający się w 90–95% z izomeru 1,4-cis, został również zsyntetyzowany za pomocą regulujących stereostrukturę katalizatorów Zieglera, takich jak trietyloglin i tetrajodek tytanu. Inne katalizatory kontrolujące stereostrukturę, takie jak chlorek kobaltu i alkil glinu, również wytwarzają polibutadien o wysokiej (95%) zawartości izomeru 1,4-cis. Butylolit jest również zdolny do polimeryzacji butadienu, ale wytwarza polibutadien o niższej (35-40%) zawartości izomeru 1,4-cis. 1,4-cis-polibutadien ma wyjątkowo wysoką elastyczność i może być stosowany jako wypełniacz w kauczuku naturalnym. Tiokol (kauczuk wielosiarczkowy). W 1920 roku, próbując wytworzyć nowy środek przeciw zamarzaniu z chlorku etylenu i polisiarczku sodu, J. Patrick zamiast tego odkrył nową substancję gumopodobną, którą nazwał tiokolem. Thiokol jest wysoce odporny na benzynę i rozpuszczalniki aromatyczne. Ma dobre właściwości starzenia, wysoką odporność na rozdarcie i niską przepuszczalność gazów. Chociaż nie jest to prawdziwy kauczuk syntetyczny, niemniej jednak wykorzystuje się go do produkcji kauczuków specjalnego przeznaczenia.
Neopren (polichloropren). W 1931 roku firma DuPont ogłosiła stworzenie gumopodobnego polimeru, czyli elastomeru, zwanego neoprenem. Neopren wytwarzany jest z acetylenu, który z kolei powstaje z węgla, wapienia i wody. Acetylen jest najpierw polimeryzowany do winyloacetylenu, z którego przez dodanie kwasu solnego wytwarza się chloropren. Następnie chloropren polimeryzuje się do neoprenu. Oprócz tego, że jest olejoodporny, neopren ma wysoką odporność na ciepło i chemikalia i jest stosowany w wężach, rurach, rękawicach i częściach maszyn, takich jak koła zębate, uszczelki i paski napędowe. Buna S (SBR, kauczuk styrenowo-butadienowy). Kauczuk syntetyczny Buna S, określany jako SBR, produkowany jest w dużych reaktorach płaszczowych, czyli autoklawach, które ładuje się butadienem, styrenem, mydłem, wodą, katalizatorem (nadsiarczanem potasu) i regulatorem wzrostu łańcucha (merkaptan). Mydło i woda służą do emulgowania butadienu i styrenu oraz doprowadzenia ich do bliskiego kontaktu z katalizatorem i regulatorem wzrostu łańcucha. Zawartość reaktora ogrzewa się do około 50°C i miesza przez 12-14 godzin; W tym czasie w wyniku procesu polimeryzacji w reaktorze powstaje guma. Powstały lateks zawiera gumę w postaci małych cząstek i ma mleczny wygląd, podobnie jak naturalny lateks ekstrahowany z drewna. Lateks z reaktorów poddaje się działaniu przerywacza polimeryzacji w celu zatrzymania reakcji i przeciwutleniacza w celu konserwacji gumy. Następnie oczyszcza się go z nadmiaru butadienu i styrenu. Aby oddzielić (poprzez koagulację) gumę od lateksu, traktuje się ją roztworem chlorku sodu (soli kuchennej) w kwasie lub roztworem siarczanu glinu, który oddziela gumę w postaci drobnych okruszków. Następnie okruchy są myte, suszone w piekarniku i prasowane w bele. Ze wszystkich elastomerów najczęściej stosowany jest SBR. Większość tej kwoty trafia do produkcji opon samochodowych. Elastomer ten posiada właściwości zbliżone do kauczuku naturalnego. Nie jest olejoodporny i w większości przypadków wykazuje niską odporność chemiczną, ale ma wysoką odporność na uderzenia i ścieranie.
Lateksy do farb emulsyjnych. Lateksy styrenowo-butadienowe są szeroko stosowane w farbach emulsyjnych, w których lateks tworzy mieszaninę z pigmentami farb konwencjonalnych. W tym zastosowaniu zawartość styrenu w lateksie musi przekraczać 60%.
Guma przedłużana olejem w niskich temperaturach. Guma niskotemperaturowa to specjalny rodzaj gumy SBR. Jest produkowany w temperaturze 5° C i zapewnia lepszą odporność na zużycie opon niż standardowy SBR wytwarzany w temperaturze 50° C. Odporność opon na zużycie jest jeszcze większa, jeśli guma niskotemperaturowa ma wysoką udarność. W tym celu do lateksu bazowego dodaje się określone oleje naftowe zwane zmiękczaczami naftowymi. Ilość dodanego oleju zależy od wymaganej wartości udarności: im jest ona większa, tym więcej oleju zostaje dodanego. Dodany olej działa jak zmiękczacz twardej gumy. Inne właściwości gumy niskotemperaturowej modyfikowanej olejem są takie same jak zwykłej gumy niskotemperaturowej.
Buna N (NBR, kauczuk butadienowo-akrylonitrylowy). Oprócz Buna S w Niemczech opracowano także olejoodporny rodzaj kauczuku syntetycznego zwanego perbunanem lub Buna N. Głównym składnikiem tego kauczuku nitrylowego jest również butadien, który kopolimeryzuje z akrylonitrylem zasadniczo w ten sam mechanizm co SBR. Gatunki NBR różnią się zawartością akrylonitrylu, którego ilość w polimerze waha się od 15 do 40% w zależności od przeznaczenia kauczuku. Kauczuki nitrylowe są olejoodporne w stopniu odpowiadającym zawartości akrylonitrylu. NBR stosowano w sprzęcie wojskowym, gdzie wymagana była odporność na olej, takim jak węże, samouszczelniające ogniwa paliwowe i konstrukcje pojazdów.
Kauczuk butylowy. Kauczuk butylowy, kolejny kauczuk syntetyczny, został odkryty w 1940 roku. Jest niezwykły ze względu na niską przepuszczalność gazów; Dętka wykonana z tego materiału zatrzymuje powietrze 10 razy dłużej niż dętka wykonana z naturalnego kauczuku. Kauczuk butylowy otrzymuje się poprzez polimeryzację izobutylenu otrzymywanego z ropy naftowej z niewielkim dodatkiem izoprenu w temperaturze -100°C. Polimeryzacja ta nie jest procesem emulsyjnym, lecz prowadzona jest w rozpuszczalniku organicznym, takim jak chlorek metylu. Właściwości kauczuku butylowego można znacznie poprawić poprzez obróbkę cieplną przedmieszki kauczuku butylowego i sadzy w temperaturach od 150 do 230° C. Kauczuk butylowy znalazł ostatnio nowe zastosowanie jako materiał na bieżnik opony ze względu na dobre właściwości jezdne, brak hałasu i doskonałej przyczepności. Kauczuk butylowy jest niezgodny z kauczukiem naturalnym i SBR i dlatego nie można go z nimi mieszać. Jednakże po chlorowaniu do kauczuku chlorobutylowego staje się kompatybilny z kauczukiem naturalnym i SBR. Kauczuk chlorobutylowy zachowuje niską przepuszczalność gazów. Właściwość tę wykorzystuje się do produkcji wyrobów z mieszanki CBR i kauczuku naturalnego, czyli SBR, które są wykorzystywane do produkcji wewnętrznej wyściółki opon bezdętkowych.
Kauczuk etylenowo-propylenowy. Kopolimery etylenowo-propylenowe można wytwarzać w szerokim zakresie składów i mas cząsteczkowych. Elastomery zawierające 60-70% etylenu wulkanizuje się nadtlenkami i daje wulkanizat o dobrych właściwościach. Kauczuk etylenowo-propylenowy ma doskonałą odporność na warunki atmosferyczne i ozon, wysoką temperaturę, olej i odporność na zużycie, ale także wysoką oddychalność. Guma ta jest wytwarzana z tanich surowców i ma liczne zastosowania przemysłowe. Najszerzej stosowanym rodzajem EPDM jest EPDM (komonomer dienowy). Stosowany jest głównie do produkcji osłon przewodów i kabli, pokryć dachowych jednowarstwowych oraz jako dodatek do olejów smarowych. Jego niska gęstość oraz doskonała odporność na ozon i warunki atmosferyczne prowadzą do jego zastosowania jako pokrycia dachowego.
Vistanex. Vistanex, czyli poliizobutylen, to polimer izobutylenu, również wytwarzany w niskich temperaturach. Ma podobne właściwości do gumy, ale w przeciwieństwie do gumy jest węglowodorem nasyconym i dlatego nie można go wulkanizować. Poliizobutylen jest odporny na ozon.
Korosil. Korosil, materiał gumopodobny, to plastyfikowany polichlorek winylu wytwarzany z chlorku winylu, który z kolei otrzymywany jest z acetylenu i kwasu solnego. Korosil jest wyjątkowo odporny na środki utleniające, w tym ozon, kwasy azotowy i chromowy, dlatego stosuje się go do wewnętrznych okładzin zbiorników, aby chronić je przed korozją. Jest nieprzepuszczalny dla wody, olejów i gazów, dlatego jest stosowany jako powłoka do tkanin i papieru. Materiał kalandrowany wykorzystywany jest do produkcji płaszczy przeciwdeszczowych, zasłon prysznicowych i tapet. Niska nasiąkliwość, wysoka wytrzymałość elektryczna, niepalność i wysoka odporność na starzenie sprawiają, że plastyfikowany polichlorek winylu nadaje się do produkcji izolacji przewodów i kabli.
Poliuretan. Klasa elastomerów zwana poliuretanami jest wykorzystywana do produkcji pianek, klejów, powłok i wyrobów formowanych. Produkcja poliuretanów składa się z kilku etapów. Najpierw poliester wytwarza się w reakcji kwasu dikarboksylowego, takiego jak kwas adypinowy, z alkoholem wielowodorotlenowym, w szczególności glikolem etylenowym lub glikolem dietylenowym. Poliester traktuje się diizocyjanianem, na przykład diizocyjanianem toluyleno-2,4 lub diizocyjanianem metylenodifenylenu. Produkt tej reakcji traktuje się wodą i odpowiednim katalizatorem, zwłaszcza n-etylomorfoliną, w celu otrzymania elastycznej lub elastycznej pianki poliuretanowej. Dodając diizocyjanian otrzymuje się produkty formowane, w tym opony. Zmieniając stosunek glikolu do kwasu dikarboksylowego podczas procesu produkcji poliestrów, można wytwarzać poliuretany, które stosuje się jako kleje lub przetwarza w sztywne lub elastyczne pianki lub produkty formowane. Pianki poliuretanowe są ognioodporne, charakteryzują się dużą wytrzymałością na rozciąganie oraz bardzo dużą odpornością na rozdarcie i ścieranie. Wykazują wyjątkowo wysoką nośność i dobrą odporność na starzenie. Wulkanizowane kauczuki poliuretanowe charakteryzują się wysoką wytrzymałością na rozciąganie, ścieraniem, rozdarciem i odpornością na starzenie. Opracowano proces produkcji kauczuku poliuretanowego na bazie polieteru. Guma ta dobrze zachowuje się w niskich temperaturach i jest odporna na starzenie.
Kauczuk krzemoorganiczny. Kauczuki krzemoorganiczne nie mają sobie równych pod względem przydatności do stosowania w szerokim zakresie temperatur (od -73 do 315° C). W przypadku wulkanizowanych kauczuków silikonowych osiągnięto wytrzymałość na rozciąganie około 14 MPa. Ich odporność na starzenie i właściwości dielektryczne są również bardzo wysokie.
Hypalon (kauczuk chlorosulfoetylenowy). Ten chlorosulfonowany elastomer polietylenowy wytwarza się przez obróbkę polietylenu chlorem i dwutlenkiem siarki. Wulkanizowany Hypalon jest wyjątkowo odporny na ozon i warunki atmosferyczne oraz ma dobrą odporność termiczną i chemiczną.
Fluorowane elastomery. Elastomer kel-F jest kopolimerem chlorotrifluoroetylenu i fluorku winylidenu. Guma ta ma dobrą odporność na ciepło i olej. Jest odporny na substancje żrące, niepalny i nadaje się do stosowania w zakresie temperatur od -26 do 200°C. Viton A i fluorel to kopolimery heksafluoropropylenu i fluorku winylidenu. Elastomery te mają doskonałą odporność na ciepło, tlen, ozon, warunki atmosferyczne i światło słoneczne. Mają zadowalającą wydajność w niskich temperaturach i nadają się do stosowania w temperaturach do -21 ° C. Elastomery zawierające fluor są stosowane w zastosowaniach, w których wymagana jest odporność na ciepło i oleje.
Specjalistyczne elastomery. Produkowane są specjalistyczne elastomery o różnorodnych właściwościach fizycznych. Wiele z nich jest bardzo drogich. Najważniejsze z nich to kauczuki akrylowe, chlorosulfonowany polietylen, kopolimery eterowe, polimery epichlorohydrynowe, polimery fluorowane i termoplastyczne kopolimery blokowe. Wykorzystuje się je do wyrobu uszczelek, uszczelek, węży, osłon przewodów i kabli oraz klejów.
Zobacz też
CHEMIA ORGANICZNA;
TWORZYWA SZTUCZNE;
POLIMERY ORGANOSILONOWE.
LITERATURA
Podręcznik Rubbermana. M., 1971 Dogadkin BA Chemia elastomerów. M., 1981 Lepetov V.A., Yurtsev L.N. Obliczenia i projektowanie wyrobów gumowych. L., 1987

Encyklopedia Colliera. - Społeczeństwo otwarte. 2000 .

Zobacz, co kryje się pod hasłem „GUMA I GUMKA” w innych słownikach:

- („Guma i Guma”), czasopismo naukowo-techniczne, organ Ministerstwa Rafinacji Nafty i Przemysłu Petrochemicznego ZSRR oraz Ogólnounijnego Towarzystwa Chemicznego im. DI Mendelejew. Ukazuje się od 1927 roku jako miesięcznik w Moskwie. Do 1936 roku... ... Wielka encyklopedia radziecka

guma- a, m. kauczuk m. Po raz pierwszy odnotowano u ks. ruski. śl. I. Tatishcheva 1816. // ES. 1. Substancja żywiczna, zwykle ekstrahowana z mlecznego soku niektórych roślin, z której wytwarzana jest guma. BAS 1. Guma guma. Wawiłow 1856. Guma. Stary... ... Historyczny słownik galicyzmów języka rosyjskiego

- (kauczuk francuski pochodzenia amerykańskiego) Lepki, utwardzający się na powietrzu sok wielu roślin Ameryki Południowej. Jeśli połączymy ją z siarką, otrzymamy wulkanizowaną gumę, z której produkuje się buty, odzież, narzędzia chirurgiczne itp.... ... Słownik obcych słów języka rosyjskiego

Wielu właścicieli samochodów ma ogólną wiedzę na temat budowy opon samochodowych, ale niewielu może powiedzieć, jak powstają opony. Najbardziej powszechnym pomysłem jest wlewanie gumy do określonej formy, z której następnie wyciskany jest gotowy produkt.

W rzeczywistości tak nie jest, a produkcja opon samochodowych to złożony, zaawansowany technologicznie proces, który wymaga wyrafinowanego specjalistycznego sprzętu, starannej zautomatyzowanej kontroli i udziału wysoko wykwalifikowanych specjalistów.

Trochę historii

Pierwsza opona gumowa została stworzona w 1846 roku przez Roberta Williama Thomsona. W tamtym czasie nikt nie był zainteresowany jego wynalazkiem, a do pomysłu opony pneumatycznej powrócili dopiero 40 lat później, kiedy w 1887 roku Szkot John Dunlop wpadł na pomysł wykonania obręczy z węża zraszacza, zakładając je na koła roweru syna i napompowując je powietrzem.

Trzy lata później Charles Kingston Welch zaproponował oddzielenie dętki od opony, wkładając druciane pierścienie w krawędzie opony i umieszczając je na feldze, która następnie otrzymała wgłębienie w kierunku środka. Jednocześnie zaproponowano racjonalne metody montażu i demontażu opon, co umożliwiło zastosowanie w samochodach opon gumowych.

Proces produkcji opon

Z czego oni są zrobieni?

Głównym materiałem używanym do produkcji opon jest guma, wytwarzana z kauczuku naturalnego lub sztucznego. W zależności od proporcji i rodzaju dodanej gumy efektem końcowym są opony letnie lub zimowe.

Dlatego do mieszanki gumowej do opon letnich dodaje się głównie sztuczną gumę, dzięki czemu guma jest sztywniejsza, odporna na zużycie, nie „unosi się” w wysokich temperaturach i zapewnia niezawodną przyczepność na nawierzchni. Do produkcji opon zimowych dodaje się kauczuk naturalny, dzięki któremu guma jest bardziej miękka i elastyczna. Dzięki temu opony zimowe nie „opalą się” nawet podczas bardzo silnych mrozów.

• Oprócz gumy do mieszanki gumowej dodaje się wiele innych składników, takich jak plastyfikatory, wypełniacze, sadza i dodatki wulkanizujące.
• Opona składa się z kilku elementów połączonych w jeden: osnowy lub kordu, warstw opasania, bieżnika, stopki i części bocznej.

Jak zrobić ramkę

Kord przyszłej opony jest wykonany z nici metalowych, tekstylnych lub polimerowych na specjalnej maszynie - „creel”. Z wielu szpul drutu nici zbiegają się w jednym miejscu. Ogólnie rzecz biorąc, projekt przypomina krosno. Następnie tkany sznur wchodzi do wytłaczarki, gdzie zostaje podgumowany.

Gotowy karkas jest następnie cięty na paski o różnej szerokości, aby wyprodukować opony o różnych rozmiarach. Jest on nawinięty na szpule w celu przechowywania i transportu. Ponieważ guma niewulkanizowana jest bardzo lepka, pomiędzy warstwy umieszcza się przekładki, aby zapobiec uszkodzeniu osnowy.

Jak zrobić ochraniacz

Kolejnym etapem produkcji jest wykonanie bieżnika. Pasek gumowanego sznurka nawleczony jest na maszynę, która za pomocą wytłaczania zamienia go w bieżnik. Aby pracownicy mogli wizualnie szybko określić rozmiar przyszłej opony, na bieżniku namalowano kolorowe linie.

Część boczna

Stopka opony składa się z pierścienia stopki i warstwy lepkiej, hermetycznej gumy. Produkcja stopek do opon rozpoczyna się od drutu metalowego pokrytego gumą, po czym jest on skręcony do wymaganego promienia felgi i pocięty na koła. Następnie montaż odbywa się na maszynie. Bardziej szczegółowo możesz obejrzeć ten proces na filmie.

Montaż

Przedostatnim etapem jest montaż gotowej opony. Odbywa się to na maszynie, która odbiera wszystkie gotowe elementy. Maszynę obsługuje dwóch pracowników: monter i przeładowacz.

Pierwsza zawiesza kółka z koralikami, a druga wkłada szpule z komponentami. Następnie maszyna robi wszystko automatycznie: łączy ze sobą części i nadmuchuje obrabiany przedmiot powietrzem pod bieżnikiem z kruszarką. Prawie ukończona opona jest ważona i sprawdzana pod kątem wad. Proces ten można również obejrzeć na wideo.

Odnalezienie

Ostatnim etapem produkcji jest wulkanizacja. Opona jest poddawana działaniu gorącej pary pod ciśnieniem 15 barów i w temperaturze około 200 stopni Celsjusza. W efekcie spieka się gumę, sadzę i różne dodatki, a za pomocą form na powierzchnię opony nanosi się wzór bieżnika i napisy. Gotowe opony są sprawdzane pod kątem zgodności ze wszystkimi wymaganymi specyfikacjami.