Что такое вулканизация: Вулканизация | это… Что такое Вулканизация?

Что такое вулканизация резины — Статья на сайте Lester.ua

Что обсуждают

Автомобильные шины из натурального каучука (история автомобилестроения — XIX век) выдерживали жару и сильный холод, потому что в процессе производства проходили через вулканизацию. Сырую резину с добавлением серы и свинца нагревали до определенной температуры. Каучуковые покрышки вулканизировали целиком. Это делало их более устойчивыми к внешним воздействиям. Если использовать химическую терминологию, то вулканизация резины — это изменение структурных связей между макромолекулами с помощью специального реагента.

От теории к практике

 

Химия — сложная и многообразная наука, которая поставляет ценный теоретический материал для разнообразных направлений хозяйственной деятельности. При производстве автомобильных шин принципиальное значение имеют три критерия:

• структурная прочность;
• точное формообразование;
• эксплуатационная долговечность.

Изобретение вулканизации резины как технологического процесса произошло из-за оплошности работника, которого звали Чарльзом Гудиером (знакомая фамилия, не так ли?). Работая на резиновой фабрике в Массачусетсе, он уронил кусок каучука, смешанного с серой, на плавильный лист. Обычная мягкая резина оплавилась бы, но вместо этого каучуковый ком обуглился. Эпизод случился в 1839 году, а в патенте, фактически открывшем не только эру вулканизации, но и сами автомобильные шины, значится 1844.

Современное промышленное производство покрышек основывается на использовании не растительного (каучукового), а углеводородного сырья, добываемого нефтяными скважинами. Сформированные шины проходят через стадии затвердевания и укрепления, напоминающие классическую вулканизацию XIX века. Процесс, через который на стыке XIX и XX веков проходила почти вся резина для автомобилей, сегодня используется в шиномонтажных мастерских для ремонта, заделки повреждений и проколов.

Ожидаемый восстановительный эффект достигается за счет того же запатентованного принципа, что и полтора века назад.

На целевой участок покрышки или камеры наносят вулканизирующий состав, который затвердевает и набирает прочность естественным образом, либо происходит его нагрев до состояния частичного расплава. В первом случае речь идет о холодной вулканизации, во втором — о горячей. Основное отличие между ними — скорость химических реакций.

Процессы двух видов

 

Если намечена холодная вулканизация резины, инструкция предполагает элементарную последовательность действий без необходимости использовать специальное технологическое оборудование:

1. Снимается защитная пленка с адгезивного слоя.
2. Вулканизационный пластырь крепится к ремонтируемой поверхности.
3. Процесс сращивания латки длится не менее суток. Скорость прохождения химической реакции зависит от окружающей температуры.

Горячая вулканизация происходит при сильном нагреве «сырой резины», для чего применяются нагреватель и сдавливатель. Последний обеспечивает плотность прижима и достижение максимального эффекта.

ХиМиК.ru — ВУЛКАНИЗАЦИЯ — Химическая энциклопедия

А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

ВУЛКАНИЗАЦИЯ, технол. процесс, в к-ром пластичный каучук превращается в резину. В результате вулканизации фиксируется форма изделия и оно приобретает необходимые прочность, эластичность, твердость, сопротивление раздиру, усталостную выносливость и др. полезные эксплуатационные св-ва. С хим. точки зрения вулканизация — соединение («сшивание») гибких макромолекул каучука в трехмерную пространств. сетку (т. наз. вулканизационную сетку) редкими поперечными хим. связями. Образование сетки происходит под действием спец. хим. агента или (и) энергетич. фактора, напр. высокой т-ры, ионизирующей радиации. Поперечные связи ограничивают необратимые перемещения макромолекул при мех.

нагружении (уменьшают пластич. течение), но не изменяют их способности к высокоэластич. деформации (см. Высокоэластическое состояние). Степень сшивания (густоту сетки поперечных связей) характеризуют равновесными модулями растяжения или сдвига, к-рые определяют при сравнительно небольших деформациях, равновесным набуханием в хорошем р-рителе, а также содержанием макромолекул, оставшихся в сшитом образце вне сетки (зольфракция).

Структура вулканизационной сетки. Механизм вулканизации.

Вулканизац. сетка имеет сложное строение. В ней наряду с узлами, в к-рых соединяются две макромолекулы (тетрафункциональные узлы), наблюдаются также полифункциональные узлы (соединение в одном узле неск. макромолекул). Св-ва сеток зависят от концентрации поперечных хим. связей, их распределения и хим. строения, а также от средней мол. массы и ММР вулканизуемого каучука, разветвленности его макромолекул, содержания в сетке зольфракции и др. Оптимальная густота сетки достигается при участии в сшивании всего 1-2% мономерных звеньев макромолекулы. Дефектами сетки м. б. своб. концы макромолекул, не вошедшие в нее, но к ней присоединенные; сшивки, соединяющие участки одной и той же цепи; захлесты или переплетения цепей и т.д.

Поперечные хим. связи — мостики образуются под действием разл. агентов вулканизации и представляют собой фрагменты молекул самого агента. От хим. состава этих мостиков зависят мн. эксплуатац. характеристики резин, напр. сопротивление термоокислит. старению, скорость накопления остаточных деформаций в условиях сжатия при повыш. т-рах, стойкость к действию агрессивных сред. Влияние хим. состава и длины поперечных связей на прочность резин при обычной т-ре надежно не установлено.

Строение сетки вулканизатов, наполненных технич. углеродом (сажей), сложнее, чем ненаполненных, из-за сильного физ и хим. взаимод. каучука с наполнителем. Для таких вулканизатов количеств. связь между параметрами сетчатой структуры и эксплуатац. характеристиками до сих пор не найдена. Однако существуют разнообразные качеств. и полуколичеств. зависимости, к-рые широко используют для разработки рецептур резин и прогнозирования их поведения при вулканизации.

На практике, чтобы обеспечить высокую производительность оборудования, стремятся к миним. продолжительности вулканизации, но в условиях, обеспечивающих эффективную переработку смесей и получение резин с наилучшими св-вами. Весь процесс принято подразделять на три периода: 1) индукционный; 2) период формирования сетки; 3) перевулканизация (реверсия). По продолжительности индукц. периода, когда измеримое сшивание не наблюдается, определяют стойкость резиновой смеси к преждевременной вулканизации (подвулканизации). Последняя затрудняет переработку смеси и приводит к ухудшению кач-ва изделий. Этот период особенно важен при вулканизации многослойных изделий, т. к. с увеличением его продолжительности усиливаются слипание отдельных слоев смеси при формировании изделия и совулканизация слоев.

Завершению периода формирования сетки соответствует оптимум вулканизации — время, за к-рое обычно достигается образование вулканизата с наилучшими св-вами. Технически важная характеристика — плато вулканизации, т. е. отрезок времени, в течение к-рого значения измеряемого параметра, близкие к оптимальным, изменяются сравнительно мало. К перевулканизации приводит продолжение нагревания резины после израсходования агента вулканизации. Перевулканизация проявляется в дальнейшем повышении жесткости вулканизата (напр., при вулканизации полибутадиена, сополимеров бутадиена со стиролом или акрилонитрилом) или, наоборот, в его размягчении (при вулканизации полиизопрена, бутил-каучука, этилен-пропиленового каучука). Эти изменения св-в связаны с термической перестройкой вулканизац. сетки, термич. и термоокислит.

превращениями макромолекул.

Элементарные р-ции, протекающие при вулканизации, определяются хим. строением каучука и агента вулканизации, а также условиями процесса. Обычно, независимо от характера этих р-ций, различают 4 стадии вулканизации. На первой, охватывающей в основном индукц. период, агент вулканизации переходит в активную форму: в результате его р-ции с ускорителями и активаторами процесса образуется т. наз. действительный агент вулканизации (ДАВ). [Применение сравнительно стабильных компонентов вулканизующей системы обусловлено необходимостью относительно длительного (до одного года) их хранения на резиновых заводах, а также сохранения в течение нек-рого времени пластичности резиновой смеси, поскольку в противном случае исключается возможность формования изделия.]

Собственно сшивание охватывает две стадии: а) активацию макромолекул в результате их р-ции с ДАВ, приводящей к образованию полимерного своб. радикала, полимерного иона или активного промежут.

продукта присоединения агента вулканизации к макромолекуле; б) взаимод. двух активированных макромолекул (или активированной и неактивированной) с образованием поперечной связи. На 4-й стадии происходит перестройка «первичных» поперечных связей в термически и химически более устойчивые структуры; при вулканизации каучуков спец. назначения, напр. полисилоксановых или фторкаучуков, этой цели служит отдельная технол. операция — выдержка в воздушных термостатах.

Специфич. особенности рассмотренных р-ций — высоковязкая среда, а также большой избыток каучука по сравнению с кол-вом агента вулканизации (обычно 1-5% от массы каучука). Большинство агентов вулканизации плохо растворимо (твердые в-ва) или плохо совместимо (жидкости) с каучуком; поэтому для равномерного диспергирования агента вулканизации в среде каучука в виде частиц (капель) минимально возможного размера применяют спец. диспергаторы, являющиеся ПАВ для данной системы.

Хорошим диспергатором служит, напр., стеарат цинка, к-рый образуется в резиновой смеси при р-ции стеариновой к-ты с ZnO, применяемыми в кач-ве активаторов серной вулканизации. Присутствие полярных группировок в макромолекуле, полярных нерастворимых в-в в резиновой смеси и ряд др. факторов способствует локальному концентрированию даже р-римых в каучуке агентов вулканизации. Вследствие этого р-ции, обусловливающие вулканизацию, идут частично как гомогенные (растворенный ДАВ), а частично как гетерогенные [р-ции на границе раздела каучук — частица (капля) ДАВ]. Полагают, что гетерогенные р-ции приводят к образованию сетки с узким ММР отрезков макромолекул между сшивками, благодаря чему повышаются эластичность, динамич. выносливость и прочность вулканизатов. Статистич. распределение поперечных связей, характерное для гомогенных р-ций, предпочтительнее при получении уплотнит. резин, наиб. важное св-во к-рых — малое накопление остаточных деформаций при сжатии.

Поскольку от доли гетерог. р-ций зависит строение вулканизац. сетки, св-ва вулканизатов определяются не только механизмом хим. р-ций, но и размером и распределением дисперсных частиц агента вулканизации и ДАВ в каучуке, интенсивностью межмол. взаимод. на межфазной границе и др. Влияние этих факторов проявляется при смешении каучука с ингредиентами и переработке резиновой смеси. Поэтому св-ва вулканизата зависят от «предыстории» конкретного образца.

Технология вулканизации. Вулканизующие системы. Большинство резиновых смесей подвергается вулканизации при 130-200 °С в спец. агрегатах (прессы, автоклавы, форматоры-вулканизаторы, солевые ванны, котлы, литьевые машины и др.) с применением разнообразных теплоносителей (перегретый водяной пар, горячий воздух, электрообогрев и др.). Герметики, резиновые покрытия и др. часто вулканизуют ок. 20 °С («холодная» вулканизация).

Круг агентов вулканизации довольно широк, а выбор их определяется хим. строением каучука, условиями эксплуатации изделий и приемлемым технол. способом проведения вулканизации. Для диеновых каучуков (гомо- и сополимеров изопрена или бутадиена) наиб. широко применяют т. наз. серную вулканизацию. Ее используют в произ-ве автомобильных покрышек и камер, мн. видов резиновой обуви, РТИ и др. Мировое потребление серы для вулканизации превышает 100 тыс. т/год (среднее ее содержание в резиновой смеси составляет 1,5% по массе).

Наиб. важные компоненты серной вулканизующей системы — ускорители вулканизации; варьируя их тип и кол-во (при обязательном присутствии активатора вулканизации - смеси ZnO со стеариновой к-той), удается в широких пределах изменять скорость вулканизации, структуру сетки и св-ва резин. Именно хим. строение ускорителя определяет скорость образования и реакц. способность ДАВ. В случае серной вулканизации он представляет собой полисульфидное соединение ускорителя (Уск) типа Уск-S_х-Уск или Уск-S_x-Zn-S_y-Уск. В результате р-ций ДАВ сметиленовыми группами или (и) двойными связями макромолекулы образуются поперечные связи, содержащие один или неск. атомов серы.

В пром-сти в кач-ве ускорителей серной вулканизации наиб. широко (70% общего объема потребления этих ингредиентов) применяют замещенные тиазолы и сульфенамиды. Первые, напр. 2-меркаптобензотиазол, дибензотиазолилдисульфид, обеспечивают широкое плато вулканизации и высокое сопротивление резин термоокислит. старению. Сульфенамиды, напр. N-циклогексил-2-бензотиазолилсульфенамид (сульфенамид Ц), морфолилтиабензотиазол (сульфенамид М), уменьшают склонность смесей к преждевременной вулканизации, улучшают формуемость смесей и монолитность изделий, задерживают побочные процессы (напр., деструкцию и изомеризацию каучука).

В присут. ускорителей из группы тиурамов, напр. тетра-метилтиурамдисульфида, дипентаметилентиурамтетрасульфида, получают резины с повыш. теплостойкостью. Эти соединения, обеспечивающие высокую скорость серной вулканизации, способны вулканизовать диеновые каучуки и без элементной серы. Еще большее ускорение вулканизации наблюдается при использовании т. наз. ультраускорителей-дитиокарбаматов и ксантогенатов. В присут. первых (диметилдитиокарбамат Zn, диэтилдитиокарбамат диэтиламина) резиновые смеси м. б. вулканизованы в течение короткого времени при 110-125°С. Водорастворимые представители этой группы соединений, напр. диметилдитиокарбамат Na, используют для вулканизации латексных смесей и нек-рых резиновых клеев. Ксантогенаты, напр. бутилксантогенат Zn, применяют гл. обр. в клеевых композициях, вулканизующихся при 20-100°С.

Первые введенные в практику ускорители серной вулканизации — альдегидамины (продукты конденсации анилина с альдегидами) и гуанидины (гл. обр. дифенилгуанидин) — характеризуются замедленным действием. Благодаря этому они удобны при получении эбонитов и массивных изделий. Дифенилгуанидин, кроме того, широко применяют в комбинации с тиазолами для повышения активности последних; разработано большое число двойных систем ускорителей, к-рые обеспечивают более эффективную вулканизацию, чем каждый из них в отдельности.

Для эффективного уменьшения склонности к подвулкани-зации резиновых смесей с серной вулканизующей системой применяют замедлители подвулканизации-N-HH-трозодифениламин, фталевый ангидрид, N-циклогексилтиофталимид. Действие этих ингредиентов сводится к уменьшению скорости р-ций компонентов вулканизующей системы с каучуком или между собой при образовании ДАВ.

С целью получения резин со спец. св-вами в пром-сти расширяется применение таких агентов вулканизации, как орг. пероксиды, алкилфеноло-формальд. смолы, олигоэфиракрилаты и др. непредельные соединения, орг. полигалогенпроизводные, нитрозосоединения и др. Растет также интерес к вулканизации под действием радиац. излучения и других физ. факторов. Пероксидные и радиац. резины отличаются повыш. теплостойкостью и улучшенными диэлектрич. св-вами; резины, вулканизованные алкилфеноло-формальд. смолами,- высокой стойкостью к перегретому пару.

Вулканизация каучуков, содержащих в макромолекуле функц. группы, возможна также с помощью соединений, вступающих с этими группами в хим. р-ции. Так, винилпиридиновые каучуки вулканизуются полигалогенпроизводными, галогенсодержащие каучуки (полихлоропрен, хлорсульфированный полиэтилен, хлорбутилкаучук, фторкаучуки) — диаминами и полиолами, уретановые-диизоцианатами.

===
Исп. литература для статьи «ВУЛКАНИЗАЦИЯ»: Гофманн В., Вулканизация и вулканизующие агенты, пер. с нем., Л., 1968; Блох Г. А., Органические ускорители вулканизации и вулканизирующие системы для эластомеров, Л., 1978; Донцов А. А., Процессы структурирования эластомеров, М., 1978; Догадкин Б. А., Донцов А. А., Шершне в В. А. , Химия эластомеров, 2 изд., М., 1981; Донцов А. А., Шершнев В. А., «ЖВХО им. Д. И. Менделеева», 1986, т. 31, № 1. А. А. Донцов.

Страница «ВУЛКАНИЗАЦИЯ» подготовлена по материалам химической энциклопедии.

А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

Вулканизация Определение и значение — Merriam-Webster

vul·​ca·​ni·za·​tion ˌvəl-kə-nə-zā-shən 

: процесс химической обработки сырого или синтетического каучука или аналогичного пластика для придания ему полезных свойств (таких как эластичность, прочность и стабильность)

Примеры предложений

Недавние примеры в Интернете К ним относятся концепция нуля, вулканизация каучука, сложный язык и система письма, а также передовые знания в области астрономии, архитектуры, искусства и медицины. — Эллисон Футтерман, 9 лет.0011 Журнал Discover , 14 января 2022 г. Имя Charles Goodyear является синонимом вулканизации и — закалки каучука. — Эллисон Футтерман, Discover Magazine , 10 октября 2022 г. Форма каркаса, состоящая из двух частей, покрывает слой обмотки и проходит собственную вулканизацию при температуре от 150 до 160 градусов Цельсия в течение примерно восьми минут. — Тим Ньюкомб, 9 лет.0011 Популярная механика , 10 ноября 2022 г. Ацтеки знали, что это низкорослое пустынное растение является источником натурального латекса, но с момента открытия вулканизации в 1839 году производство каучука в основном было сосредоточено вокруг более тропического каучукового дерева (гевеи). — Дэн Эдмундс, Автомобиль и водитель , 9 октября 2022 г. Он изготовлен с использованием процесса вулканизации , при котором Super-LumiNova расплавляется непосредственно внутри резиновой вставки ремешка, так что он смешивается непосредственно с материалом. — Кэрол Беслер, 9 лет.0011 Отчет Робба , 6 октября 2022 г. Латекс Dunlop: жидкий латекс заливают в форму до заполнения и помещают в печь для вулканизации перед промывкой и сушкой при высокой температуре. — Грейс Ву, Good Housekeeping , 7 июля 2022 г. Оба процесса включают вулканизацию , которая включает отверждение жидкого латекса с использованием методов сшивания, нагревания и других химических реагентов. — Грейс Ву, 9 лет.0011 Good Housekeeping , 18 мая 2022 г. Латекс Dunlop изготавливается путем заливки жидкого латекса в форму и помещения его в печь для вулканизации перед промывкой и сушкой при высокой температуре. — Грейс Ву, Good Housekeeping , 18 мая 2022 г. Узнать больше

Эти примеры предложений автоматически выбираются из различных онлайн-источников новостей, чтобы отразить текущее использование слова «вулканизация». Мнения, выраженные в примерах, не отражают точку зрения Merriam-Webster или ее редакторов. Отправьте нам отзыв.

История слов

Первое известное использование

1846, в значении, определенном выше

Путешественник во времени

Первое известное использование вулканизация была в 1846 г.

Посмотреть другие слова того же года

Словарные статьи рядом с

вулканизация

вулканизировать

вулканизация

вулканизировать

Посмотреть другие записи рядом 

Процитировать эту запись

Стиль

MLAЧикагоAPAMМерриам-Вебстер

«Вулканизация». Словарь Merriam-Webster.com , Merriam-Webster, https://www.merriam-webster.com/dictionary/vulcanization. По состоянию на 17 февраля 2023 г. Последнее обновление: 17 января 2023 г. — Обновлены примеры предложений

Подпишитесь на крупнейший словарь Америки и получите тысячи дополнительных определений и расширенный поиск без рекламы!

Полный текст Merriam-Webster

Что такое вулканизированная резина? — Bondtech Corporation

Опубликовано Bondtech на 19 июля 2022 г. 14:36 ​​ | Оставить комментарий

Каждый день мы полагаемся на резину: от шлангов, ремней и шин, обеспечивающих бесперебойную работу наших автомобилей, до резиновых лент и ластиков на наших столах и даже подошв нашей обуви. Создание функциональных и прочных версий этих и многих других продуктов требует процесса вулканизации, который укрепляет и отверждает резину, чтобы улучшить ее функциональность для этих целей. Современная вулканизация обычно выполняется в промышленном автоклаве вулканизации.

 

Как производится вулканизированная резина

Как натуральный, так и синтетический каучук чувствительны к перепадам температуры, становятся липкими при нагревании и ломкими при охлаждении. Чтобы сделать его более прочным и полезным материалом, его необходимо вылечить или вулканизировать. В процессе вулканизации каучука изменяются внутренние химические связи каучука (изменяется химический состав его поперечных связей) с добавлением серы или других химических веществ и тепла для создания более твердого, прочного, твердого, эластичного и эластичного материала.

 

Как вулканизировать резину

Вулканизация — это относительно простой процесс изменения естественной структуры каучука, придания формы полученному материалу и его термического отверждения. Конкретные шаги:

1. Резина погружается в резервуар, наполненный серой и специальными добавками, ускоряющими процесс отверждения. В каучук также могут быть включены другие добавки для улучшения характеристик, внешнего вида или других характеристик.
2. Теперь каучуку экструдируют, формуют или иным образом придают ему желаемую форму.
3. После формования резиновые детали или изделия обычно помещают в нагретую камеру вулканизирующего автоклава, где повышенная температура (обычно от 300°F до 400°F) ускоряет процесс.
4. Наконец, вулканизированные продукты удаляют и дают им остыть.

 

Использование и преимущества

Вулканизированная резина, будь то из натуральных или синтетических источников, является популярным и экономичным материалом для применений, где необходимы его прочность, долговечность, эластичность и универсальность.

 

Преимущества вулканизированной резины

Некоторые из наиболее ценных преимуществ вулканизированной резины включают в себя:

• Эластичность : Шины, стопоры, подошвы для обуви и шланги, среди прочего, должны выдерживать огромный износ.
• Эластичность : Резиновые изделия особенно полезны благодаря своей эластичности или способности многократно возвращаться к своей первоначальной форме.
• Влагостойкость : Водонепроницаемость каучука является ключевым преимуществом для применений, которые подвергаются воздействию влаги в течение длительного времени.
• Изоляция : Очень низкая диэлектрическая проницаемость каучука и другие характеристики делают его отличным изолятором как для электрических токов, так и для температуры.
• Физическая стойкость : Резина хорошо работает даже при значительных физических повреждениях, таких как удары и истирание.
• Химическая стойкость : Резина обладает хорошей стойкостью к окислению, коррозии, органическим растворителям и другим химическим веществам.

Общее использование

Некоторые из продуктов, в которых чаще всего используется вулканизированная резина, включают:

• Автомобильные шины
• Подошвы для обуви
• Шланги и трубки
• Мячи и другие игрушки
• Ластики и резинки
• Прокладки и уплотнения
• Конвейерные и другие ленты
• Амортизаторы и гасители вибрации
• Прочная облицовка резервуаров
• Изоляционные листы и сопутствующие товары

 

Автоклавы для вулканизации резины на Bondtech

Наши вулканизационные автоклавы разработаны с опциями, обеспечивающими точность и гибкость, необходимые для удовлетворения разнообразных потребностей наших клиентов. Опции и функции включают в себя:

 

Опции систем отопления

Опции нагрева автоклава включают:

• Косвенный электрический нагрев
• Косвенный паровой нагрев
• Прямой паровой нагрев

Элементы дверцы

Быстро открывающиеся двери разработаны для обеспечения безопасности с помощью:

• Гидравлический привод для быстрого и безопасного открывания и запирания
• Прочная кольцевая прокладка с блокирующим вращением кольца для уменьшения износа

Регуляторы температуры и давления

Предварительно упакованный блок контроля температуры и давления входит в комплект каждого вулканизатора резины с 24-часовым самописцем.

Программируемый логический контроллер (ПЛК)

Программируемые логические контроллеры обеспечивают гибкое программирование технологических циклов автоклавов, позволяя пользователям:

• Оптимизация циклов автоклавирования по мере необходимости
• Производство высококачественной продукции
• При желании подключите модем

Функции контроля качества и безопасности

Наши автоклавы отличаются безопасностью и качеством:

• Сертификация ASME и Национального совета
• Предохранительные блокировки и предохранительные клапаны
• Онлайн-поддержка доступна у наших инженеров

 

Вулканизированная резина — это универсальный материал, который можно использовать в самых разных отраслях.