Вулканизация резины¶
Вулканизация — это технологический процесс, придающий каучукам и резинам эластичность, упругость, прочность и устойчивость к температурным воздействиям. Метод основан на вулканизирующих агентах, образующих поперечные химические связи (сшивки) между макромолекулами полимера. Процесс был открыт в 1839 году американским изобретателем Чарльзом Гудьером и стал основой современной резинотехнической промышленности.
¶История
До открытия вулканизации натуральный каучук имел ограниченное применение: он размягчался при нагреве, твердел на морозе и был недолговечен. В 1839 году Чарльз Гудьер, работавший в Нью-Йорке, случайно обнаружил, что смесь каучука с серой, подвергнутая нагреву, приобретает новые свойства. Патент на метод был получен в 1844 году.
В России вулканизацию начали внедрять в середине XIX века. В 1860-х годах в Санкт-Петербурге и Москве были созданы первые резиновые фабрики, в том числе «Товарищество резиновых изделий Мантурина» (1860). В 1870-х годах в России работал первый в стране завод по производству резиновых изделий, основанный предпринимателем И. Ф. Мантуриным.
¶Химическая основа
В процессе вулканизации атомы серы образуют мостики между цепями каучука. В зависимости от количества серы различают:
- Тяжёлую вулканизацию (содержание серы более 30 %) — при этом получается эбонит (жёсткая резина);
- Лёгкую вулканизацию (содержание серы 2–5 %) — получается эластичная резина.
Помимо серы, в качестве вулканизирующих агентов применяют пероксиды, бис-триазиновые соединения, металлические оксиды и другие вещества. Для ускорения процесса используют вулканизирующие ускорители (меркаптобензотиазол и др.).
¶Виды вулканизации
¶По способу нагрева
- Горячая вулканизация — основной промышленный метод. Изделия нагревают в автоклавах при температуре 140–160 °C. Различают паровую, воздушную и водяную вулканизацию.
- Холодная вулканизация — проводится при комнатной температуре с использованием жидких вулканизирующих составов (например, дихлорид серы в сероуглероде). Применяется для склеивания резин и ремонта изделий.
- Радиационная вулканизация — инициирование сшивки под действием ионизирующего излучения (электронного пучка, гамма-излучения). Позволяет обходиться без химических вулканизирующих агентов.
¶По назначению
- Вулканизация в формах (литьё под давлением);
- Вулканизация в пресс-формах;
- Вулканизация в каландрах (для плёнок и лент);
- Вулканизация в автоклавах (для шлангов, кабелей, обувных подошв).
¶Оборудование и режимы
Основное оборудование — вулканизационные автоклавы, прессы, каландры и вулканизационные машины. Режим вулканизации определяется температурой, давлением и временем выдержки. Для каждого вида резины подбирается свой режим: например, для шинных покрышек температура составляет 140–160 °C, а для кабельной изоляции — до 180 °C.
¶Применение
Вулканизация применяется при производстве:
- автомобильных покрышек и камер;
- шлангов, рукавов и прокладок;
- кабельной и проводниковой изоляции;
- обувных подошв;
- медицинских изделий (перчатки, катетеры);
- промышленных уплотнений и виброизоляторов.
¶Интересные факты
- Термин «вулканизация» происходит от имени римского бога Вулкана — покровителя огня и кузнецов, что связано с необходимостью нагрева при обработке.
- Гудьер долгие годы жил в бедности и был вынужден продать патент за 200 долларов.
- В России в 1870-х годах на заводе Мантурина выпускали резиновые сапоги, шланги и медицинские изделия, что сделало Россию одним из первых производителей резины в Европе.
Источники:
- Болдырев В. С. «Технология резиновых изделий»
- Крылов В. А. «Резинотехнические изделия»
- Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона
- Большая советская энциклопедия