Продажа квадроциклов, снегоходов и мототехники
second logo
Пн-Чт: 10:00-20:00
Пт-Сб: 10:00-19:00 Вс: выходной

+7 (812) 924 3 942

+7 (911) 924 3 942

Содержание

Что такое силиконовая резина горячей вулканизации?

СТРУКТУРА

Силиконовая резина – это эластичный материал, получаемый на базе высокомолекулярных кремнийорганических соединений и по внешнему виду напоминающий синтетическую или обычную натуральную резину. Однако вследствие своей особой химической структуры она отличается целым рядом свойств, которые позволяют ей занять особое место среди резиновых эластичных материалов.

Основная структура силиконовой резины, в отличие от обычных видов резины, – это цепи из атомов кремния и кислорода с редкими поперечными сшивками. Этим обстоятельством обуславливается присущий ей в некоторой степени неорганический характер.

 

Рис.1 Фрагмент молекулы силиконового каучука

Остальные связи кремния заняты органическими радикалами (R), в первую очередь метильными, чем объясняется сходство с обычными сортами резины.

Наряду с метильными группами полимерная цепь содержит небольшой процент алкиленовых групп, в первую очередь – винильных, что повышает реакционную способность при перекисном образовании сетчатых структур.

СВОЙСТВА

Устойчивость к экстремальным температурам

Силиконовая резина сохраняет свои свойства практически неограниченное время при температурах от -50°С до +180°С.

Её можно использовать при температурах, близких к +250°С в течение нескольких сотен часов без появления хрупкости.

Особо термостойкие типы силиконовой резины имеют достаточно долгий срок службы при температуре выше +200°С.

Точно также особые сорта применимы при температурах до -100°С.

Учитывая её хорошие электроизоляционные свойства, силиконовую резину можно отнести к категории теплостойкости H.

 

Рис. 2. Прочность силиконовой резины и стирол-бутадиенового каучука после обработки горячим воздухом при температуре +200°С. Измерено при комнатной температуре.

 

Рис. 3. Предельное удлинение силиконового и стирол-бутадиенового каучуков после обработки горячим воздухом при температуре +200°С. Измерено при комнатной температуре.

 

Рис. 4. Жесткость силиконового и стирол-бутадиенового каучука при обработке горячим воздухом 200°С. Измерено при комнатной температуре.

Зависимость свойств от температуры

Как и у всех силиконов, большинство свойств силиконовой резины зависят от температуры в меньшей степени, чем у органических материалов. Благодаря этому силиконовую резину можно с успехом использовать при более высоких и более низких температурах. К таким свойствам относятся, например, сохранение формы, эластичность, упругость, прочность, жёсткость и предельное удлинение. Среди электрических характеристик, которые также в меньшей степени зависят от температуры, следует назвать пробивную прочность, диэлектрические показатели, объёмное сопротивление.

 

Рис. 5. Зависимость прочности силиконовой резины и стирол-бутадиенового каучука от температуры.

 

Рис. 6. Зависимость предельного удлинения силиконовой резины и стирол-бутадиенового каучука от температуры.

 

Рис. 7. Зависимость остаточной деформации сжатия силиконовой резины и стирол-бутадиенового каучука от температуры.

Эластичность при низкой температуре
  t°C хрупкости при ударе t°C отвердевания по модулю Юнга при изгибе t°C стеклования
Резина общего назначения -73 -55 -50
Твердая резина -78 -60 -50
Низко-температурная резина -118 -115 -116
Фторсиликоновая резина -168 -59 -57

Электрические свойства

Силиконовая резина при комнатной температуре обладает отличными изоляционными свойствами. Как уже отмечалось, эти свойства зависят от температуры лишь в малой степени. Поэтому силиконовая резина при температурах выше +100°С превышает по своим изоляционным показателям все традиционные эластомеры.

Следует также отметить, что при хранении в воде отмечаются лишь ничтожные изменения электрических свойств.

При сгорании изоляции из силиконовой резины остаётся непроводящий слой SiO

2, благодаря чему обеспечивается более высокая защита электрических приборов и установок при нежелательных перегрузках.

Основные электрические характеристики
Диэлектрическая прочность 18-20 кВ/мм
Объемное сопротивление 10*1014 Ом*см
Диэлектрическая проницаемость (25°С, 50 Гц) 2,7 — 3,3


Рис. 8. Зависимость пробойной прочности силиконовой резины и натурального каучука от температуры.

 

Рис. 9. Зависимость угла диэлектрических потерь силиконовой резины и натурального каучука от температуры.

 

Рис. 10. Зависимость объемного сопротивления силиконовой резины и натурального каучука от температуры.

 

Рис. 11. Зависимость пробойной прочности силиконовой резины от продолжительности содержания в воде.

Химическая стойкость

Силиконовая резина устойчива к растворам солей, кипящей воде, спиртам, фенолам, различным минеральным маслам, слабым кислотам и щелочам, а также к перекиси водорода. В определённых условиях при контакте с алифатическими углеводородами наблюдается сильное набухание силиконовой резины, но после их испарения к ней возвращаются первоначальные механические свойства, так как она не содержит экстрагируемых составных частей.

Физиологическое воздействие

Силиконовая резина не токсична, если она обработана по всем правилам. Поэтому она является идеальным материалом для медицинской техники и пищевой промышленности.

Однако некоторые вулканизирующие средства могут оказывать на неё неблагоприятное воздействие. Эти средства вулканизации и продукты их распада устраняются путём достаточно длительного воздействия высоких температур.

Устойчивость к атмосферным воздействиям и озону

 

Рис. 12. По своей устойчивости к атмосферному воздействию и озону силиконовая резина превышает все органические каучуки.

Свойства силиконовой резины в отличие от натурального каучука не меняются под воздействием света и воздуха в нормальных температурных диапазонах. Дождь, снег, морская вода также практически не оказывают воздействия на свойства силиконовой резины. Поэтому её можно считать устойчивой к атмосферным воздействиям.

Она устойчива даже к озону, благодаря чему приобретает особенно важное значение для электротехнической промышленности. Кроме того, силиконовая резина устойчива к таким явлениям, как электрическая корона и дуга.

 

Рис. 13. Влияние высоких температур на органическую и силиконовую резины.

Антиадгезионные свойства

Большинство сортов силиконовой резины обладает плохой адгезией к поверхностям различных материалов. Поэтому их можно использовать как материалы для изготовления форм, покрытий для транспортёров, по которым перемещаются липкие детали, покрытий валов в текстильной промышленности и искусственных материалов. Из-за своих антиадгезионных свойств силиконовая резина с трудом совмещается с другими материалами. Для достижения достаточной прочности сцепления необходимо использовать специальные клеи.

Теплотехнические свойства

Теплопроводность силиконовой резины составляет ~4*10-4 кал/см.град.с (измерена при температуре +80°С).

Коэффициент линейного расширения составляет ~2*10-4 град.-1 в пределах температур от 0 до +150°С.

Оба эти показателя зависят от типа и количества наполнителя.

Долговечность изделий из силиконовой резины

Температура (°С) Долговечность (-50% удлинения при разрыве)
-50 — +100 неограниченно
+120 10-20 лет
+150 5-10 лет
+205 2-5 лет
+260 3 месяца — 2 года
+316 1 неделя — 2 месяца
+370 6 часов — 1 неделя
+420 10 минут — 2 часа
+480 2-10 минут


ПЕРЕРАБОТКА

Общие положения

Обработка силиконового каучука горячей вулканизации требует применения смесительных вальцов, пластикатора, экструдера, каландров, вулканизационных прессов и отопительных каналов. Такое оборудование обычно имеется только на резинообрабатывающих заводах, поставляющих готовые изделия из силиконовой резины. Для снабжения таких заводов исходными материалами в удобной и универсальной форме предлагаются исходные смеси силиконовых каучуков. Подобные смеси состоят из силиконового каучука, активного наполнителя на базе кремниевой кислоты, полу- и неактивных наполнителей, как, например, инфузорная земля и вспомогательные материалы на силиконовой основе, служащие для упрощения процесса обработки. При добавлении соответствующих вулканизаторов при температурах более +100°С из них можно изготовить эластичные резиновые детали.

Путём развальцовывания других наполнителей в эти исходные смеси можно получить вулканизаты с требуемыми производными свойствами.

Очень важно помнить, что все машины по переработке силиконовой резины должны содержаться в полной чистоте. Даже самые малые количества серных катализаторов и антиоксидантов, которые обычно используются для органической резины, могут сделать силиконовую резину абсолютно непригодной. Поэтому для обработки силиконовой резины целесообразно использовать отдельные машины.

Хранение

Исходные смеси, а также смеси силиконового каучука следует хранить в закрытых емкостях и защищать от воздействия солнечных лучей. Хранение должно производится отдельно от каучуков на органической основе. Хранение готовых к вулканизации смесей (содержащих перекиси) должно производиться при температурах не выше +30°С, в противном случае при обработке могут возникнуть определённые сложности. Срок хранения исходных смесей не менее 12 месяцев, а готовых к вулканизации смесей не менее 4 месяцев.

Пластификация

При длительном хранении смеси силиконовых каучуков становятся хрупкими, поэтому перед обработкой их необходимо пластифицировать для того, чтобы изготовляемые из них изделия имели качественную поверхность.

Пластификация проводится на смесительных вальцах стандартной конструкции. Фрикционная передача обоих вальцов должна быть от 1:1,2 до 1:1,5 и должна иметь охлаждение. Смесь силиконового каучука подаётся в широкий зазор между вальцами и пропускается несколько раз. Если в результате длительного хранения она крошится и падает в ванну кусками, то е надо подавать на валки до тех пор, пока не образуется сплошная лента из материала. Проскакивающие вниз куски следует снова подавать на вальцы, так как если это сделать с запозданием, они не размягчатся, что может привести к образованию уплотнений. Подобные уплотнения значительно снижают характеристики и ухудшают внешний вид резины. Если каучуковая смесь проходит равномерно, то зазор между валками делается уже. Сначала смесь пропускают через вальцы с меньшей скоростью вращения, а затем переходят на более быстрые. За счёт интенсивной обработки смеси время пластификации можно значительно сократить. Не следует опасаться «мёртвого валка», хотя смесь при длительной обработке на валках иногда становится слишком клейкой. Поэтому целесообразно использовать обрезной нож, чтобы эти мягкие смеси можно было снимать с валков.

Пластифицированные смеси остаются готовыми к переработке в течение нескольких дней. Постепенно они снова застывают, поэтому репластификацию необходимо повторять.

Смешивание с наполнителями

При достаточной пластичности исходной смеси на смесительные валки можно дополнительно подавать наполнители. Добавка наполнителей обеспечивает повышение прочности и во многих случаях удешевляет материал. Увеличение содержания наполнителя может упростить процесс напыления для различных смесей.

Для силиконовой резины наиболее часто используются следующие наполнители :

  • Высокодисперсная пиролитическая кремниевая кислота с развитой поверхностью в 200 м²/г;
  • Инфузорная земля;
  • Карбид кремния тонкого помола;
  • Оксид цинка;
  • Оксид титана и т. д.

Оксид титана и некоторые оксиды железа способствуют повышению термостойкости (до +200-300°С).

При дальнейшем увеличении количества наполнителя наблюдается, как правило, более или менее заметное ухудшение механических показателей, зависящее от использованного наполнителя и его количества. Не следует добавлять более 100 частей неактивного или полуактивного и 30 частей активного наполнителя.

Вулканизирующие средства

Для вулканизации смеси силиконового каучука применяются различные органические перекиси, которые добавляются в исходную смесь, как правило, после наполнителей. После введения перекиси смесь необходимо основательно охладить во избежание её девулканизации.

Органические перекиси, как правило, представляют собой вещества, взрывающиеся от ударов и легковоспламеняющиеся. Вследствие этого они используются часто не в чистом виде, а в разбавленном, например, в виде паст. Эти пасты безопасны при обработке и легко смешиваются. Некоторые другие перекиси даже в чистой форме бывают настолько стабильными, что не реагируют на удар и трение, однако, следует помнить, что они вызывают раздражения кожи и, прежде всего глаз. Поэтому при работе с ними необходимо надеть перчатки и очки. Качество готовой силиконовой резины зависит не только от исходной смеси, но также в значительной мере от выбора перекиси и её количества.

Вот некоторые, самые популярные перекиси :

  • Бис-(2,4-дихлорбензоил)пероксид (2,4-ДХБ, DCLBP). Используется исключительно для вулканизации без давления. Таким способом изготовляют шланги, кабели, профилированные детали. Вулканизация происходит непрерывно под действием горячего воздуха. Для ускорения вулканизации необходимо поддерживать температуру в пределах от +250 до +400°С.
  • 2,5-диметил-2,5-ди(тетрабутилперокси)гексан (DHBP). Придаёт хорошие механические свойства. Вулканизация идёт при температуре выше +170°С. Благодаря хорошей Scorch-характеристике он особенно пригоден для литья под давлением и литьевого прессования.

Пигменты

Смеси силиконового каучука, как правило, хорошо окрашиваются, так как они непрозрачно-прозрачные или имеют бело-серую окраску. Для окрашивания используются неорганические термостабильные пигменты.

Если не требуется устойчивость к высоким температурам, то можно использовать органические красители :

  • Белый – диоксид титана, оксид цинка;
  • Красно-коричневый – оксид железа красный;
  • Синий — кобальт синий;
  • Чёрный – сажа.

Пигменты смешиваются в количестве до 1% с перекисью. Равномерность окраски говорит о равномерном распределении перекиси. Следует упомянуть, что особенно удобно применение красок в виде паст.

СПОСОБЫ ПЕРЕРАБОТКИ

Формование и литьевая прессовка

При формовании, а также литьевой прессовке смесь заливается или запрессовывается в форму и выдерживается под давлением определённое время. Температура при этом доводится до температуры вулканизации (в зависимости от перекиси). В качестве смазки пресс-форм используется разбавленный водой раствор моющих средств.

Давление, как правило, составляет от 40 до 80 кг/см². Продолжительность воздействия температуры и давления зависит, как правило, от толщины формы и определяется экспериментальным путём. При толщине изделия до 10 мм достаточно, как правило, 10-15 минут. Если в форму попадает воздух, то в вулканизате образуются коричневые плохо провулканизированные места. Поэтому при вальцовке смесей и при заполнении форм необходимо следить за тем, чтобы туда не проникал воздух.

Важно при закрытии форм обеспечить удаление воздуха. При загрузке заготовки в горячую форму надо помнить, что прессовка должна следовать немедленно. В противном случае смесь начинает вулканизировать и не растекается достаточно по форме.

Во многих случаях полезно оставить резину охлаждаться до +80°С под давлением. Если это невозможно, то следует проверить, не начнёт ли эта форма деформироваться.

Литье под давлением

Обработка смесей силиконового каучука методом литья под давлением целесообразна при крупносерийном производстве. При такой технологии применяется значительно более высокие температуры, но время вулканизации здесь существенно короче.

Изготовленные методом литья под давлением формы мягче других примерно на 5-10 единиц А Шора. Это можно компенсировать при изготовлении смеси за счёт увеличения количества наполнителя.

Подача смеси осуществляется роликовым ленточным перегружателем. Этот перегружатель либо протягивается и сгружает смесь на каландр, либо устанавливается на литьевой машине.

Экструзия

Этим методом на литьевых машинах, применяемых в резинообрабатывающей промышленности, изготавливают профильные детали, прутки, ленты, шланги и кабельные оболочки. Вулканизация осуществляется в канале с подачей горячего воздуха, но возможна также и вулканизация паром (вулканизация CV).

В качестве вулканизирующего средства может применяться только перекись с двумя перекисными группами (например, 6ис-(2,4-дихлор6ензоил)пероксид), которые требуются для вулканизации без давления.

Для вулканизации CV пригодны так же и другие перекиси, как, например, 2,5-диметил-2,5-ди (тетрабутилперокси)гексан. Для усовершенствования работы профильного пресса его целесообразно оснастить питающим валком. Литьевой цилиндр нагревать не следует. Вместо этого рекомендуется охлаждение выдувной головки и шнека. В качестве присыпки можно применять тальк и активную кремниевую кислоту.

Температура внутри вулканизационного канала устанавливается на +250-350°С. Чем выше температура, тем быстрее идёт процесс. При +350°С он продолжается лишь несколько секунд. Достаточно, чтобы деталь приобрела стабильную форму, так как за вулканизацией следует поствулканизация (отжиг).

Процесс отжига может быть либо прерывистым и проходить в печи с циркуляцией воздуха, либо непрерывным в специальном нагревательном канале. В последнем варианте необходимо обеспечить достаточную подачу воздуха.

Наслоение

Смеси силиконовой резины можно наносить методом погружения, намазывания рекельным ножом и каландрирования. Способ погружения предусматривает прохождение полотна ткани с помощью специального приспособления в 10-35% эмульсию силиконового каучука в растворителе. Затем растворитель при температуре менее +80°С испаряется, а каучуковая смесь вулканизируется на полотне ткани в шахтах с нагревом до температуры +120-250°С.

Метод погружения обладает тем преимуществом, что эмульсия хорошо пропитывает ткань. Резина при этом хорошо закрепляется на поверхности ткани, что даёт возможность получать очень тонкие покрытия. Отрицательной стороной является относительно большой объем растворителя, требующийся при этой методике.

Способ погружения используется, как правило, для нанесения резиновых слоев на стеклоткань.

При методе нанесения эмульсия из силиконового каучука наносится на ткань с одной стороны при помощи рекельного ножа. Содержание плотного вещества должно составлять 40-60%. Затем следуют те же операции, как и при погружении.

По сравнению с методом погружения нанесение позволяет получать более толстые слои и используется в тех случаях, когда нанесение требуется только с одной стороны.

Для обоих названных способов пригодны только те смеси силиконового каучука, которые легко растворяются. В качестве растворителей используются: толуол, ксилол, тест-бензин, бутилацетат, декалин, перхлорэтилен и т.д. Эмульсии готовятся в аппарате с быстро вращающейся мешалкой (волчковые смесители). Целесообразно начинать готовить эмульсию при соотношении 1:1 и лишь затем добавить остаток растворителя.

Каландрирование является третьим способом нанесения. При этом смесь силиконового каучука, готовая к вулканизации (без растворителя), наносится с помощью каландра на полосу ткани. Покрытая этой смесью ткань пропускается через гидравлический пресс, канал с подогретым воздухом или вулканизируется в вулканизирующей машине непрерывного действия. При способе каландрирования сцепление между резиной и тканью не такое прочное, как в двух предыдущих методах. С другой стороны, здесь можно использовать смеси, как правило, плохо диспергирующиеся, но позволяющие добиться высоких характеристик по прочности. Методом каландрирования можно наносить толстые слои как с одной стороны поверхности, так и с двух.

Дополнительная вулканизация

Силиконовая резина, вулканизированная на прессе или в канале с разогретым воздухом, обладает, как правило, хорошими показателями по прочности на растяжение, однако, другие качества, например остаточная деформация сжатия, оставляют желать лучшего. Поэтому в большинстве случаев требуется дополнительная вулканизация (отжиг). Отжиг рекомендуется проводить в печи с циркуляцией воздуха. При этом необходимо следить за тем, чтобы детали не касались друг друга и воздух проходил беспрепятственно. Для большинства изделий из силиконовой резины достаточна обработка в течение 2-6 часов при температуре +200°С, но, например, для изделий медтехники необходим более длительный отжиг при более высоких температурах. Для непрерывного отжига применяются более высокие температуры (до +350°С) с целью сокращения его продолжительности до 0,5-3 минут.

Показателем, который существенно улучшается после отжига, является остаточная деформация сжатия (остающееся изменение формы после обработки под давлением). Её величина должна быть по возможности минимальной в тех случаях, когда резиновые детали работают под давлением, т.е. в первую очередь прокладки.

Необходимое время отжига существенно зависит от толщины вулканизатов. Для деталей толщиной менее 5 мм достаточно лишь несколько часов, в то время как для деталей толщиной более 20 мм требуется постепенный отжиг и более длительная обработка при необходимой температуре, с тем, чтобы все летучие компоненты испарились.

Детали из силиконовой резины, особенно после отжига, дают усадку, которая зависит от продолжительности и температуры отжига, от типа и размера деталей. Усадка составляет 2-5% и при изготовлении форм её необходимо учитывать.

Склеивание силиконовой резины

Силиконовая резина, обладая антиадгезионными свойствами, трудно склеивается сама с собой и с другими материалами. Обычные клеи для этого не пригодны. Поэтому были разработаны специальные грунтовки и клеи на силиконовой основе, которые обеспечивают достаточный склеивающий эффект.

Склеивание возможно двумя принципиально различными способами :
а) использование вулканизирующего средства, обладающего адгезионными свойствами;
6) склеивание вулканизированных деталей между собой и с другими материалами с использованием клея.

ПРИМЕНЕНИЕ

Возможности применения силиконовой резины чрезвычайно разнообразны и охватывают все отрасли промышленности.

В электротехнике её используют как изоляционный материал, особенно при высоких температурах, а также в тех случаях, которые связаны с воздействием влаги и озона. Из силиконовой резины делают оболочку для кабеля и проводов. В других случаях из неё изготовляют изоляционные трубы, либо без укрепляющих добавок, либо совместно со стеклонаполнителем. Ленты, изготовленные из стеклонитей или полиэфирного волокна и покрытые силиконовой резиной, в вулканизированной форме, служат как изоляционный материал, который накручивается внахлёст на электрический провод. Силиконовая резина используется в качестве замазки для нагревательных элементов, устанавливаемых для подпольного отопления террас, передающих установок, наружных лестниц. Следует отметить также токопроводящие силиконовые резиновые смеси, используемые для изготовления специальных кабелей, например, в автомобилестроении, а также клавишных переключателей в электронных усилителях, использующих изменение сопротивления от давления, высокие токи включения в которых могут создавать акустические помехи.

Наконец, силиконовая резина играет большую роль в области электротехнического машиностроения, например, там, где действуют высокие температуры: в рольгангах, в тяговых электродвигателях, в крановых электродвигателях. Кроме того, из силиконовой резины можно изготовлять покрытия с подогревом, при этом провод сопротивления вводится в резину.

Особую роль силиконовая резина играет в самолёто- и судостроении. Именно в этих отраслях требуется её работоспособность при высоких и низких температурах. Поэтому силиконовой резине здесь отдаётся предпочтение при изготовлении уплотнителей и изоляции.

В машиностроении силиконовая резина играет большую роль как уплотнительный материал. Широкое распространение нашли мембранные вентили и диафрагмы из силиконовой резины. Большое значение имеют, прежде всего, воздуходувки (шланги) горячего воздуха с тканевыми фильтрами и без них.

Транспортёры покрывают силиконовой резиной в тех случаях, когда они транспортируют горячие или липкие изделия. Для текстильной промышленности незаменимое значение приобрели термостойкие и антиадгезионные покрытия из силиконовой резины для валов. Силиконовые резины используются для раскатки клеевых слоев. В стекольной промышленности по роликам из силиконовой резины осуществляется транспортировка горячих стеклянных заготовок.

Благоприятные физиологические свойства силиконовой резины используются в медицине и пищевой промышленности. Для медицины огромным преимуществом является то, что силиконовую резину можно стерилизовать горячим воздухом и водяным паром (до +135°С). В медицине нашли применение пробки для флаконов с лекарствами, дренажные трубки, катетеры и зонды из силиконовой резины.

Группа компаний «Балтрезинотехника»
телефон/факс: +7 (383) 334-66-04
e-mail: [email protected]

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-Sх-Уск или Уск-Sx-Zn-Sy-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

Оборудование для непрерывной вулканизации барабанного типа (по стандарту CE)

  • Домашняя страница
  • Продукция
  • Непрерывная вулканизация
  • Барабанный тип
  • Оборудование для непрерывной вулканизации барабанного типа (по стандарту CE)

Продукция

ПредыдущаяСледующая

TRC- ∮ 2000 X W2400 (CE)

Диаметр нагревательного барабана:Ø2000 мм
Ширина нагревательного барабана:2400 мм

Особенности:

  • Процесс непрерывной вулканизации обеспечивает высокую производительность и стабильное качество.
  • Машина соотвтетсвует стандартам CE и OSHA.

 

Назад к списку

Запрос

Примеры использования:

  • Маслостойкие конвейерные ленты
  • Огнестойкие конвейерные ленты
  • Шевронные конвейерные ленты
  • Упаковочные ленты
  • Обивка лестничных ступенек
  • Резиновые и синтетические листы

 

Техническая спецификация:

Тип машины     TRC-ø1200 TRC-ø1500 TRC-ø1800 TRC-ø2000
Диаметр нагревательного барабана   мм ø1200 ø1500 ø1800 ø2000
Длина вулканизации   мм 2500 3500 4000 4500
Максимальная ширина продукта (1) мм По заказу пользователя в зависимости от требований по ширине продукта
Максимальная толшина продукта   мм 0. 5 ~ 25
Максимальная температура нагрева (2)   160 ~ 220°C
Максимальное поверхностное давление   кгс/см² 5
Круглость барабана     0.08
Стальная лента (3)   SANDVIK 1650 SM
Способ нагрева (для нагревательного барабана) (4)   Пар или термическое масло
Дополнительный нагрев  
Дополнительный прижимной барабан (опция) (5)  
Устройство чистки нагревательного барабана и стальной ленты     X
Предварительный нагрев для нижнего реверсивного барабана (опция)    
Устройство слежения за стальной лентой    
Примечания     (1)Ширина машины может быть спроектированна в зависимости от требований к ширине готовой продукции.
(2) Нагревательный барабан можен быть спроектирован по типу с избыточным давлением (опция).
(3) Может быть использована плетеная лента (опция)
(4) Способ нагрева (паром или термическим маслом) выбирается заказчиком.
(5) Максимальное давление вспомогательного барабана: 120 кгс/см²

 

Video

где учиться и кем работать

В промышленности используется масса сложных физико-химических процессов, одним из которых является взаимодействие каучука и серы, возникающий в процессе нагрева резины или ее смеси. Итогом данного процесса служит изменение молекулярных свойств синтетического либо натурального каучука:

  • потеря пластичности;
  • растворение в нефтепродуктах и прочих растворителях;
  • приобретение прочности, эластичности и ряда иных положительных характеристик.

За всеми этими преобразованиями поручено следить оператору. Его профессия обязывает следить не только за самим процессом, но и за подачей веществ, ускоряющих вулканизацию. Они бывают минеральными – глет, оксид цинка и щелочное соединение, а также органическими – каптакс, альтакс, тиурам. Обе разновидности веществ могут вводиться в каучуковую массу как по отдельности, так и одновременно, что лишь повышает интенсивность вулканизации.

Чем занят на работе оператор вулканизации?

На рабочем месте оператор, следящий за процессом вулканизации, обязан не только подготавливать изделия, вносить основные и вспомогательные материалы, но и проводить и контролировать основной техпроцесс. Специальность позволяет заниматься изготовлением изделий из технической резины для медицины, работать в обувной отрасли и на шиноизготовительных предприятиях.

Основными функциональными обязанностями данного работника являются:

  • ведение техпроцесса вулканизации на различных агрегатах;
  • вулканизация клеев на основе резины, латекса, изделий, содержащих резину в качестве основного компонента, а также асбеста;
  • прессование-вулканизация на прессах – электромеханических, гидравлических, челюстных, эксцентриковых и литьевых;
  • проведение основных и вспомогательных операций согласно регламенту и технологической карте;
  • контролирование техпроцесса при помощи КИП, соблюдение качественных показателей в соответствии с указанными характеристиками.

Специальность СПО 240123.06 означает, что оператору, занятому процессом вулканизации, можно доверить не только осуществление всего процесса от начала до конца, но и наиболее ответственные работы по подготовке и сдаче изделий. Иными словами, данный специалист без посторонней помощи способен:

  • запустить и остановить оборудование;
  • вывести установки на проектную мощность с соблюдением расписанного технологического режима;
  • провести взвешивание, формовку, опудривание, дублирование и выемку готовых изделий из форм;
  • выполнить маркировку, сортирование, упаковку и доставку изделий в складские помещения или на последующий этап обработки;
  • готовить сырье к вулканизации;
  • подбирать инструменты и оборудование;
  • отбраковывать некачественные материалы.

Оператор процесса вулканизации выполняет и ту работу, с которой бы спокойно справится и неквалифицированный сотрудник, а именно:

  • разогревает заготовки в генераторе, работающем на высокочастотных токах;
  • по завершении вулканизации обрабатывает готовые изделия;
  • собирает и компонует отдельные резиновые детали;
  • укладывает в матрицы пресс-форм пластик и заготовки;
  • регулирует технологические параметры процесса на подготовительном этапе.

Все упомянутые обязанности оператор не смог бы выполнить без определенных знаний по вулканизации. О том, где их можно постичь, легко разузнать в справочнике об учебных заведениях. Учиться в этих учреждениях могут не только выпускники школ, но и те, кто решил вступить на рабочую стезю по окончании девяти классов. От уровня предварительной подготовки и наличия базовых знаний по основным предметам будет зависеть и срок обучение на мастера-вулканизаторщика.

Чему обучают будущих специалистов

В процессе учебы в колледже молодые люди успевают не только освоить базовые знания, но и обретают понимание изменений, происходящих в структуре различных материалов, подвергшихся вулканизации. Будущие операторы познакомятся с правилами ТБ, производственными требованиями, организацией охраны труда – всем тем, что так необходимо соблюдать на заводах с особыми условиями работы.

Кроме того, учащиеся изучают:

  • электротехнику;
  • материаловедение;
  • безопасность жизнедеятельности;
  • техническую механику;
  • черчение;
  • эксплуатацию оборудования.

Перед тем как новоиспеченный рабочий получит в новенькую трудовую книжку запись о том, что он «влился» в ряды операторов, занимающихся процессами вулканизации, с соответствующим номером 240123.06 из реестра специальностей, выпускник сдаст госэкзамен, защитит диплом и пройдет стажировку. Практика покажет, что выпускник успел усвоить:

  • проведение техобслуживания, налаживание и регулировка режимов на установках вулканизации;
  • вывод на проектную мощность оборудования по прессованию изделий;
  • определение дефектов на готовых изделиях и способы их предотвращения;
  • осуществление незначительного ремонта агрегатов;
  • ведение подготовки материалов к началу вулканизации;
  • отличия параметров для обработки чистой резины, латекса и резинового клея;
  • проведение прессования-вулканизации изделий из эбонита.

Трудоустройство

По завершении учебы многие еще сомневаются, кем им работать в дальнейшем, хотя на руках уже имеется «корочка». Помочь сделать окончательный выбор и не ошибиться молодым людям помогают бывшие операторы, долгое время сами занимавшиеся процессами вулканизации как на производственных мощностях, так и в шиномонтажных мастерских, а после сменившие рабочую форму на преподавательский костюм.

Они на своем примере расскажут каким образом усилители во время вулканизации способны повысить физико-химические характеристики резины, ведь если смесь состоит лишь из каучука и серы, ее прочность невелика и она сильно подвержена истиранию. Одним из важнейших усилителей является обычная сажа. Но не менее важным компонентом в процессе вулканизации считаются смягчители, улучшающие технологические свойства смесей. К таким ингредиентам относятся:

  • парафин;
  • чистый мазут;
  • вазелин;
  • канифоль;
  • стеарин.

Эти вещества позволяют материалам в каучуковой смеси равномернее распределиться, что приводит к увеличению мягкости конечного изделия и обогащению его новыми полезными свойствами, например, морозостойкостью. Еще одним важным компонентом выступают противостарители, предохраняющие резину от преждевременного старения, возникающего во время интенсивной эксплуатации или при длительном хранении. Введение различных органических составляющих противодействует растрескиванию, повышают прочность и снижают хрупкость. Об этом и о многом другом можно узнать, получив образование по основам вулканизации в одном из отечественных учебных заведений.

Использование вулканизации для polymer-модулей / Хабр

Проекте, над которым я сейчас работаю, имеет виджетоподобную клиентскую архитектуру. Причем виджеты системы могут использовать любую библиотеку для своей реализации, например, ReactJS, PolymerJS, VueJS, d3JS и другие. Несколько виджетов системы реализованы, как раз, как вэб-компоненты на базе PolymerJS.

Поэтому предлагаю вашему вниманию один из подходов для оптимизации polymer-виджетов.



Содержание:

1. Описание проблемы
2. Какие сложности возникают?
3. Как их можно решить?
4. Библиотека vulcanize-polymer-module
4.1. Структура
4.2. Описание bower.json
4.3. Описание package.json
4.3.1. Установка утилит
4.3.2. Настройка RollupJS
4.4. vulcanize-utils.js
5. Выводы

1. Описание проблемы

Одним из главных проблем polymer-приложений — это множественная подгрузка, используемых компонентов и всех зависимых компонентов, которые в свою очередь, могут состоять из вспомогательных стилей, behavior-ов, подгружаемых так же дополнительно. В результате консоль в network-разделе будет «засыпана» данными файлами. В виду всего этого, первая загрузка такого виджета может быть достаточно долгой, в зависимости от количества используемых составных вэб-компонентов.

Для этих целей в polymer-приложениях применяется вулканизация. Подразумевается, что у данного приложения, есть точка входа в виде, например, index.html, в котором разворачивается главный компонент-контейнер, например <App/>. В данном файле подключается само ядро polymer и файл компонента-контейнера <App/> и далее иерархически подключаются все используемые компоненты, которые сами являются отдельными html-файлами. Сам процесс вулканизации заключается в «склеивании» всех используемых компонентов и ядра polymer в один файл, который и будет в итоге являться точкой входа для index.html.

2. Какие сложности возникают?

  1. Первой сложностью является то, что у меня не polymer-приложение, а несколько составных компонентов(назовем их умными компонентами — УК), которые обернуты в виджет системы, то есть нет единой точки входа.
  2. Второй сложностью — что в течении работы с приложением может быть и не вызвана вовсе страница с данными виджетами, и соответсвенно ни один из polymer-компонентов будет просто не нужен в текущей сессию работы, не говоря уж о самом ядре polymer.
  3. Третьей — один УК использует один набор атомарных (paper-, iron- и другие) компонентов(назовем их глупыми компонентами — ГК), а другой — другой набор. Причем могут быть пересечения, то есть два разных УК используют одни и те же ГК.

3. Как их можно решить?

Если рассмотреть первую сложность, я бы мог вулканизировать отдельно каждый УК, но тогда, если взять третью проблему возможно дублирование одних и тех же ГК, и точно будет дублирование ядра polymer, если рассмотреть ситуацию, при которой за одну сессию были использованы как минимум два УК. Поэтому необходимо другое решение.

Если рассмотреть вторую сложность, нужно сделать так, что бы ядро polymer и ГКы загружались только один раз, при первом обращении к одному из УК, и на момент обращения ко второму, нет необходимости загружать заново все, а только загрузить динамически сам УК.
Если рассмотреть третью сложность, то нам нужно составить список всех используемых глупых компонентов в умных, который в итоге мы и будем вулканизировать вместе с самим polymer.

4. Библиотека vulcanize-polymer-module

Все выше сказанные тезисы я оформил в виде библиотеки vulcanize-polymer-module.
Хочу рассказать о ней подробней.

4.1. Структура

vulcanize-polymer-module/
├── imports.html
├── vulcanize-utils.js
├── rollup.config.js
├── bower.json
└── package.json

4.2. Описание bower.json

В нем мы описываем все ГК, которые нам необходимы, как зависимости, включая так же само ядро polymer.

Например, раздел dependencies может выглядеть так:

dependencies

"dependencies": {
    "polymer": "Polymer/polymer#^2. 3.0.0"
  }


Так как я совместно с polymer использую redux, я включил библиотеку polymer-redux.

4.3. Описание package.json

В нем прописаны зависимости, необходимые нам для сборки, в частности RollupJS, который используется для промежуточной очистки кода выходного файла. Так же описаны команды, используемые для вулканизации, давайте рассмотрим их подробнее.

scripts

"scripts": {
    "build": "rollup -c",
    "vulcanize": "vulcanize imports.html  --inline-scripts --inline-css --strip-comments",
    "run-vulcanize": "npm run vulcanize > imports.vulcanize.html",
    "vulcanized": "vulcanize imports.html  --inline-scripts --inline-css --strip-comments | crisper  --html imports.vulcanized.html --js imports.vulcanized.js > imports.vulcanized.html",
    "html-minifier": "html-minifier imports. vulcanized.html --remove-optional-tags --collapse-whitespace --preserve-line-breaks -o imports.vulcanized.min.html",
    "build-all": "npm run vulcanized && npm run build && npm run html-minifier"
  }

Команды, в порядке и приоритетности их использования:

  • build-all — основная команда, которая и запускает весь процесс вулканизации.
  • vulcanized — выполняет саму вулканизация, то есть объединение всех компонентов и ядра в один файл, затем разбивает всю сборку отдельно на .js и .html файлы.(Используется утилита vulcanize и crisper)
  • build — очистка кода js-файла от комментариев.(используется RollupJS)
  • html-minifier — минификация html-файла.(используется html-minifier)

4.3.1. Установка утилит

Как видим используется множество дополнительных утилит, которые нам необходимо предварительно установить в систему.

Установка утилит

npm install -g vulcanize
npm install -g crisper
npm install -g html-minifier


4.3.2. Настройка RollupJS

Так как rollup используется только для очистки js-кода я использую только один плагин к нему- rollup-plugin-cleanup. Плагин rollup-plugin-progress используется для визуализации процесса сборки.

rollup.config.js

import progress from 'rollup-plugin-progress';
import cleanup from 'rollup-plugin-cleanup';
export default {
	entry: 'imports.vulcanized.js',
	dest: 'imports.vulcanized.js',
	plugins: [
		cleanup(),
		progress({
		}),
	]
};


4.4. vulcanize-utils.js

Для решения второго требования был написан утилитарный метод loadVulcanized, который загружает УК, но перед этим загружает вулканизированный файл, причем делает это один раз и в случаи повторного вызова загружает только сам УК.
Рассмотрим подробнее его параметры.

loadVulcanized = function(url, urlVulcanized, controller, html, store)

  • url — путь к умному компоненту. Является обязательным.
  • urlVulcanized -путь к вулканизированной сборке. По умолчанию — путь к данной сборке — ../vulcanize-polymer-module/imports.vulcanized.min.html
  • controller — в моем случаи это контроллер системного виджета. Опционально.
  • html — html-объект умного компонента. Имеет смысл, если задан контроллер.
  • store — redux store. Опционально.


5. Выводы

Конечно можно использовать polymer-cli с параметром build, но при сборке с его помощью подразумевается, что билдится polymer-проект, а так как мы используем компоненты не в одном контейнере <App/>, то собирать каждый УК придется по отдельности и файлы сборки будут иметь дублирование ядра polymer и составных ГК. Поэтому подход, описанный в статье имеет достаточную эффективность в системах использующих несколько UI-библиотек совместно, за счет единой точки входа для всех УК на базе polymer.

Один из возможных минусов можно рассмотреть, как избыточность ГК в вулканизированном файле, так как в нем собраны все ГК всех УК, используемых в системе, но при этом не все УК могут быть использованы за сессию работы, в виду чего не все ГК будут использованы в загруженом вулканизированном файле.

Также как небольшое неудобство, можно рассмотреть тот факт, что после добавления нового компонента необходимо запустить сборку заново, после чего сделать обновление репозитория(push), а другие пользователи должны обновить данную библиотеку через bower update.

Несмотря на все это данная библиотека решает свою задачу в данном проекте, а значит может пригодится и кому-то еще.

Так что форкайте, милости просим.

История резины. Для чего нужна вулканизация

https://ria.ru/20060615/49520229. html

История резины. Для чего нужна вулканизация

История резины. Для чего нужна вулканизация — РИА Новости, 07.06.2008

История резины. Для чего нужна вулканизация

В России первое крупное предприятие резиновой промышленности было основано в Петербурге в 1860 году, впоследствии названное «Треугольником». Сегодня лидирующие позиции по объемам производства всех видов шин России занимают компании «Сибур–Русские шины», «Нижнекамскшина» и «Amtel-Vredestein».

2006-06-15T11:38

2006-06-15T11:38

2008-06-07T04:37

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdnn21.img.ria.ru/images/sharing/article/49520229.jpg?1212799045

РИА Новости

1

5

4.7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

2006

РИА Новости

1

5

4.7

96

[email protected] ru

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

1

5

4.7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

1

5

4.7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

1

5

4.7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

справки

Справки

Вулканизация является одной из существенных операций каучукового производства.

Изобретателем способа вулканизации считают американца Чарльза Гудьира (1800–1860), который с 1830 года пытался создать материал, способный оставаться эластичным и прочным в жару и холод. Он обрабатывал резиновую смолу кислотой, кипятил ее в магнезии, добавлял различные вещества, однако все его изделия превращались в липкую массу в первый же жаркий день. Открытие пришло к изобретателю случайно.

В 1839 году, работая на Массачусетской резиновой фабрике, он однажды уронил на раскаленную плиту ком резины, перемешанной с серой. Вопреки ожиданию, она не расплавилась, а наоборот, обуглилась, словно кожа. В первом своем патенте он предложил подвергать каучук воздействию нитрита меди и царской водки. Впоследствии изобретатель обнаружил, что резина становится невосприимчивой к температурным воздействиям  при добавлении серы и свинца. После многочисленных испытаний Гудьир  нашел оптимальный режим вулканизации; он  смешал  каучук, серу и свинцовый порошок и нагрел эту смесь до определенной температуры, в результате чего получилась резина, которая не изменяла свои свойства ни под влиянием солнечных лучей, ни под воздействием холода. Самой необыкновенной ее особенностью являлась упругость.

15 июня 1844 года он запатентовал способ вулканизации резины. Это изобретение, по мнению многих историков, поставило Чарльза Гудьира в один ряд с другими великими создателями автомобиля. А открытое явление по превращению каучука в резину получило название в честь бога огня Вулкана — вулканизация.

Для вулканизации резины прежде употребляли одну серу, но потом было предложено множество веществ, содержащих в составе серу: сернистые щелочи, сернистый кальций, сернистые мышьяк, сурьма, свинец, ртуть серноватисто-свинцовая, цинковые соли, хлористая сера и др. Таким образом, процесс вулканизации сделал возможным использование каучука в производстве, что дало толчок к  промышленному производству резины и автомобильных покрышек. Начало применению каучука в шинной промышленности положили, сами того не подозревая,  англичанин Роберт Вильям Томсон, который в 1846 году изобрёл «патентованные воздушные колеса»,  и ирландский ветеринар Джон Бойд Денлоб, натянувший каучуковую трубку на колесо велосипеда своего маленького сына.
По всему миру быстро стали множиться  заводы и фабрики бытовых резиновых изделий, сильно возрос спрос на каучук в связи с развитием транспорта, особенно в автомобильной промышленности.

Крупнейшим производителем резинотехнических изделий  является американская компания  «Гудьир тайр энд раббер», известная прежде всего своими автомобильными покрышками.  Ей принадлежат также торговые марки «Dunlop», «Fulda», «Kelly», «Debica», «Sava». История фирмы началась в 1898 году в США, когда братья Фрэнк и Чарлз Сейберлинги основали в Арконе (штат Огайо) компанию по производству шин для велосипедов и грузовиков. Новейшая история GoodYear ознаменована, прежде всего, появлением в 1992 году дождевых шин Aquatread. Идея разделить протектор глубокой центральной канавкой для лучшего водоотвода оказалась революционной. В настоящее время компания представлена на шести континентах. CoodYear продает свои шины в 185 странах. GoodYear отождествляется с безусловно высоким качеством и ведущими позициями в шинной промышленности мира.

В России первое крупное предприятие резиновой промышленности было основано в Петербурге в 1860 году, впоследствии названное «Треугольником» (с 1922 года «Красный треугольник»). За ним были основаны и другие русские заводы резиновых изделий: «Каучук» и «Богатырь» в Москве, «Проводник» в Риге и другие.

Сегодня  лидирующие позиции по объемам производства всех видов шин России занимают компании «Сибур–Русские шины», «Нижнекамскшина» и «Amtel-Vredestein» (в совокупности 92,2% от общего объема производства).

Современная шинная промышленность требует постоянного обновления оборудования и технологии, так как требования к шинам стремительно повышаются. Например, в 1980-е годы легковые радиальные шины категории S (скорость до 180 км/час) являли собой одно из достижений технического прогресса, в 1990-х годах их заменили шины категории Н (скорость 210 км/час), а в настоящее время рынок требует шины категории Z (240 км/час). Для таких скоростей важнейшим эксплуатационным фактором становится силовая неоднородность. Сегодня используются новые материалы: высокопрочный текстильный корд, металлокорд, новые типы каучуков и техуглерода, кремнекислотные наполнители и другие химикатные добавки. В России только на шинных заводах «АК «Сибур» производятся такие уникальные виды шинной продукции, как цельнометаллокордные шины с металлокордом в каркасе (ЦМК, All steel), шинопневматические муфты для буровых установок, массивные шины и шины «Суперэластик».

Все справки>>


 

Вулканизация резины — Матматч

Коренные жители Южной и Центральной Америки известны использованием каучука на протяжении поколений. Однако резиновые изделия не выдерживали сильной жары и холода, из-за чего при смене времен года становились хрупкими. В 1830-х годах изобретатели приложили значительные усилия для разработки более прочных резиновых изделий. Тем не менее, только в 1839 году американский изобретатель Чарльз Гудиер обнаружил, что удаление серы из каучука и последующее нагревание заставляют каучук сохранять свою эластичность и твердеть. Этот процесс получил название вулканизация и открыла ворота для водо- и атмосферостойких резиновых изделий [1][2]. С развитием концепции макромолекул лауреатом Нобелевской премии Германом Штаудингером в 1920-х годах реакции сшивания серы обеспечили несколько инноваций. Они привели к улучшению других механических свойств резины (т. е. прочности, эластичности, твердости, стойкости к истиранию) и создали практически все известные сегодня резиновые изделия [3].

Основным сектором рынка вулканизированной продукции являются автомобилестроение и транспортная промышленность. Около 75% производимого каучука используется в шинах из вулканизированной резины. Другие области применения включают товары для здоровья (например, перчатки, протезы), а также другие промышленные применения (например, шланги, конвейерные ленты). Рост этого рынка будет продолжаться по мере увеличения спроса на автомобили во всем мире, в том числе в аэрокосмической отрасли [4].

Из этой статьи вы узнаете:

  • Различные типы каучуков
  • Процесс вулканизации
  • Добавки для вулканизации
  • Будущие направления вулканизации каучука 

Типы каучука

Каучук можно классифицировать по происхождению на натуральный каучук и синтетический каучук .

Натуральный каучук получают из латекса, белой жидкости молочного цвета, получаемой из каучукового дерева (Hevea Brasiliensis) или других растений.

Синтетический каучук, напротив, представляет собой искусственный полимер, полученный из побочных продуктов нефтепереработки. На этом этапе резина мягкая, липкая, термопластичная, обладает низкой прочностью на разрыв и низкой эластичностью.

Как натуральный, так и синтетический каучук можно вулканизировать для улучшения его свойств и превращения в прочный и прочный нетермопластичный материал с повышенной прочностью на растяжение [5].

Процесс вулканизации

Вулканизация представляет собой химический процесс, при котором эластомерные материалы нагревают с помощью агента (обычно серы), активатора, ускорителя и иногда замедлителя для образования поперечно-сшитой молекулярной сети. Это приводит к улучшению таких свойств, как эластичность, упругость, прочность на растяжение, вязкость, твердость и устойчивость к атмосферным воздействиям [3].

Процесс вулканизации включает три этапа:

1. Индукция, время течения или подвулканизация

На этапе индукции время течения определяется как точка, в которой начинается реакция сшивания в диапазоне температур от 180 °F (82 °С) и 230 °F (110 °С).

2. Сшивание или отверждение

На стадии вулканизации образуются постоянные сшивки, которые в конечном счете зависят от количества вулканизующего агента, активности, времени реакции, температуры и природы каучука. Скорость отверждения также определяется на этой стадии как параметр, определяющий время отверждения соединения.

3. Оптимальное состояние отверждения или переотверждения

На последней стадии, известной как оптимальное состояние отверждения, все свойства резиновой смеси формируются по мере того, как процесс отверждения продолжается до момента, когда она достигает своего эластичного поведения. В оптимальном состоянии вулканизированная резина может вернуться к своей первоначальной длине после десяти циклов деформации при растяжении и сжатии. Если процесс отверждения продолжается за пределами оптимального состояния, это называется переотверждением.

Если происходит переотверждение синтетического каучука, он может продолжать затвердевать, и модуль упругости может увеличиваться, а предел прочности при растяжении и относительное удлинение уменьшаться. Если переотверждение происходит в натуральном каучуке, может иметь место повышение жесткости или размягчение, при этом физические и адгезионные свойства каучука снижаются [6].

(Rubber Machinery World)

Добавки для вулканизации

Первым и наиболее распространенным вулканизирующим отвердителем является сера. Приблизительно от 1 до 3 частей серы на 100 частей каучукового эластомера обычно используется для большинства резиновых изделий. Сера считается медленным агентом, и скорость ее реакции можно ускорить с помощью активаторов, которые состоят из оксида металла и жирной кислоты [7].

Когда при вулканизации используются активаторы, считается, что процесс действует быстрее, чем при сшивании одной серой. Однако производственный процесс по-прежнему считается медленным для большинства целей, поэтому добавляются ускорители. Ускорители вулканизации влияют на время истечения и скорость отверждения, которые относятся к скорости, с которой ускоритель должен превратиться в активную форму соли [7]. Наиболее распространенным ускорителем является комбинация оксида цинка и жирной кислоты, также известной как жирная кислота цинка [8].

Помимо ускорителей, в систему можно добавить замедлители или ингибиторы предварительной вулканизации, чтобы избежать преждевременной вулканизации. Замедлители увеличивают время индукции и влияют на скорость отверждения, что также предотвращает образование солей цинка. Кислоты обычно используются в качестве замедлителей схватывания [7][8].

В следующей таблице представлены основные вулканизационные добавки, используемые в промышленности [8].

Таблица 1. Типы и примеры вулканизующих добавок.

Тип добавки

Примеры наиболее часто используемых добавок

Вулканизаторы

Сера

Теллур

Селен

Оксиды металлов

Активаторы

Оксид цинка и стеариновая кислота

Ускорители

Гуанидины

Тиазолы

Тиурамы

Сульфенамиды

Дитиокарбаматы

Дитиофосфаты

ксантогенаты

Тиомочевина

Ретардеры

Бензойная кислота

Салициловая кислота

Ангидрит

Будущие тенденции

Будущие тенденции вулканизации каучука будут направлены на улучшение механических свойств резиновых изделий и оптимизацию процессов сшивания. Этого можно достичь, разработав новые альтернативы химическим добавкам, которые могут помочь резиновым смесям получить более высокие эластичные свойства.

[1] История Коннектикута в Интернете. «Чарльз Гудиер и вулканизация резины» [онлайн].

[2] Беллис, М. (2018 г.), «Вулканизированная резина», ThoughtCo.

[3] Коран А.Ю. (2013), Наука и технология каучука , Elsevier, четвертое издание, стр. 337-381.

[4] Будущее исследования рынка (2019 г.), «Отчет об исследовании рынка вулканизации резины – глобальный прогноз до 2025 г.» [онлайн].

[5] Кумар Ч. С. С. Р. и Ниджасуре А. М. (1997), «Вулканизация резины, как изменить молекулярную структуру и повлиять на физические свойства», Resonance , [онлайн].

[6] Cremeens, M., Вулканизация (части 1, 2 и 3 серии из 3 частей), Техническая статья, NIBA Информационный бюллетень Ассоциации бельтингов, декабрь 2003 г. (часть 1), июнь 2004 г. (часть 2) ), сентябрь 2004 г. (часть 3).

[7] Ciullo, P.A., Hewitt, H. The Rubber Formulary , Plastics Design Library, Elsevier, стр. 4-49, 1999

[8] База данных свойств полимеров (2015), «Общие ускорители вулканизации серы» [Онлайн].

вулканизация

Вулканизация относится к особому процессу вулканизации каучука, включающему высокую температуру и добавление серы. Это химический процесс, при котором молекулы полимера соединяются с другими молекулами полимера атомными мостиками, состоящими из атомов серы. Конечным результатом является то, что упругие молекулы каучука становятся в большей или меньшей степени сшитыми. Это делает сыпучий материал более твердым, более прочным, а также более устойчивым к химическому воздействию. Он также делает поверхность материала более гладкой и предотвращает его прилипание к металлическим или пластиковым химическим катализаторам.

Этот сильно сшитый полимер имеет прочные ковалентные связи с сильными силами между цепями и поэтому является нерастворимым и неплавким термореактивным полимером.

Процесс назван в честь Вулкана, римского бога огня.

Из вулканизированной резины изготавливается широкий спектр изделий, включая хоккейные шайбы, шины, подошвы для обуви, шланги и многое другое.

Дополнительные рекомендуемые знания

Содержимое

  • 1 Причина вулканизации
  • 2 Описание
    • 2.1 Методы вулканизации
  • 3 Обзор и история
  • 4 Вклад Goodyear
  • 5 Более поздние разработки
  • 6 Девулканизация
  • 7 Каталожные номера

Причина вулканизации

Неотвержденный натуральный каучук липкий и легко деформируется при нагревании и становится хрупким при охлаждении. В этом состоянии его нельзя использовать для изготовления изделий с хорошим уровнем эластичности (где упругость определяется как возможность вернуться к исходной форме после деформации). Причину неупругой деформации невулканизированной резины можно найти в химической природе: резина состоит из длинных полимерных цепей. Эти полимерные цепи могут двигаться независимо друг от друга, что приводит к необратимому изменению формы. В процессе вулканизации между полимерными цепями образуются поперечные связи, поэтому цепи больше не могут двигаться независимо друг от друга. В результате при приложении напряжения вулканизированная резина будет деформироваться, но после снятия напряжения резиновое изделие вернется к своей первоначальной форме.

Описание

Вулканизация, как правило, считается необратимым процессом (см. ниже), подобным другим термореактивным материалам, и должна сильно контрастировать с термопластическими процессами (процесс расплавления-замораживания), которые характеризуют поведение большинства современных полимеров. Эта необратимая реакция отверждения определяет отвержденные резиновые смеси как термореактивные материалы, которые не плавятся при нагревании, и ставит их вне класса термопластичных материалов (таких как полиэтилен и полипропилен). Это фундаментальное различие между каучуками и термопластами, которое определяет условия их применения в реальном мире, их стоимость и экономику их предложения и спроса.

Обычно фактическое химическое сшивание выполняется с помощью серы, но существуют и другие технологии, в том числе системы на основе перекиси. Комбинированный отвердитель в типичной резиновой смеси включает сам отвердитель (серу или перекись) вместе с ускорителями, активаторами, такими как оксид цинка и стеариновая кислота, и антидеградантами. Предотвращение преждевременного начала вулканизации достигается добавлением замедлителей. Антидеграданты используются для предотвращения разложения под воздействием тепла, кислорода и озона.

Вдоль молекулы каучука имеется ряд участков, привлекательных для атомов серы. Они называются центрами отверждения и обычно представляют собой участки с ненасыщенной углерод-углеродной связью, как в полиизопрене, основном материале натурального каучука, и в стирол-бутадиеновом каучуке (SBR), основном материале для легковых шин. Активные центры представляют собой аллильные атомы водорода; это означает, что они являются атомами водорода, соединенными с первым насыщенным атомом углерода, соединенным с двойной связью углерод-углерод. При вулканизации восьмичленное кольцо серы распадается на более мелкие части, содержащие от одного до восьми атомов серы. Эти небольшие цепочки серы весьма реакционноспособны. В каждом месте отверждения молекулы каучука такая короткая цепь серы может присоединяться и, в конечном счете, вступать в реакцию с участком отверждения другой молекулы каучука, образуя таким образом связь между двумя цепями. Это называется перекрестной ссылкой. Эти серные мостики обычно имеют длину от двух до восьми атомов. Количество атомов серы в поперечной сшивке серы оказывает сильное влияние на физические свойства конечного каучукового изделия. Короткие поперечные связи серы, содержащие всего один или два атома серы в поперечной связи, придают каучуку очень хорошую термостойкость. Сшивки с большим числом атомов серы, вплоть до шести или семи, придают каучуку очень хорошие динамические свойства, но с меньшей термостойкостью. Динамические свойства важны для изгибных движений резинового изделия, например, для движения боковой стенки бегущей шины. Без хороших свойств изгиба эти движения быстро приведут к образованию трещин и, в конечном счете, к выходу из строя резинового изделия.

Методы вулканизации

Существуют различные методы вулканизации. Экономически наиболее важный метод, то есть вулканизация шин, использует повышенное давление и температуру. Типичная температура вулканизации легковой шины составляет 10 минут при 170°С. Этот тип вулканизации является примером общего метода вулканизации, называемого компрессионным формованием. Резиновое изделие предназначено для принятия формы формы. Другие методы, например те, которые используются для изготовления дверных профилей для автомобилей, включают вулканизацию горячим воздухом или вулканизацию с микроволновым нагревом (оба непрерывные процессы).

Обзор и история

Хотя вулканизация является изобретением 19 века, история вулканизации каучука другими способами восходит к доисторическим временам. Название «ольмеки» означает «резиновые люди» на языке ацтеков. Древние мезоамериканцы, от древних ольмеков до ацтеков, добывали латекс из Castilla elastica , разновидности каучукового дерева в этом районе. Сок местной виноградной лозы Ipomoea alba затем смешивали с этим латексом, чтобы создать древний обработанный каучук еще в 1600 г. до н.э.0264 [1] .

Первое упоминание о каучуке в Европе относится к 1770 году, когда Эдвард Нэрн продавал кубики натурального каучука в своем магазине на Корнхилле, 20, Лондон. Кубики, предназначенные для ластика, продавались по невероятно высокой цене — 3 шиллинга за полдюймовый кубик.

В начале 19 века каучук был новым материалом, но не нашел широкого применения в промышленном мире. Его применяли сначала как ластики, а затем как медицинские приспособления для соединения трубок и для вдыхания лечебных газов. С открытием, что каучук растворяется в эфире, он нашел применение в водонепроницаемых покрытиях, особенно для обуви, и вскоре после этого очень популярным стало прорезиненное пальто Макинтош.

Тем не менее, большинство этих заявок были в малых объемах и материала хватило ненадолго. Причиной такого отсутствия серьезных применений был тот факт, что материал не был прочным, был липким, часто гнил и плохо пах, потому что оставался в неотвержденном состоянии.

Вклад Goodyear

В большинстве учебников указывается, что Чарльз Гудиер (1800–1860) изобрел вулканизацию каучука, используемую сегодня, путем добавления серы при сильном нагревании. В зависимости от того, что вы читаете, история Goodyear — это либо чистая удача, либо тщательное исследование. Гудьир настаивает на том, что это было второе, хотя многие свидетельства того времени указывают на первое.

Гудиер утверждал, что открыл вулканизацию в 1839 году, но не запатентовал изобретение до 15 июня 1844 года и не писал историю открытия до 1853 года в своей автобиографической книге Gum-Elastica . Между тем, Томас Хэнкок (1786-1865), ученый и инженер, запатентовал этот процесс в Великобритании 21 ноября 1843 года, за восемь недель до того, как Гудьир подал заявку на свой собственный британский патент.

Компания Goodyear Tire and Rubber Company приняла название Goodyear из-за своей деятельности в резиновой промышленности, но не имеет никаких других связей с Чарльзом Гудиером и его семьей.

Вот отчет Goodyear об изобретении, взятый из Gum-Elastica . Хотя книга является автобиографической, Гудиер решил написать ее от третьего лица, так что «изобретатель» и «он», упомянутые в тексте, на самом деле являются автором. Он описывает сцену на резиновом заводе, где работал его брат:

… Изобретатель провел несколько экспериментов, чтобы установить влияние тепла на то же самое соединение, которое разложилось в почтовых сумках и других предметах. Он был удивлен, обнаружив, что образец, небрежно соприкасавшийся с горячей печкой, обуглился, как кожа.

Далее Гудиер описывает, как он пытался привлечь внимание своего брата и других рабочих на заводе, которые были знакомы с поведением растворенного каучука, но они отклонили его обращение как недостойное их внимания, посчитав его одним из он обращался к ним со многими просьбами по поводу какого-то странного эксперимента. Гудьир утверждает, что пытался сказать им, что растворенный каучук обычно плавится при чрезмерном нагревании, но они все равно проигнорировали его.

Он сделал прямой вывод, что если бы процесс обугливания можно было остановить в нужном месте, он мог бы полностью лишить жевательную резинку ее естественной клейкости, что сделало бы ее лучше, чем нативная камедь. При дальнейшем испытании с нагреванием он еще больше убедился в правильности этого вывода, обнаружив, что индийский каучук не может быть расплавлен в кипящей сере ни при какой высокой температуре, а всегда обугливается. Он предпринял еще одну попытку нагревания аналогичной ткани перед открытым огнем. Последовал тот же эффект, что и обугливание жевательной резинки; но были дальнейшие и очень удовлетворительные признаки успеха в достижении желаемого результата, так как на краю обугленной части появилась линия или граница, которая не была обугленной, а полностью затвердевшей.

Далее Гудиер описывает, как он переехал в Уоберн, штат Массачусетс, и провел серию систематических экспериментов, чтобы определить подходящие условия для отверждения резины.

… Убедившись с уверенностью, что он нашел объект своих поисков и многое другое, и что новое вещество было непроницаемым для холода и растворителем туземной смолы, он почувствовал, что сполна расплатился за прошлое, и вполне равнодушен к грядущим испытаниям.

Гудиер так и не заработал на своем изобретении. Он заложил все имущество своей семьи, чтобы собрать деньги, но 1 июля 1860 года он умер с долгами более 200 000 долларов.

Более поздние разработки

Какова бы ни была истинная история, открытие реакции каучука с серой произвело революцию в использовании и применении каучука и изменило облик индустриального мира.

До того времени единственным способом герметизировать небольшой зазор между движущимися частями машины, например, между поршнем и его цилиндром в паровой машине, было использование кожи, пропитанной маслом. Это было приемлемо до умеренного давления, но выше определенного момента разработчикам машин приходилось идти на компромисс между дополнительным трением, возникающим при более плотной упаковке кожи, и большей утечкой драгоценного пара.

Вулканизированная резина стала идеальным решением. Вулканизированная резина позволила инженерам получить материал, которому можно было придать форму и форму с точными формами и размерами, который мог выдерживать умеренные и большие деформации под нагрузкой и быстро восстанавливать свои первоначальные размеры после снятия нагрузки. Это, в сочетании с хорошей долговечностью и отсутствием липкости, является критическим требованием к эффективному герметизирующему материалу.

Хэнкоком и его коллегами были проведены дальнейшие эксперименты по переработке и приготовлению каучука, в основном в Великобритании. Это привело к более воспроизводимому и стабильному процессу.

Однако в 1905 году Джордж Энслагер обнаружил, что производное анилина, называемое тиокарбанилидом, способно ускорять действие серы на каучук, что приводит к значительному сокращению времени отверждения и снижению потребления энергии. Эта работа, хотя и гораздо менее известная, имеет почти такое же фундаментальное значение для развития каучуковой промышленности, как работа Гудьира в открытии лечения серой. Ускорители сделали процесс лечения более надежным и более воспроизводимым. Через год после своего открытия Энслагер нашел сотни потенциальных применений своей добавки.

Так родилась наука об ускорителях и замедлителях. Ускоритель ускоряет реакцию отверждения, а замедлитель замедляет ее. В следующем столетии различные химики разработали другие ускорители, так называемые ультраускорители, которые делают реакцию очень быстрой и используются для производства большинства современных резиновых изделий.

Девулканизация

Резиновая промышленность занимается исследованиями девулканизации каучука в течение многих лет. Основная трудность при переработке каучука заключается в девулканизации каучука без ущерба для его желаемых свойств. Процесс девулканизации включает обработку каучука в гранулированной форме теплом и/или смягчающими агентами с целью восстановления его эластичных свойств, чтобы каучук можно было использовать повторно. Несколько экспериментальных процессов достигли разной степени успеха в лаборатории, но были менее успешными при масштабировании до уровня коммерческого производства. Кроме того, разные процессы приводят к разным уровням девулканизации: например, использование очень мелкого гранулята и процесс, производящий девулканизацию поверхности, даст продукт с некоторыми желаемыми качествами непереработанного каучука.

Процесс переработки резины начинается со сбора и измельчения выброшенных шин. Это превращает резину в гранулированный материал, а все стальные и армирующие волокна удаляются. После вторичного измельчения полученный резиновый порошок готов к повторному производству продукта. Однако производственные применения, в которых можно использовать этот инертный материал, ограничиваются теми, которые не требуют его вулканизации.

В процессе переработки каучука девулканизация начинается с отделения молекул серы от молекул каучука, что способствует образованию новых поперечных связей. Были разработаны два основных процесса переработки каучука: процесс с модифицированным маслом и процесс вода-масло . При каждом из этих процессов к регенерированному резиновому порошку добавляют масло и регенерирующий агент, который подвергается длительному (5-12 часов) воздействию высокой температуры и давления в специальном оборудовании, а также требует обширной механической постобработки. Регенерированный каучук, полученный в результате этих процессов, имеет измененные свойства и непригоден для использования во многих продуктах, включая шины. Как правило, эти различные процессы девулканизации не приводили к значительной девулканизации, не позволяли достичь стабильного качества или были непомерно дорогими.

В середине 1990-х годов исследователи Гуанчжоуского научно-исследовательского института повторного использования ресурсов в Китае запатентовали метод регенерации и девулканизации переработанной резины. Их технология, известная как процесс AMR , предназначена для производства нового полимера с постоянными свойствами, близкими к свойствам натурального и синтетического каучука, и при значительно более низкой потенциальной стоимости.

Процесс AMR использует молекулярные характеристики порошка вулканизированной резины в сочетании с использованием активатора, модификатора и ускорителя, гомогенно реагирующих с частицами каучука. Химическая реакция, происходящая в процессе смешивания, способствует разъединению молекул серы, что позволяет воссоздать характеристики натурального или синтетического каучука. Смесь химических добавок добавляется в переработанный резиновый порошок в смесителе примерно на пять минут, после чего порошок проходит процесс охлаждения и затем готов к упаковке. Сторонники процесса также утверждают, что процесс не выделяет токсинов, побочных продуктов или загрязняющих веществ. Затем реактивированный каучук может быть смешан и обработан для удовлетворения конкретных требований.

В настоящее время компания Landstar Rubber, которая владеет североамериканской лицензией на процесс AMR , построила завод по переработке каучука и исследовательскую лабораторию/лабораторию контроля качества в Колумбусе, штат Огайо. Завод выполняет производственные циклы на демонстрационной основе или на небольших коммерческих уровнях. Переработанный каучук с завода в Огайо в настоящее время тестируется в независимой лаборатории для определения его физических и химических свойств.

Независимо от успеха процесса AMR , рынок нового сырого каучука или его эквивалента остается огромным: только в Северной Америке ежегодно используется более 10 миллиардов фунтов (около 4,5 миллионов тонн). Автомобильная промышленность потребляет примерно 79% нового каучука и 57% синтетического каучука. На сегодняшний день переработанный каучук не используется в качестве замены нового или синтетического каучука в значительных количествах, в основном из-за того, что желаемые свойства не были достигнуты. Использованные шины являются наиболее заметными отходами производства резины; по оценкам, только в Северной Америке ежегодно образуется около 300 миллионов утильных шин, причем более половины из них добавляется к и без того огромным запасам. Подсчитано, что менее 10% отходов резины повторно используется в любом новом продукте. Кроме того, Соединенные Штаты, Европейский союз, Восточная Европа, Латинская Америка, Япония и Ближний Восток совместно производят около одного миллиарда шин в год, при этом предполагаемые накопления составляют три миллиарда в Европе и шесть миллиардов в Северной Америке. 9 Д. Хослер, С. Л. Беркетт и М. Дж. Тарканян (1999). «Доисторические полимеры: обработка каучука в древней Мезоамерике». Наука 284 : 1988 — 1991. PMID 10373117. be-x-old:Вулканізацыя

 
Эта статья находится под лицензией GNU Free Documentation License. Он использует материал из статьи Википедии «Вулканизация». Список авторов есть в Википедии.

Определение и значение вулканизации | Английский словарь Коллинза

 

Частота слов

вулканизация в американском английском

(ˌvʌlkənɪˈzeɪʃən )

сущ.

1.

процесс обработки сырой резины серой или ее соединениями и нагревания для придания ей непластичности и повысить его прочность и эластичность.

Словарь Webster’s New World College Dictionary, 4-е издание. Авторское право © 2010 г. Хоутон Миффлин Харкорт. Все права защищены.

Происхождение слова

< вулканизировать + -ation

Примеры употребления слова «вулканизация» в предложении

вулканизация

Существует множество ускорителей вулканизации каучука.

В качестве ускорителей каучука эти соединения изменяют скорость вулканизации каучука.

Вулканизация резины также помогает футбольному мячу противостоять умеренной жаре и холоду.

С другой стороны, для нового типа время отверждения под давлением и время последующей вулканизации значительно сокращаются за счет сочетания металлического мыла и серы.

Вулканизация стабилизировала каучук, сделав его прочным и гибким.

Он реагирует с сероуглеродом с образованием диметилдитиокарбамата, предшественника семейства химических веществ, широко используемых при вулканизации каучука.

Только с помощью ускорителей вулканизации можно добиться качества, соответствующего современному уровню техники.

Кроме того, твердые материалы из силиконового каучука обрабатываются при более высоких температурах и требуют более длительного времени вулканизации.

Проблема растрескивания озона может быть предотвращена добавлением антиозонантов в каучук перед вулканизацией.

Химическая реакция, возникающая при их смешивании, позволяет вулканизироваться.

Вам также может понравиться

Тенденции

вулканизация

Новинка от Коллинза

Быстрое задание

Обзор викторины

Вопрос: 1

Оценка: 0 / 5

потреблять энергию

накапливать энергию

Такие функции, как электрические стеклоподъемники .

Ваш счет:

Слово дня

эволюционный алгоритм

компьютерная программа, предназначенная для развития и улучшения в ответ на вводимые данные

Подпишитесь на нашу рассылку

Получайте последние новости и получайте доступ к эксклюзивным обновлениям и предложениям

Зарегистрируйтесь

Неделя кодирования: 9ключевые термины для вашего технологического глоссария

В честь Национальной недели кодирования мы проанализировали Интернет, чтобы составить список ключевых терминов, которые помогут улучшить ваши знания в области кодирования. Подробнее

Учебные пособия для каждого этапа вашего обучения

Ищете ли вы кроссворд, подробное руководство по завязыванию узлов или советы по написанию идеального эссе для колледжа, Harper Reference предоставит вам все необходимое для учебы. Подробнее

В чем разница между объявлением и рекламой?

На этой неделе мы рассмотрим два слова, которые иногда путают: объявление и реклама. Улучшите свой английский с Collins. Подробнее

Collins English Dictionary Apps

Загрузите наши приложения English Dictionary, доступные как для iOS, так и для Android. Подробнее

Collins Dictionaries for Schools

Наши новые онлайн-словари для школ обеспечивают безопасную и подходящую среду для детей. И самое главное, это приложение не содержит рекламы, так что зарегистрируйтесь сейчас и начните использовать его дома или в классе. Подробнее

Списки слов

У нас есть почти 200 списков слов из самых разных тем, таких как виды бабочек, куртки, валюты, овощи и узлы! Удивите своих друзей своими новыми знаниями! Подробнее

Обновление нашего использования

Существует множество различных факторов, влияющих на то, как английский язык используется сегодня во всем мире. Мы рассмотрим некоторые способы изменения языка. Прочтите нашу серию блогов, чтобы узнать больше. Подробнее

Зона 51, Звездолет и Урожайная Луна: слова сентября в новостях

Уверен, многие согласятся, что мы живем в странные времена. Но должны ли они быть настолько странными, чтобы Зона 51 попала в заголовки газет? А при чем здесь рыбы, похожие на инопланетян. Сентябрьские слова в новостях объясняют все. Подробнее

Оценка Scrabble
за «вулканизацию»:
27

Быстрое задание

Обзор викторины

Вопрос: 1

Оценка: 0 / 5

задать вопросы

полевые вопросы

Предложения также   о том, когда работники должны выйти на пенсию.

Ваш счет:

Создайте учетную запись и войдите, чтобы получить доступ к этому БЕСПЛАТНОМУ контенту

Зарегистрируйтесь сейчас или войдите, чтобы получить доступ

The University of Akron, Ohio

Вернуться к указателю планов уроков
Версия для печати

Классы: 9-12
Автор: Марк Роджерс
Источник: Этот материал основан на работе, поддерживаемой National Science Фонд по гранту № EEC-1542358.


Abstract

Поскольку полимеры представляют собой такие большие молекулы, межмолекулярные силы между полимерными цепями сильнее, чем у большинства других органических веществ. Каучук, несмотря на наши общие предположения о том, как должны вести себя фазы вещества, при комнатной температуре является жидкостью (со временем он будет течь). Из-за наличия сильных межмолекулярных сил (взаимодействия Ван-дер-Ваальса) каучук чрезвычайно вязкий и кажется твердым. Если каучук будет использоваться в коммерческих целях (например, при производстве шин), жидкие свойства воды проявятся со временем и при колебаниях температуры во время движения. Решение этой проблемы было найдено Чарльзом Гудиером. Путем экспериментов компания Goodyear обнаружила, что добавление серы к нагретому образцу каучука изменяет свойства каучука, превращая каучук в жесткое твердое вещество, которое со временем не течет. Сегодня мы понимаем, что компания Goodyear открыла вулканизацию — процесс ковалентного связывания полимерных цепей друг с другом. Вулканизированная (или «сшитая») резина не растекается со временем, а содержит полимерные цепи, которые «запираются» на месте и, как следствие, используются для производства шин, которые должны выдерживать высокие температуры и разрушаться с течением времени. без деформации. Вулканизация каучука произвела революцию в производстве шин и, с более поздним добавлением нанонаполнителей, таких как сажа, привела к созданию надежных шин, выдерживающих суровые условия, в которых мы ожидаем, что шины выживут.

Этот урок знакомит с концепцией сшивания каучука и с тем, как сшивание влияет на свойства образца каучука. Сам урок можно пройти за 2 дня. Первый день следует посвятить знакомству с полимерами и их свойствами/применением. Второй день следует посвятить исследованию сшивания, демонстрации буры/клея и началу испытаний на набухание. Сам тест на отек займет от 10 до 14 дней (в спокойном состоянии). Этот урок отлично подходит для начала непосредственно перед каникулами, чтобы дать время на выполнение теста, пока студенты не посещают занятия ежедневно.


Цели

Что должны знать учащиеся в результате этого урока?

  • Учащиеся должны понимать реальные последствия межмолекулярных сил и их роль в наблюдаемых свойствах полимеров, таких как каучук
  • Учащиеся должны понимать, что структура мономера будет определять свойства полимера
  • Учащиеся должны понимать, как можно манипулировать полимерами (как в лабораторных условиях, так и в промышленных масштабах) для удовлетворения конкретных потребностей
  • Учащиеся должны понимать вулканизацию (сшивание полимеров) и какие молекулярные изменения происходят во время этого процесса
  • Учащиеся должны понимать влияние поперечных связей в образце полимера и то, как они влияют на наблюдаемые свойства образца
  • Учащиеся должны понимать, как исследователь может определить степень сшивки между полимерными цепями

Что учащиеся должны уметь делать в результате этого урока?

  • Учащиеся должны уметь предсказывать, какие изменения произойдут в наблюдаемых свойствах образца каучука, и даже способы экспериментальной проверки этих изменений
  • Учащиеся должны уметь разрабатывать методы тестирования образцов каучука, чтобы определить, является ли образец каучука сшитым
  • Учащиеся должны быть в состоянии объяснить различия в наблюдаемых свойствах образцов сшитого и несшитого каучука и приписать поведение образцов полимера молекулярным изменениям

Материалы

Для исследования:

  • Пластиковые стаканчики (1 на группу)
  • Пластиковые ложки (1 на группу)
  • Школьный клей (примерно 50 мл на группу)
  • Раствор буры (20-25 мл на группу) – инструкции по приготовлению приведены в нижней части

Для доработки:

  • Формовочная масса Holden’s Latex HX-80 (1 кварта) https://holdenslatex. com/hx-80-mold-making-liquid-latex-rubber/
  • Резиновый клей
  • Противень, тарелка, блюдо, алюминиевая фольга или любая другая поверхность, позволяющая образцам резины отвердеть
  • Ножницы
  • Баланс
  • Химические стаканы или любые небольшие стеклянные контейнеры с крышкой или достаточно маленькие, чтобы их можно было накрыть, например сосуды для хроматографии (2 на группу)
  • Минеральное масло (достаточное количество для каждой группы, чтобы полностью погрузить оба образца каучука в свои контейнеры)
  • Электрогрелка (дополнительно)

Процедуры

Engagement

Этот урок принесет наибольшую пользу учащимся, если он будет проведен после краткого ознакомления учащихся с полимерами и их значением в природе и в коммерции, с акцентом на физические свойства и роль межмолекулярных сил (ван дер Вааль взаимодействия).

Для знакомства с каучуком видео ниже представляет собой отличное базовое введение: https://www. youtube.com/watch?v=rHhD6YhsGk0

Натуральный каучук представляет собой (чрезвычайно) вязкую жидкость, и часто считается, что он твердый. . Твердоподобные свойства каучука являются результатом привлекательных ван-дер-ваальсовых взаимодействий, которые увеличиваются во всех молекулярных соединениях по мере увеличения молекулярной массы/размера молекул (так в случае полимеров, которые представляют собой большие молекулы с высокой молярной массой). масса, они играют большую роль в наблюдаемых свойствах каучука, таких как высокая вязкость).

Исследование

Как только учащиеся получат (отчасти) хорошее представление об наблюдаемых свойствах натурального и синтетического каучука, можно использовать классическую демонстрацию, чтобы проиллюстрировать, как можно манипулировать полимерами. Школьный клей, представляющий собой раствор поливинилацетата (ПВА), может быть сшит ионом бората BO32- (содержащимся в стиральном порошке Borax). При смешивании клея с раствором, содержащим борат-ион, ПВС «коагулирует» в массу с явно другими свойствами. Есть много вариантов этой демонстрации, которые можно использовать для получения различных консистенций продукта (слизь или замазка).

Учащихся следует разбить на группы по 2-3 человека, и каждой группе следует дать пластиковый стаканчик, пластиковую ложку, примерно 50 мл школьного клея и примерно 20 мл приготовленного раствора буры (приготовленного путем смешивания примерно 1 г стирального порошка Twenty Mule Team Borax примерно на 25 мл воды). Учащиеся должны добавить клей в пустой пластиковый стаканчик и размешать клей пластиковой ложкой, наблюдая за свойствами клея. Затем учащиеся должны добавить около 20 мл приготовленного раствора буры и перемешать, наблюдая за любыми изменениями свойств клея. Если вы не возражаете против небольшого беспорядка, позволить ученикам манипулировать массой, которая образуется руками, совершенно безопасно и доставляет удовольствие ученикам.

Объяснение

После предоставления учащимся возможности манипулировать своим недавно сшитым полимером, учащимся нужно дать время, чтобы предположить, что могло произойти с добавлением раствора буры. В качестве объяснения можно ввести понятие перекрестных связей.

Сшивание полимеров является важным производственным процессом и прекрасным примером того, как можно манипулировать этими макромолекулами для удовлетворения коммерческих потребностей, например, при производстве шин. Помимо наблюдаемых различий в свойствах, ученых-полимерщиков также интересует, как определить степень образовавшейся поперечной связи (плотность поперечной связи).

Проработка

Существует несколько способов проверки наличия поперечных связей с использованием дорогого и недоступного оборудования, но самый простой способ определить не только наличие поперечных связей, но и плотность этих поперечных связей, это процесс, называемый тестом на набухание. Образцы сшитого каучука погружают в органический растворитель на определенное время (определяемое типом каучука в образце).

ТОЛЬКО ДЛЯ УЧИТЕЛЯ – [Сравниваются массы образца каучука до и после погружения в растворитель, и, если образец каучука имеет значительную поперечную связь (как в отвержденном латексе Holden HX-80), масса должна увеличиться, за счет поглощения растворителя и структурной «целостности» образца. Если между каучуковыми цепями нет поперечных связей (как в случае каучукового клея), полимерные цепи должны начать растворяться в растворителе, и, таким образом, масса образца со временем должна уменьшаться.]

Органические растворители, обычно используемые в лабораторных условиях (гексан, толуол, хлороформ и т. д.), небезопасны для школьных условий, но минеральное масло является подходящим, хотя и менее оптимальным растворителем для этого теста на набухание. Важно напомнить учащимся, почему в качестве растворителя будет использоваться минеральное масло, а не только вода (полимеры, как правило, неполярны, поэтому для взаимодействия с образцами каучука потребуется неполярный растворитель).

Преподаватель должен ввести тестирование на набухание и сообщить студентам, что это отличный способ для ученого определить, был ли образец каучука сшит. Их также следует проинформировать о том, что латекс Holden’s содержит сшивающие агенты, а резиновый клей — нет. Чтобы повысить уровень критического мышления и применения концепции, учащимся не следует говорить, каких результатов ожидать, а разрешать предсказывать результаты, а затем самим выдвигать гипотезы об объяснении своих результатов.

Подготовка:

Латекс HX-80 и каучуковый клей Holden содержат полимер полиизопрен. Латекс Holden содержит необходимые сшивающие агенты при покупке, но сначала ему нужно дать вылечиться и вулканизироваться. Для этого слой латекса можно налить на любую поверхность (противень, тарелку, лист алюминиевой фольги и т. д.). Равномерно распределите латекс, чтобы получить (относительно) постоянную толщину. Латексу следует дать постоять при комнатной температуре в течение 5-7 дней для отверждения. (Чтобы отвердить за более короткое время, латекс можно нагревать в духовке при температуре 110°F в течение 4 часов или помещать в кипящую воду на 2 часа.)

Каучуковый клей можно высушить аналогичным образом, однако рекомендуется наливать слой каучукового клея на лист алюминиевой фольги, так как удалить весь образец после высыхания может быть немного сложно.

Методика эксперимента:

Группы из 2-3 учащихся должны получить примерно по 1 г образца каучука обоих типов. Образцы могут быть предоставлены учителем или получены учащимися путем вырезания одного куска из большего образца с помощью ножниц. Не обязательно, чтобы образцы были точно 1 г, но учащиеся должны записать точную массу своего образца перед началом теста. Учащиеся должны делать и записывать наблюдения за образцами и отмечать любые сходства или различия между каждым типом каучука.

После регистрации массы обоих образцов и проведения наблюдений образцы следует поместить в отдельные чистые стеклянные контейнеры, которые можно закрыть. Емкости должны вмещать не менее 60 мл жидкости. Затем в каждый контейнер следует наливать минеральное масло до тех пор, пока образцы каучука не будут полностью погружены в воду, а сверху не будет 10-15 мл дополнительного масла. Затем контейнеры следует накрыть крышкой, алюминиевой фольгой или чем-либо еще, что предотвратит загрязнение образцов.

Контейнеры должны быть маркированы типом присутствующей резины, начальной массой каждого образца, датой начала теста и именами учащихся, которым принадлежит каждый образец. Затем их следует убрать с дороги и оставить в покое на 10-14 дней. Для сравнения, группа может использовать грелку для нагрева растворителя во время набухания, следя за образцами, чтобы они не нагревались.

Через 10-14 дней образцы взаимодействовали с минеральным масляным растворителем. Образцы должны быть удалены из растворителя, и любые наблюдаемые изменения должны быть зарегистрированы. Образцы должны быть высушены от остатков масла бумажным полотенцем и помещены на весы для регистрации новой массы. Латекс должно быть довольно легко удалить с помощью щипцов, однако каучуковый клей претерпит значительные изменения, и его будет труднее удалить, так как он либо полностью растворился, либо находится в процессе растворения.

Учащиеся должны отметить произошедшие изменения и получить возможность обсудить в своих группах или в классе, почему произошли эти изменения. Хотя само название теста могло быть намеком на то, чего ожидать, учащимся может потребоваться исследование, чтобы прийти к фактическому ответу. Масса сшитого латекса увеличилась за счет того, что образец абсорбировал растворитель, близкий по полярности. Наличие поперечных связей позволяло образцу сохранять свою структуру без растворения. Однако каучуковый клей растворялся в растворителе из-за отсутствия каких-либо поперечных связей, удерживающих молекулы каучука вместе.


Предпосылки

Перед началом урока по сшивке учащиеся должны иметь базовые знания о полимерах. Это может быть достигнуто с помощью лекции, обсуждения в классе или множества видеороликов, доступных в Интернете.

Учащиеся также должны иметь представление о межмолекулярных силах, таких как ван-дер-ваальсово взаимодействие, о том, что вызывает усиление этого притяжения, и о различиях в свойствах, которые можно ожидать между веществами с сильными силами притяжения (резина и т. д.) и слабыми силами притяжения. (метан, пропан и др.).


Лучшие методы преподавания
  • Опрос
  • Обучение для концептуального изменения
  • Научная грамотность
  • Практика/Размышление об обучении
  • Подходы для запросов
  • Несоответствующие события
  • Цикл обучения

Согласование со стандартами

Стандарты NGSS:

  • HS-PS2-6: передача научной и технической информации о том, почему структура на молекулярном уровне важна для функционирования разработанных материалов.
  • HS-PS1-3: Спланируйте и проведите расследование, чтобы собрать доказательства для сравнения структуры веществ в объемном масштабе, чтобы сделать вывод о силе сил между частицами.
  • HS-PS1-2: Составьте и пересмотрите объяснение результата простой химической реакции, основанное на знании химических свойств.

Стандарты Огайо:

  • Фазы материи
  • Внутримолекулярное химическое связывание
  • Межмолекулярная химическая связь

Знание содержания
  • Полимеры
  • Межмолекулярные силы (взаимодействия Ван-дер-Ваальса)
  • Ковалентная связь и межмолекулярные силы
  • Термореактивные полимеры и термопластичные полимеры
  • Отек
  • Полярность

Безопасность
  • СИЗ (очки)
  • Не подходит для учащихся с аллергией на латекс

Применение
  • Производство резиновых шин
  • Товары для дома (уплотнение)

Оценка

Учащиеся должны оцениваться как неформально (во время обсуждения в классе), так и формально. Возможные вопросы, на которые должны ответить учащиеся:

  • Как открытие каучука и его применение повлияло на культуру и промышленность?
  • Как открытие сшивающих молекул каучука изменило способ производства каучука в промышленности?
  • Опишите наблюдаемые различия между образцами каучука, которые удерживаются вместе за счет межмолекулярных сил, и образцами каучука, содержащими ковалентно сшитые молекулы.
  • Какие методы производства шин вы считаете неблагоприятными для окружающей среды? Что можно сделать, чтобы улучшить эти методы, сохраняя при этом качество, ожидаемое обществом?

Прочие соображения

Предложения по группированию:

  • Группы по 2-3 студента для каждой части урока (включая любые раздельные обсуждения во время лекции).

Темп/Рекомендуемое время:

  • 2 дня на подготовку к уроку и урок и 10-14 дней на контрольную

Рабочие листы в формате PDF для печати
  • Презентация в формате Powerpoint по сшивке полимеров

  • Отказ от ответственности за безопасность

FindSourcing – Вулканизация

Вулканизация – это процесс преобразования натурального каучука в отвержденный, более прочный каучук. Он станет менее липким, а поскольку каучук обычно слегка плавится в процессе контролируемой вулканизации, он связывается с окружающими материалами. Это в значительной степени заменяет цемент (клей). Это отличная особенность для обуви, которая использовалась в течение длительного времени. Вулканизация в основном используется в производстве кроссовок, но с помощью этой техники можно производить большое разнообразие обуви.

Каучук можно вулканизировать разными способами, используя различные химические вещества, обычно смесь серы или комбинацию тепла и химикатов. Этот процесс отверждения превращает резину из легко рвущейся, мягкой и липкой в ​​прочный, но гибкий материал, подходящий для сложных условий, таких как обувь или автомобильные шины.

В обувной промышленности наиболее распространенным способом вулканизации является тепловая и химическая вулканизация. Резина должна достичь температуры 170 градусов для правильной вулканизации. Эта температура создает ограничения в отношении того, какие материалы следует рассматривать для изготовления вулканизированной обуви. Ткани на полимерной основе, такие как полиэстер, полиамид или пластиковые люверсы и т. д., представляют большой риск расплавления в процессе. Однако существуют также термостойкие материалы на основе полимеров, подходящие для вулканизации.

Из-за температуры колодки, используемые для вулканизированного производства, сделаны из алюминия, чтобы поддерживать тепло, а также равномерно распределять его по всему изделию.

Алюминий последний раз использовался в производстве вулканизированной обуви.

Как правило, используется метод упрочнения доски, при котором верх собирается так же, как и цементная конструкция, но надевается на алюминиевую колодку.

Нижняя подошва либо календарная, либо формованная, а затем вокруг соединения подошвы и верха обматывается клейкая лента, чтобы скрыть зазор. Календарные подошвы изготавливаются путем пропускания непрерывного листа невулканизированной резины через двухвалковый пресс. Верхний ролик имеет вытравленный рисунок протектора, а нижний ролик гладкий. После прессования подошвы обрезаются по форме с помощью режущего штампа или вручную. Затем неотвержденные подошвы накладываются на верхнюю часть ботинка и вулканизируются вместе, образуя бесшовную постоянную химическую и физическую связь.

Подошва с календарем

После наклеивания липкой ленты обувь обрезают и чистят, удаляя всю грязь от предыдущих процессов и следя за тем, чтобы обувь была чистой.

Лента Foxing Tape

Лента Foxing представляет собой прямоугольную резиновую нить, используемую для увеличения сцепления между верхом и подошвой. Иногда упоминается как «стенка подошвы» из-за характеристики, по которой она

В зависимости от конструкции может иметь различную форму и толщину, но всегда будет иметь форму ленты. Форма приобретается путем прессования резины через форму, разные цвета могут быть получены из нескольких источников материала, каждый из которых имеет свой цвет. Лисица обрабатывается как бесконечная лента, а затем нарезается на нужную длину для последующего прикрепления.

Липкая лента для производства кроссовок экструдируется.

Последним этапом является фактическая вулканизация, которая может выполняться различными методами. Чаще всего используется автоклав. Печь под давлением, обычно работающая при температуре 120-180 градусов Цельсия и давлении 140-350 кПа. При 170°С вулканизация начинается примерно через 10 минут.

Печи для вулканизации, также известные как автоклавы, для вулканизации обуви и подноса кроссовок.

Полный процесс изготовления вулканизированной доски для кроссовок, отвержденных в автоклаве.

Завершенный вулканизированный башмак. В данном случае стиль Джека Перселла от Converse в холсте.

Обычно термин вулканизация в обувной промышленности относится к автоклавному методу. Однако есть и другие способы вулканизации резины, а также технически вулканизированная обувь. Можно и то, и другое приготовить.

Традиционный метод вулканизации, часто используемый в Испании.

Существуют и другие процессы вулканизации для создания обуви. Один из них — традиционный метод, обычно используемый в Испании. Незатвердевшие резиновые грануляты помещают в нагретую форму (рисунок). Верх подготавливается и выдерживается, затем под давлением помещается в форму. Вместе с плавлением резины создается форма подошвы из формы подошвы.

Один из видов тапочек, созданный с помощью традиционного испанского процесса вулканизации.

Другой вид процесса вулканизации.

История

Есть доказательства того, что месопотамцы вулканизировали каучук еще в 1600 г. до н.э. На другом конце света также есть следы каучука, являющегося важной частью жизни. В том, что сегодня известно как Мексика, с 1400 г. до н. Слово «ольмек» переводится как «резиновые люди».

Латексный мяч, сделанный ольмеками на территории современной Мексики.

1832 человек по имени Натаниэль Мэнли Хейуорд работал на фабрике по производству каучука в Роксбери, штат Коннектикут, США, где он сделал случайное открытие. Он обнаружил, что каучук теряет всю свою вязкость при контакте с серой. Он поделился своим открытием с Чарльзом Гудьиром (не связанным с гудьером), но первым, кто запатентовал процесс вулканизации каучука, был Томас Ханкук в мае 1845 года в Великобритании. Три недели спустя, в июне 1845 года, Чарльз Гудьир получил патент в Соединенных Штатах. Позже он написал в своей автобиографии Gum-Elastica:

«… Изобретатель провел эксперименты, чтобы установить влияние тепла на то же соединение, которое разложилось в почтовых мешках и других предметах. Он был удивлен, обнаружив, что образец, небрежно прикасавшийся к горячей плите, обуглился, как кожа».

«Он сделал прямой вывод, что если бы процесс обугливания можно было остановить в нужном месте, он мог бы полностью лишить жевательную резинку ее природной клейкости, что сделало бы ее лучше, чем нативная жевательная резинка. При дальнейшем испытании с нагреванием он еще больше убедился в правильности этого вывода, обнаружив, что индийский каучук не может быть расплавлен в кипящей сере ни при какой температуре, а всегда обугливается. Он предпринял еще одну попытку нагревания аналогичной ткани перед открытым огнем. Последовал тот же эффект, что и обугливание жевательной резинки. Были и другие признаки успеха в достижении желаемого результата, так как на краю обугленной части появлялась линия или граница, которая не была обугленной, а полностью вылеченной».

Вулканизированная обувь увидела свет в 1892 году, когда бренд Colchester Rubber Co. создал первые «Баскетбольные кроссовки». Бренд был создан Colchester Rubber Company, которая располагалась в том же здании, которое ранее принадлежало дизайну Hayward

1892 Colchester Rubber Co.

Colchester Rubber Co. — предшественник бренда Keds, который был основан в 1916 году и продолжил традиции производства вулканизированной обуви.

В начале 20-го века начали появляться другие бренды, такие как Converse, основанная 1908.

История вулканизации каучука

О натуральном каучуке

Вы можете быть удивлены, узнав, что резина в ваших шинах и во многих других современных целях начинается с белого жидкого вещества, называемого латексом, которое получают из определенных растения. Например, если вы разрежете стебель одуванчика, вы увидите, как со стебля капает латекс. Теоретически каучук можно производить путем выращивания одуванчиков, хотя, учитывая количество каучука, используемого сегодня в мире, половина земного шара должна занимать фермы по выращиванию одуванчиков. В мире насчитывается около 200 заводов, которые могли бы поставлять латекс, хотя источник более 99 процентов производимого в настоящее время натурального каучука получают из дерева Hevea brasiliensis или каучукового дерева.

Что такое вулканизация?

Проблема натурального каучука в том, что он бесполезен в неизменном виде. При высоких температурах резина плавится и становится липкой. При низких температурах он становится жестким и ломким. Введите процесс, называемый вулканизацией. В отличие от вулканизации, вулканизация представляет собой обработку каучука теплом и первоначально серой, чтобы привести его в молекулярное состояние, которое можно использовать в различных областях. Добавление серы в процесс вулканизации придает каучуку большую прочность, эластичность и износостойкость.

Натуральный каучук больше всего похож на жевательную резинку или пластилин Play-doh в своем естественном состоянии. При растяжении обратно не тянется. Когда резина сжимается, на ней остается вмятина. Процесс вулканизации позволяет каучуку сшиваться или затвердевать. Натуральный каучук под микроскопом показывает прямые линии, а вулканизированный каучук показывает переплетение сетки, также известное как «поперечные связи», как показано ниже.

Каучук был повсюду…

Использование каучука восходит к 1600 г. до н.э., в эпоху ацтеков, которые извлекали его из деревьев и использовали тепло своих рук, чтобы формировать из него шарики. И это один из основных способов их использования. Их древние площадки для игры в мяч до сих пор выставлены в руинах по всей Мексике и Южной Америке. Однако первым пионером резины в индустриальную эпоху был Чарльз Гудиер, в честь которого названа знаменитая шинная компания Goodyear. Джеймс Мейгс, главный редактор журнала «Популярная механика», говорит, что «разработка современной резины была одной из нерассказанных историй промышленной революции».

Гудиер был самопровозглашенным изобретателем, которому якобы пришла в голову идея вулканизации каучука во время посещения универсального магазина. Он смотрел на спасательный жилет, который в то время был сделан из натурального каучука, и спросил продавца, что нужно, чтобы сделать жилет лучше. Продавец ответил, что более стабильная резина подойдет, и началась одержимость Goodyear резиной.

Одержимость Чарльза Гудьира

Часто описываемый как эксцентричный, Гудиер посвятил свою жизнь и состояние, продав все свои мирские блага, чтобы преследовать цель превратить каучук из деревьев в полезный материал.

Хотя британский ученый Томас Хэнкок получил первый патент на вулканизацию каучука в 1844 году в Соединенном Королевстве, компания Goodyear получила американский патент всего несколько недель спустя. Гудиер писал в своих мемуарах, что он «проводил эксперименты, чтобы установить влияние тепла на то же самое соединение, которое разложилось… (и был) удивлен, обнаружив, что образец, будучи небрежно (и случайно) приведен в контакт с горячей плитой, обуглился. как кожа». Он также предположил, что если процесс остановить в нужное время, это улучшит клейкость.

Случайное открытие Гудьира навсегда изменит мир; но не успел вовремя вознаградить его и его потомков за дальновидность и настойчивость. Когда Гудиер умер, у него был долг в 200 000 долларов.

Резина становится более экономичной

Джордж Энслагер был американским химиком, который изобрел вулканизационные пакеты, представляющие собой передовой метод вулканизации каучука, который используется до сих пор. В 1912 году он обнаружил, что производное анилина ускоряет процесс вулканизации, что значительно увеличивает экономическую эффективность каучука. Эти отвердители часто содержат отвердитель, такой как сера, в качестве ускорителя для ускорения вулканизации или замедлителя для ее замедления. Используемые химические вещества зависят от оптимальных свойств каучука для предполагаемого использования.

Вулканизация на глобальном уплотнительном кольце

Вулканизация используется во всех видах процессов для производства резины для всего, от шлангов до капитального оборудования. Компания Global O-Ring имеет собственные возможности вулканизации, и мы регулярно изготавливаем специальные уплотнительные кольца, соединяя запас шнура. Наш резиновый шнур хранится на катушках, а затем нарезается по длине в соответствии со спецификациями клиентов. Затем мы используем вулканизацию, чтобы соединить и соединить резину в уплотнительные кольца, используя тепло и давление, чтобы сшить их и сделать прочное соединение.

Разное

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.