Vulkanizace kaučuků sírou – druhy, vlastnosti, charakteristiky
Přírodní kaučuk není vždy dobrým výchozím materiálem pro výrobu dílů. To je spojeno s minimálním ukazatelem jeho elasticity, který silně závisí na okolní teplotě. Guma přechází do pevného stavu při teplotách blízkých 0 stupňům a při dalším snižování přechází do křehkého stavu. Teploty nad +30 stupňů vedou k měknutí materiálu a jeho následné zahřátí způsobuje roztavení. Poté již chlazení neobnoví své původní vlastnosti. Další vlastností přírodního kaučuku je jeho vysoký stupeň rozpustnosti organickými sloučeninami. Pro upevnění specifických výhod pryže a zároveň její zbavení nedostatků se používá přístup jako je vulkanizace.
Vlastnosti vulkanizace síry
Vulkanizace je moderní technologický postup, který se používá při výrobě pryže. V jejím průběhu je možné ze suroviny – kaučuku – získat látku s kvalitativně novými vlastnostmi. V důsledku vulkanizace získává pryž takové vlastnosti, jako je pevnost, odolnost vůči chemikáliím, odolnost vůči vysokým a nízkým teplotám a elasticita. Tento proces se provádí za působení zvýšených teplot a působení daného tlaku tak, že se lineární makromolekuly spojí do jediného celku.
Vulkanizace končí vytvořením příčných vazeb makromolekul. Strukturou a počtem závisí na metodice provádění zadané operace. Pryž nemění některé parametry lineárně, ale prochází určenými minimálními a maximálními polohami. Optimální bod vulkanizace je rozpoznán jako bod, ve kterém průchod vede k získání ideálních parametrů pryže.
Vulkanizační skupiny
Pro zajištění požadovaných technických a provozních vlastností pryže se do pryže používají přísady různých látek – křída, saze, změkčovadla a další. Praktické uplatnění našlo několik přístupů k vulkanizaci, které spojuje jedna společná vlastnost – surovina je ošetřena vulkanizační sírou.
Řada norem a učebnic uvádí, že sloučeniny síry, které jsou jako takové uznávány pouze kvůli jejich obsahu síry, mohou sloužit jako vulkanizační činidla. Jinak mají na proces vulkanizace stejný vliv jako jiné látky, které neobsahují sloučeniny síry.
Výroba pryžového zboží dle individuálních zakázek
Před časem byl proveden výzkum a v tomto procesu byl stanoven vliv organických sloučenin a určitých složek na pryž: fosfor, selen, trinitrobenzen a další. Tyto sloučeniny však neprokázaly žádnou praktickou hodnotu z hlediska vulkanizace.
Existují studené a horké přístupy k vulkanizaci. Studené se konvenčně dělí na typy. Pro první z nich se používá semichlorid sírový. Mechanismus postupu s jeho použitím má zároveň určité rysy.
Obrobek z přírodního materiálu je umístěn v páře dané látky nebo v roztoku na bázi konkrétního rozpouštědla, které odpovídá několika požadavkům: rozpouští kaučuk a nezahajuje reakci s semichloridem sírovým. Tradičně se používají rozpouštědla na bázi sirouhlíku, benzínu a podobných sloučenin. Polochlorid sírový rozpuštěný v kapalině neumožňuje kaučuku změnit svůj stav agregace. Tento proces zahrnuje nasycení pryže chemikálií. Délka vulkanizace ovlivňuje technické parametry obrobku, pevnost a elasticitu konečného výrobku.
Ve 2% roztoku trvá vulkanizace od několika sekund do několika minut. Pokud je doba trvání delší, existuje možnost převulkanizace, v důsledku čehož obrobek ztrácí svou plasticitu a přechází do křehkého stavu. Experimentálně bylo zjištěno, že u výrobků o tloušťce přibližně milimetru by měla procedura trvat několik sekund. Tato technologie se stává nejlepším řešením při zpracování tenkostěnných prvků – rukavic, trubek a podobně. V tomto případě je nutné přísně hlídat dodržování zpracovatelských režimů, aby se zabránilo vulkanizaci vnější vrstvy silnější než spodní. Po dokončení postupu je nutné výsledné produkty ošetřit alkalickým roztokem nebo vodou. Studená vulkanizace může být provedena jiným způsobem. Tenkostěnné pryžové polotovary jsou přeneseny do atmosféry nasycené SO2. Po stanovené době jsou obrobky instalovány do komory s H2S (sirovodíkem). Produkty se v takových komorách uchovávají přibližně 15-25 minut. Během této doby je proces vulkanizace zcela dokončen. Tento postup se úspěšně používá pro konečný nátěr lepených švů, které díky tomu získávají zvýšenou pevnost. Syntetické pryskyřice lze použít ke zpracování speciálních typů kaučuků, přičemž vulkanizace se svými parametry od popsaného procesu neliší.
Horká vulkanizace
Tento postup má svou vlastní technologii, která má charakteristické rysy. Blank je vyroben ze surové pryže a je doplněn specifickým množstvím síry a speciálními přísadami. Množství síry v kompozici je přibližně 5-10 procent. Jeho objem v přísadě je určen v závislosti na tvrdosti a budoucím použití hotového prvku. Kromě síry můžete přidat rohovinu, která obsahuje procento síry 20-50. Dále se výsledné suroviny používají k výrobě polotovarů, které je třeba zahřát, to znamená vulkanizovat. Pro vytápění se používá několik různých technik. Budoucí produkty jsou umístěny v kovových formách nebo zabaleny do tkaniny. Takové konstrukce jsou instalovány v peci, která se zahřeje na 130-140 stupňů. Kvalitu a rychlost vulkanizace lze zvýšit vytvořením zvýšeného tlaku v peci. Po formování mohou být výrobky umístěny do autoklávu, který obsahuje ohřátou vodní páru. Lze je umístit i do vyhřívaného lisu. Tato technika se v praxi stala nejrozšířenější. Po vulkanizaci má pryž vlastnosti, které jsou diktovány řadou podmínek. To vede k tomu, že vulkanizace je považována za nejsložitější operaci požadovanou při výrobě kaučuku. Velký význam má také kvalita surovin a způsoby zpracování používané před vulkanizací. Důležitými body jsou zvolená metoda, její trvání, teplota a objem síry, která kaučuk doplňuje. Hotový výrobek má vlastnosti, které také závisí na přítomnosti nečistot různého původu.
Výroba pryžových nosných dílů (ROCH, ROCHs, ROCHr, LROC, LPROCH, NROCH)
Moderní trendy
Gumárenský průmysl používá urychlovače již několik let. Tyto látky se do směsi přidávají za účelem urychlení procesů, snížení nákladů na energii a optimalizace tvarování polotovarů. Pro realizaci vulkanizace za horka na vzduchu je nutné přidat oxid olovnatý. Kromě toho je užitečné přidávat soli olova v kombinaci s organickými kyselinami nebo sloučeninami obsahujícími kyselé hydroxidy. Jako urychlovače se často používají následující látky: • thiuramid sulfid; • xantháty; • merkaptobenzothiazol. Když se vulkanizace provádí za podmínek horké vodní páry, je dosaženo redukce procesu přidáním látek, jako jsou alkálie nebo soli. Soli vápníku popsaný proces výrazně urychlují. Mezi organickými sloučeninami jsou zastoupeny i urychlovače. Jedná se o aminy a řadu látek nezařazených do konkrétní skupiny. Mohou to být látky na bázi amoniaku, aminů a dalších. Ve výrobním měřítku se obvykle používá hexamethylentetramin, difenylguanidin a další. Oxid zinečnatý často slouží jako zesilovač aktivity pro urychlovače. Proces ovlivňují nejen aditiva a urychlovače, ale také vlastnosti prostředí, ve kterém se vše odehrává. Například přítomnost atmosférického vzduchu přispívá k vytváření negativních podmínek pro realizaci vulkanizace za normálních tlakových úrovní. Dusík a anhydrit také negativně ovlivňují postup. Sirovodík nebo čpavek mohou zlepšit proces vulkanizace. Vulkanizace je složitý postup, díky kterému pryž získává kvalitativně nové vlastnosti a dochází také ke změně jejích základních vlastností. Zvyšuje se ukazatel jeho elasticity a další. Pro řízení procesu vulkanizace je nutné neustále vyhodnocovat proměnné parametry. To se obvykle provádí prostřednictvím specifických hodnot pevnosti v tahu a pevnosti v tahu. Tento způsob ovládání je považován za nepřesný, proto bylo od jeho používání upuštěno.
Kaučuk jako konečný produkt vulkanizace
Technická pryž je kompozitní směs obsahující až 20 složek pro zajištění jejích vlastností. Pro vytvoření pryže prochází pryž vulkanizací. Proces je doprovázen tvorbou makromolekul, které poskytují kaučuku výkonnostní charakteristiky, aby byl odolnější. Základní rozdíl mezi pryží a řadou dalších materiálů spočívá v tom, že má schopnost podléhat elastickým deformacím, ke kterým dochází při různých teplotách, počínaje pokojovou teplotou a nižší. V řadě vlastností je pryž mnohem lepší než pryž, zejména je odolná, elastická, odolná vůči změnám teploty, chemickým a agresivním vlivům a dalším faktorům.