Гума. Властивості та застосування гуми

Повідомлення

з теми: «Гума. Властивості та застосування гуми»

Учениці 11-Б класу

Гриценко Євгенії

Гума. Властивості гуми

Гумою називають продукт переробки каучуків. Гума - важливий конструкційний матеріал, необхідний для виробництва різноманітних виробів - від автомобільних шин до хірургічних рукавичок. Головна перевага гуми - її еластичність. Вона може розтягуватися й гнутися, а потім приймати початкову форму. Гума може бути як і мяка, так і тверда. Вона є важливим конструкційним матеріалом для машино - і приладобудування.

Гума має особливі властивості:

·високу пружність або еластичність (пружне видовження при розтягуванні досягає 700...800 %);

·високу в'язкість;

·достатню міцність і стійкість до дії води, кислот і лугів;

·високі електроізоляційні властивості;

·непроникність для рідин і газів;

·Опір гуми на розрив становить 15...25 МПа;

·стійкість до стирання і руйнування при багаторазових деформаціях;

·теплостійка від -45 до +80 °С.

Гумові вироби широко застосовують в усіх галузях виробництва. Найголовнішим споживачем гуми є автотракторна промисловість. Для виготовлення покришок, камер, амортизаторів тракторів, автомобілів, комбайнів, автобусів і тролейбусів витрачається до 80 % виробництва каучуку. В сучасному автомобілі застосовують до 200 деталей, виготовлених із гуми: ущільнювальні прокладки, кільця, муфти, мембрани, привідні паси та ін. Багато гуми використовують для виготовлення виробів електротехнічної промисловості - ізоляції кабелів, проводів, ізоляційних труб; у побуті (гумове взуття) та ін.

Невулканізовану гуму використовують у вигляді ущільнювальної пасти, замазки, клею тощо.

Класифікація

Залежно від температурних і ін. умов експлуатації, в яких гума зберігає високоеластичні властивості, розрізняють наступні основні групи гуми.

Гума загального призначення, експлуатована при температурах від -50 до 150 °С. Виготовляються на основі натурального, синтетичних ізопренах, стереорегулярних стиролових для бутадієну, хлоропренових каучуків бутадієну і їх всіляких комбінацій.

Теплостійкі гуми призначені для тривалої експлуатації при 150-200 °С. Основою таких гум служать етілен-пропіленові і кремнійорганічні каучуки, бутілкаучук. Для гуми, експлуатованих при вищих температурах (до 300 °С і вище), використовують деякі фторовмісні каучуки, а також каучукоподібні полімери типу поліфосфонітрілхлоріда.

Морозостійкі гуми придатні для тривалої експлуатації при температурах нижче -50 °С (інколи до -150 °С). Для їх отримання застосовують каучуки з низькою температурою склування (див. Склування полімерів), наприклад стереорегулярний бутадієн, кремнійорганічні, деякі фторовмісні матеріали. Такі гуми можуть бути отримані і з неморозостійких каучуків, наприклад бутадієні-нітрилі, при введенні до складу гумової суміші деяких пластифікаторів (ефірів себациной кислоти і ін.).

Масло- і бензостійкі гуми - тривало експлуатовані у контакті з нафтопродуктами, маслами і ін. Їх отримують з бутадієну-нітрилу, полісульфідних, уретанових, хлоропренових, вінілпірідінових, фторовмісних, деяких кремнійорганічних каучуків.

Існують також гуми стійкі до дії різних агресивних середовищ (кислото- і лугостійкі, озоностійкі, паростойкие і ін.). Виготовляються на основі бутілкаучука, кремнійорганічних, фторсодержащих, хлоропренових, акрілатних каучуків, хлорсульфірованного поліетилену.

Виділяється окремий тип -електропровідні гуми. Для їх здобуття використовують різні каучуки, наповнені великими кількостями електропровідної (ацетиленовою) сажі.

Діелектричні (кабельні) гуми - такі, що характеризуються малими діелектричними втратами і високою електричною міцністю. Отримують їх з кремнійорганічних, етілен-пропіленових, каучуків ізопренів, наповнених світлими мінеральними наповнювачами.

Основні матеріали для виготовлення гуми

Головним матеріалом для виготовлення гуми є каучук - тверда еластична речовина світло-сірого або коричнюватого кольору.

Природний каучук добувають із каучукового дерева (гевеї), яке росте в країнах Латинської Америки, а також в Африці. Його добувають також із молочайних рослин (тау-сагизу і кок-сагизу) у вигляді соку - латексу, але добувають надто мало, і він дуже дорогий. Тому основним матеріалом для виробництва гуми є синтетичний каучук (СК), який виготовляють переважно з нафтопродуктів.

Нині виготовляють понад 80 видів синтетичного каучуку, які мають специфічні властивості (підвищену стійкість до високих або низьких температур, бензину та інших нафтопродуктів).

Чистий каучук майже не застосовують, оскільки еластичність його зберігається лише у вузьких межах температури: нижче за 0 °С чистий каучук втрачає еластичність і стає крихким, а вище від 20 °С він стає дуже пластичним і липким.

У техніці широко застосовують основний продукт каучуку - гуму, для виготовлення якої до каучуку треба додати невелику кількість сірки (1...5 %) і підігріти цю суміш до температури 130... 140 °С. Після короткочасного підігрівання суміш перетворюється на вулканізований каучук або гуму. Гума набуває нових властивостей: зберігає еластичність у межах від -30 до +180 °С, стає мідною і стійкою до води і кислот.

Якщо до каучуку додати більше сірки (20...25 %) і нагрівати довше, то в процесі вулканізації утвориться рогова гума - ебоніт. Це твердий ізоляційний матеріал, який випускають у вигляді листків, трубок і дротиків різного профілю.

Гуму ніколи не виготовляють тільки із суміші каучуку з сіркою, а обов'язково додають наповнювачі і спеціальні домішки.

Усі домішки до каучуку при виготовленні гуми залежно від його призначення поділяють на такі групи: інертні наповнювачі-вулканізатори, прискорювачі вулканізації, підсилювачі, пом'якшувачі, антиокисники і барвники.

Наповнювачі в порошкоподібному або рідкому стані додають, щоб збільшити вихід гуми. Тип наповнювача вибирають залежно від бажаних властивостей (твердості, міцності, кольору тощо). Найчастіше застосовують такі наповнювачі: сажу, каолін, інфузорну землю, важкий шпат, барит, а також регенерат (відповідним чином оброблена стара гума).

Вулканізаторами можуть бути сірка, металевий натрій або діазоамінобензол. Найчастіше застосовують сірку, вміст якої залежить від призначення гуми (3...15 %). Прискорювачі скорочують час вулканізації, збільшують продуктивність агрегатів. Прискорювачами можуть бути оксид свинцю, магнію, кальцію.

Підсилювачі підвищують механічні властивості гуми (пружність, міцність, опір стиранню тощо). До підсилювачів належать газова сажа, оксид цинку, каолін.

Пом'якшувачі додають для пом'якшення гуми і полегшення її вальцювання. До них належать каніфоль, парафін, вазелін, мінеральні оливи тощо.

Антиокисники сповільнюють процес окиснення гуми, чим збільшують тривалість роботи гумових виробів.

Барвники додають, щоб мати гуму бажаного кольору. До них належать цинкове білило, вохра, ультрамарин, сажа тощо.

Зберігання гумових виробів

Шафи для гумових виробів повинні мати щільно закриваються дверцята, гладку внутрішню поверхню. Джгути, зонди зберігаються в підвішеному стані на знімних вішалках, розташованих під кришкою шафи. Гумові грілки, накладні круги, міхури для льоду зберігають злегка надутими. Гумові частини приладів необхідно зберігати окремо. Еластичні катетери, рукавички, бужі, гумові бинти, напальчники зберігають у щільно закритих коробках, пересипавши тальком. Гумові бинти пересипають тальком по всій поверхні і зберігають в скручений вигляді.

Окремо зберігають прогумовану тканину в рулонах, горизонтально підвішену на стійках. Можна зберігати її на полицях, покладеної не більше ніж в 5 рядів. Еластичні лакові бужі, катетери, зонди зберігають у сухому місці. Вироби бракуються, якщо з'являється їх клейкість і розм'якшення.

При затвердінні гумових рукавичок їх поміщають в теплий 5%-ний розчин аміаку на 15 хв, потім їх розминають і тримають 15 хв в 5%-ном водно-гліцериновому розчині з температурою +40-50 С.

Поняття про виготовлення гумових виробів

гума каучук

Технологія виготовлення гумових виробів складається з таких операцій: пластифікація каучуку, додавання домішок, приготування суміші, формування або заготовка деталей, складання і вулканізація виробів.

Пластифікацію каучуку застосовують для одержання однорідної пластичної маси. Для цього його пропускають між гарячими вальцями з температурою 40...50 °С. Тривалість пластифікації становить 15...25 хв. Під час пластифікації каучук розм'якшується і стає пластичним.

Суміш готують перемішуванням пластикового каучуку з домішками на дво - або чотиривалкових вальцях. Готову суміш підігрівають до 100... 110 °С і прокатують у спеціальних машинах на листи або в спеціальних формах формують напівфабрикати, потім вулканізують їх за температури 120... 150 °С. Вироби з гуми дістають формуванням, литтям під тиском і намотуванням.

Формування (пресування) застосовують, виготовляючи деталі складної форми. Гумову суміш 4 (рис.), а також текстильну тканину та металеву арматуру (якщо вони потрібні) вміщують у нагріту металеву матрицю 5. При низькому тиску преса пуансон 2 опускається, центруючись штифтами 3. Потім тиск підвищують. Під дією нагрівників 1 і 6 та тиску пуансона гумова суміш заповнює порожнину. Після певного витримування пуансон піднімається, а виштовхувач 7 викидає виріб із матриці. Зразки гумових виробів зображено на рис. 2.50, г, а схему процесу пресування - на рис. 2.50, о, 6, в. Рис. Схема виготовлення гумових виробів

Лиття під тиском виконують у прес-формах 11 (рис. д, є), які мають камеру 8 для виливання, сполучену ливником 9, де матеріал 4 потрапляє в порожнину 10. Лиття під тиском застосовують для виготовлення виробів складної форми - з різною товщиною стінок, з маломіцною і наскрізною арматурою та ін. На рис., є зображено виріб із запресованим металевим кільцем 12.

Метод намотування застосовують при виготовленні покришок, шлангів, пасів та ін. При цьому на порожнисте осердя (дорн) намотують шари гуми і тканини, склеюють їх та вулканізують.

Застосування

Для отримання прогумованих тканин беруть лляну або паперову тканину і гумовий клей, що представляє гумову суміш, розчинену в бензині або бензолі. Клей ретельно і рівномірно розмазують і упресовують в тканину; після просушування і випаровування розчинника отримують прогумовану тканину.

Для виготовлення прокладного матеріалу, здатного витримувати високі температури, застосовують пароніт, що представляє гумову суміш, в яку введено азбестове волокно. Таку суміш змішують з бензином, пропускають через вальці і вулканізуються у вигляді листів товщиною від 0,2 до 6 мм.

Для отримання гумових трубок і профілів сиру гуму пропускають через шприц-машину, де сильно розігріта (до 100-110) суміш продавлюється через профілюючу голівку. У результаті отримують профіль, який піддають вулканізації.

Виготовлення дюрітових рукавів відбувається наступним чином: з каландрує гуми вирізують смуги і накладають їх на металевий дорн, зовнішній діаметр якого дорівнює внутрішньому діаметру рукава. Краї смуг змазують гумовим клеєм і накочують роликом, потім накладають один або кілька парних шарів тканини і промазують їх гумовим клеєм, а зверху накладають шар гуми. Після цього зібраний рукав піддають вулканізації.

Автомобільні камери виготовляють з гумових труб, шпріцованних або склеєних вздовж камери. Існує два способи виготовлення камер: формовий і дорновий. Дорновие камери вулканізуються на металевих або вигнутих Дорна. Ці камери мають один або два поперечних стику. Після стикування камери в місці стику піддають вулканізації. При формовому способі камери вулканізуються в індивідуальних вулканізаторах, забезпечених автоматичним регулятором температури. Щоб уникнути склеювання стінок, всередину камери вводять тальк.

Автомобільні покришки збирають на спеціальних верстатах з декількох шарів особливої тканини (корд), покритої гумовим шаром. Тканинний каркас, тобто скелет шини, ретельно накочують, а кромки шарів тканини загортають. Зовні каркас покривають двома шарами металокордних брекера, потім в біговій частині товстим шаром гуми, званим протектором, а на боковини накладають більш тонкий шар гуми. Підготовлену таким чином шину (сиру шину) піддають вулканізації. Перед вулканізацією на внутрішню частину сирої шини наносять спеціальну роздільну змащення (фарбують) для виключення залипання до діафрагми і кращого ковзання діафрагми у внутрішній порожнині шини при формуванні.

Список використаної літератури

1.Дзевульскій В.М. Технологія металів і дерева. - М.: Державне видавництво сільськогосподарської літератури. 1995.С.438-440.

.Догадкин Б.А. Хімія еластомерів. М., 1981.

.Лепетов В.А., Юрцев Л.Н. Розрахунки і конструювання гумових виробів. Л., 1987.

.Довідник гумовика. М., 1971.