Загальні відомості, склад та класифікація гум. Гуми: склад, властивості та види

У машинобудуванні часто використовується гума – складна суміш, у якій основним компонентом є каучук. Гума має високу еластичність, яка поєднується з низкою інших найважливіших технічних властивостей: високим опором розриву та стирання, газо- та водонепроникністю, хімічною стійкістю, високими електроізоляційними властивостями та малою питомою вагою. До недоліків гуми відносяться її невисока теплостійкість і мала стійкість до дії мінеральних масел (за винятком спеціальної маслостійкої гуми).

Застосування гуми. Гумові вироби знаходять широке застосування у всіх галузях народного господарства. Асортимент гумових виробів обчислюється нині десятками тисяч найменувань. Основне застосування гума знаходить у виробництві шин.

Крім шин, в автомобілі налічується близько 200 різних гумових деталей: шланги, ремені, прокладки, втулки, муфти, буфера, мембрани, манжети і т.д.

Гума має високі електроізоляційні властивості, тому її широко застосовують для ізоляції кабелів, проводів, магнето, захисних засобів - рукавичок, калош, килимків.

Склад гуми.До складу гуми входять каучук, регенерат, вулканізуючі речовини, прискорювачі вулканізації, наповнювачі, пом'якшувачі, протистарі, барвники. Каучук натуральний та синтетичний є основною сировиною для отримання гумових виробів. В даний час гумові матеріали переважно виготовляються із синтетичного каучуку, який видобувається з етилового спиртунафти, природного газу та інших речовин.

Регенерат- пластичний матеріал, що отримується шляхом переробки старих гумових виробів та відходів гумового виробництва. Застосування регенерату зменшує вміст каучуку в гумовій суміші, знижує собівартість гумових виробів і підвищує їх пластичність.

Основною вулканізуючою речовиною є сірка. Змінюючи кількість сірки у складі гумових сумішей, можна отримати гуму, що володіє різними ступенями еластичності. Процес хімічного з'єднання каучуку із сіркою при нагріванні називається вулканізацією. При отриманні еластичних гум сірка вводиться в кількості 1-4% маси каучуку. Гума, що містить 25-35% сірки, є твердим матеріалом, званим ебонітом. Для скорочення тривалості та температури вулканізації вводяться у невеликій кількості (0,5-2,5%) прискорювачі (каптакс, окис свинцю тощо).

Наповнювачібувають активні, неактивні та спеціальні. До активних наповнювачів (підсилювачів) відносяться сажа, цинкові білила, каолін та інші речовини, що підвищують механічні властивості гуми (міцність на розрив і опір стирання). Сажа є основним наповнювачем для отримання міцної гуми, що має високий опір стирання. До неактивних наповнювачів відносяться тальк, крейда, інфузорна земля та ін. Їх вводять з метою збільшення обсягу та здешевлення гуми. До спеціальних наповнювачів відносяться каолін і азбест, що надають гумі хімічної стійкості, і діатоміт, що підвищує електроізоляційні властивості гуми.

Пом'якшувачі(Пластифікатори) надають гумовій суміші м'якість, пластичність і полегшують її обробку.

Протистарільники- Це речовини, що оберігають гуму від старіння.

Основні види гум. Армованою називають гуму, всередину якої введені прокладки з металевої сітки або спіралі з метою підвищення міцності та гнучкості, що особливо важливо для таких виробів, як автомобільні шини, приводні ремені, стрічки транспортерів, трубопроводи і т.д. металеву сітку, покриту шаром латуні та обмазану клеєм, і піддають одночасному пресуванню та вулканізації.

Пористі гуми за характером пір і способом одержання поділяються на губчасті - з великими відкритими порами, однорідні пористі - із закритими порами та мікропористі. Спосіб їх отримання заснований на здатності каучуку абсорбувати гази та дифузії тазів через каучук. Пориста гума застосовується для виготовлення амортизаторів, сидінь, віконних прокладок, протекторних шарів покришок.

Тверда гума, або ебоніт, має темно-коричневе або червоне забарвлення, теплостійкість від 50 до 90°С, витримує високу пробивну напругу (25-60 кВ/хв).

Розділ 26

ГУМИ

Гума – важливий конструкційний матеріал для технічних виробів у багатьох галузях народного господарства. Вона є продуктом хімічного перетворення (вулканізації) каучуків. Каучуки, взаємодіючи з певними вулканізуючими речовинами, зазнають внутрішніх хімічних змін, у результаті утворюється новий продукт – гума. Вихідний матеріал для одержання гуми – гумова суміш. Її основу складає каучук, вміст якого коливається у різних виробах від 5 до 95 %.

Основні властивості гуми

Гума має сукупність цінних властивостей – високою пружністю та здатністю поглинати вібрації; вона добре пручається стирання та багаторазовим розтягуванню та вигину. Гума газо- та водонепроникна, стійка проти впливу масел, рідкого паливата ряду інших середовищ і є діелектриком. Створено електропровідну, магнітну, прозору та інші гуми з новими властивостями. Гума у ​​готовому виробі знаходиться у термостабільному стані; вона нерозчинна (але здатна набухати) та іноді непластична. Вихідна ж (невулканізована) гумова суміш має гарну пластичність, що забезпечує можливість формоутворення різних виробів.

Пружноміцнісні властивості гумипри розтягуванні характеризуються: умовною межею міцності - відношення сили, що викликає розрив зразка, для його первісного перерізу; відносним подовженням - ставленням довжини зразка в момент розриву до його первісної довжини; умовною напругою при заданому подовженні зразка, а також величинами справжньої напруги при заданому подовженні та справжньою міцністю.

Опір гуми стираннявиражається втратою обсягу гуми, віднесеного до роботи тертя, та інтенсивністю стирання – втратою обсягу гуми за одиницю часу.

Набуханнягуми визначається при знаходженні її певний час у будь-якій рідині і характеризується збільшенням маси (або обсягу), віднесеної до вихідної маси (або обсягу), і виражається у відсотках.

Еластичність гуми– властивість гуми пружно деформуватися без руйнування під дією сили та відновлюватися після припинення дії сили, тобто відношення повернутої енергії до енергії, витраченої на деформацію зразка при ударі, виражене у відсотках.

Старіння гуми- Зниження її властивостей (міцності, еластичності, електричного опору та ін) йод впливом експлуатаційних факторів (теплоти, холоду, світла, повітря, кисню, механічного навантаження та ін).

Теплостійкість гумивизначають зниження межі міцності та відносного подовження після дії на неї насиченої пари і не менше ніж двогодинного відпочинку.

Коефіцієнт теплостійкості гуми (К Т) – опір розриву після шестигодинного впливу насиченої пари при температурі (143 + 3) °С – визначають не менше ніж через 2 години витримки за нормальних умов і обчислюють за формулою К Т = А Т /А, де А - Умовна міцність при розриві до впливу пари, МПа; А Т – умовна міцність при розриві після дії насиченої пари, МПа.

Морозостійкість гуми- Здатність її зберігати еластичність та інші властивості при низьких температурах. Морозостійкість визначають декількома способами:

- Вимірюванням деформації зразка при нормальній (кімнатної) і мінусової температурах при одних і тих же величинах і умовах навантаження;

– з еластичного відновлення зразка, стисненого при кімнатній та витриманого при зниженій температурах після зняття навантаження;

– розтягуванням зразка до заданого подовження при 23 °С та визначенням величини подовження того ж «відпочилого» зразка при низькій температурі під впливом того ж вантажу.

У всіх випадках потім визначають коефіцієнт морозостійкості.

Світлостійкість гуми- Стійкість до старіння в кліматичних умовах при переважному впливі сонячної радіації.

Атмосферостійкість гуми- Стійкість до старіння в кліматичних умовах під впливом температури, вологості повітря та інших факторів.

Властивості гуми залежать передусім властивостей її основи – каучуку. Каучуки за своїм походженням поділяються на натуральні (або природні) та синтетичні (або штучні).

Натуральний каучук одержують із соку (латексу) каучуконосних рослин. Це природний полімер, що володіє при звичайних температурахвисокими еластичними властивостями. Найважливіші типи - рифлений смокед-щит (продукт світло-бурштинового кольору), світлий креп (продукт світло-кремового кольору).

Синтетичний каучук за властивостями близький до натурального. Його одержують шляхом синтезу з органічних речовин. Промислові види СК, яких налічується кілька десятків, різняться між собою як за вихідною сировиною та способами виробництва, так і за складом та фізико-механічними властивостями. Виробництво СК складається з двох основних процесів: одержання мономерів (бутадієн, стирол, хлоропрен, акрилонітрил та ін.) та їх полімеризації в каучукоподібний продукт. Сировиною для одержання мономерів є нафтопродукти, природний газ, ацетилен, деревина та ін.

СК являють собою високомолекулярні речовини, що володіють властивостями, подібними до природних каучуків, і здатні вулканізуватися. Загальноприйнятою є класифікація СК по областях застосування: каучуки загального призначення , що застосовуються у масовому виробництві таких виробів, у яких реалізується основна властивість гуми – еластичність (шини, транспортні стрічки, гумове взуття та ін.), та каучуки спеціального призначення , що застосовуються у виробництві виробів, які, поряд з еластичністю, повинні володіти стійкістю до впливу різних агентів (розчинників, кислот, лугів, нафтопродуктів, кисню, озону тощо), тепло- та морозостійкістю (тобто здатністю зберігати еластичні) властивості у широкому інтервалі температур) або іншими спеціальними властивостями. Ця класифікація за сферами застосування дуже умовна. Так, багато СК мають комплекс властивостей, що дозволяють застосовувати їх як каучуки загального та спеціального призначення; разом з тим до ряду гум загального призначення висувають також і специфічні вимоги (наприклад, масло- та бензостійкість – для гумових рукавичок та взуття, морозостійкість – для шин та ін.).

Гума(Від лат. Resina - смола) (вулканізат), еластичний матеріал, що утворюється в результаті натурального та синтетичних каучуків. Є сітчастим еластомером - продуктом поперечного зшивання каучуків хімічними зв'язками.

Отримання гуми

Гумуотримують головним чином вулканізацією композицій (гумових сумішей), основу яких (зазвичай 20-60% за масою) становлять каучуки. Інші компоненти гумових сумішей - вулканізуючі агенти, прискорювачі та активатори вулканізації (див. ), протистарільники (м'якшувачі). До складу сумішей можуть входити регенерат (пластичний продукт регенерації гуми, здатний до повторної вулканізації), сповільнювачі, модифікатори, запашні речовини та інші інгредієнти, загальна кількість яких може досягати 20 і більше. Вибір каучуку та складу визначається призначенням, умовами експлуатації та технічними вимогами до виробу, технологією виробництва, економічними та іншими міркуваннями (див. , ).

Технологія виробництва виробів з гумивключає каучуку з інгредієнтами в змішувачах або на вальцях, виготовлення напівфабрикатів (шприцованих профілів, каландрованих листів, прогумованих тканин, корду тощо), різання та розкрій напівфабрикатів, збирання заготовок виробу складної конструкції або конфігурації із застосуванням спеціального складального обладнання в апаратах періодичного (преси, котли, автоклави, форматори-вулканізатори та ін.) або безперервної дії (тунельні, барабанні та ін вулканізатори). При цьому використовується висока гумова суміш, завдяки якій їм надається форма майбутнього виробу, що закріплюється в результаті вулканізації. Широко застосовують формування в вулканізаційному пресі і при яких формування і вулканізацію виробів поєднують в одній операції. Перспективні використання порошкоподібних каучуків та композицій та отримання ливарних гум методами рідкого формування з композицій на основі. При сумішах, що містять 30-50% масою S у розрахунку на каучук, отримують .

Властивості гуми

Гуму можна розглядати як пошите , в якій каучук складає дисперсійне середовище, а - дисперсну фазу. Найважливіша властивість гуми- Висока еластичність, тобто. здатність до більш оборотних у широкому інтервалі температур (див. ).

Гумапоєднує в собі властивості (пружність, стабільність форми), (аморфність, висока деформованість при малому об'ємному стиску) та (підвищення пружності вулканізаційних сіток зі зростанням температури, ентропійна природа пружності).

Гума- Порівняно м'який, практично стисливий матеріал. Комплекс її властивостей визначається насамперед типом каучуку (див. табл. 1); властивості можуть істотно змінюватися при комбінуванні каучуків різних типів або їх модифікації.

Модуль пружності гумрізних типів при малих деформаціях становить 1-10 МПа, що у 4-5 порядків нижче, ніж сталі; Коефіцієнт Пауссона близький до 0,5. Пружні властивості гуминелінійні та носять різко виражений релаксаційний характер: залежать від режиму навантаження, величини, часу, швидкості (або частоти), повторності деформацій та температури. Деформація оборотного розтягування гумиможе сягати 500-1000%.

Нижня межа температурного діапазону високоеластичності гумиобумовлений головним чином температурою склування каучуків, а для каучуків, що кристалізуються, залежить також від температури і швидкості . Верхня температурна межа експлуатації гумипов'язаний з термічною стійкістю каучуків та поперечних хімічних зв'язків, що утворюються при вулканізації. Ненаповнені гумина основі каучуків, що не кристалізуються, мають низьку. Застосування активних наповнювачів (високодисперсних, SiO 2 та ін) дозволяє на порядок підвищити характеристики міцності гумита досягти рівня показників гумиз каучуків, що кристалізуються. гумивизначається вмістом у ній наповнювачів та пластифікаторів, а також ступенем вулканізації. густина гумирозраховують як середньозважене за обсягом значення густин окремих компонентів. Аналогічним чином можуть бути приблизно обчислені (при об'ємному наповненні менше 30%) теплофізичні характеристики гуми: коефіцієнт термічного розширення, питома об'ємна теплоємність, коефіцієнт теплопровідності Циклічне деформування гумисупроводжується пружною гістерезисом, що зумовлює їх добрі амортизаційні властивості. Гумихарактеризуються також високими фрикційними властивостями, зносостійкістю, опором роздирання та втоми, тепло-і звукоізоляційними властивостями. Вони діамагнетики та хороші діелектрики, хоча можуть бути отримані струмопровідні та магнітні гуми.

Гуминезначно поглинають воду і обмежено набухають у органічних розчинниках. Ступінь набухання визначається різницею параметрів розчинності каучуку та розчинника (тим менше, ніж вище ця різниця) та ступенем поперечного зшивання (величину рівноважного набухання зазвичай використовують для визначення ступеня поперечного зшивання). Відомі гуми, що характеризуються масло-, бензо-, водо-, паро-і термостійкістю, стійкістю до дії хімічно агресивних середовищ, озону, світла, іонізуючих випромінювань При тривалому зберіганні та експлуатації гумипіддаються старінню та втомі, що призводить до погіршення їх механічних властивостей, зниження міцності та руйнування. Строк служби гумив залежності від умов експлуатації від кількох днів до кількох десятків років.

Класифікація гум

За призначенням розрізняють такі основні групи гум: загального призначення, теплостійкі, морозостійкі, маслобензостійкі, стійкі до дії хімічно агресивних середовищ, діелектричні, електропровідні, магнітні, вогнестійкі, радіаційностійкі, вакуумні, фрикційні, харчового та медичного призначення, для умов тропічного клімату та ін. (табл. отримують також пористі, або губчасті (див.), кольорові та прозорі гуми.

Застосування гуми

Гумишироко використовують у техніці, сільському господарстві, побут, медицина, будівництво, спорт. Асортимент гумових виробів налічує понад 60 тис. найменувань. Серед них: шини, транспортні стрічки, приводні ремені, рукави, амортизатори, ущільнювачі, сальники, манжети, кільця та ін., кабельні вироби, взуття, килими, трубки, покриття та облицювальні матеріали, прогумовані тканини, герметики та ін. вироблюваної гумивикористовується у виробництві шин.

Склад гуми та її отримання

Доатегорія:

Автомобільні експлуатаційні матеріали

-

Склад гуми та її отримання

Основним компонентом гуми є каучук: його вміст у гумових виробах становить приблизно 50…60% за масою. У каучуку молекули є довгі нитки, скручені в клубки і переплутані між собою. Така будова каучуку зумовлює його головну особливість – еластичність. При розтягуванні каучуку його молекули поступово розпрямляються, повертаючись до попереднього стану після зняття навантаження. Однак при занадто великому розтягуванні молекули незворотно зміщуються одна щодо одної і відбувається розрив каучуку.

Спочатку у гумових виробах використовувався лише натуральний каучук, який отримували із соку (латексу) каучуконосного дерева - бразильської гевеї. У 1932 р. вперше у світі нашій країні синтезували синтетичний каучук, який невдовзі став основним сировиною виготовлення гумових виробів. В даний час для цієї мети випускаються десятки різновидів синтетичних каучуків.

Найбільш широке застосування знаходять стирольні каучуки KMC (бутадієн-метилстирольний) і СКС (бу-тадієн-стирольний). Ці каучуки перевершують натуральний. зносостійкості, проте поступаються йому за еластичністю, тепло- та морозостійкістю.

-

При виробництві шин використовують ізопреновий (СКІ-3) та бутадієновий (СКВ) каучуки. Каучук СКІ -3 за властивостями близький до натурального каучуку, каучук ВКВ відрізняється високою зносостійкістю. Хорошу маслобензостійкість мають хлорпреновий (наїрит) та нітрильний (СКН) каучуки. З них виготовляють деталі, що працюють у контакті з нафтопродуктами: шланги, манжети та ін.

При виготовленні камер та герметизуючого шару безкамерних шин використовується бутилкаучук, що характеризується високою газонепроникністю.

Натуральний або синтетичний каучук складає основу гумової суміші або «сирої» гуми, яка самостійно через низьку міцність знаходить обмежене застосування - в основному для виготовлення клеїв та ущільнювальних прокладок. Для збільшення міцності каучуків використовується процес вулканізації – хімічне зв'язування молекул каучуку з атомами сірки. В процесі вулканізації, що протікає при температурі 130 ... 140 ° С, молекули сірки з'єднуються з лінійними молекулами каучуку, утворюючи ніби містки між ними (рис. 59). В результаті виходить вулканізована гума, що є пружним матеріалом.

Кількість сірки, що використовується при вулканізації, визначається вимогами міцності та еластичності матеріалу. Зі зростанням концентрації сірки міцність гуми збільшується, але водночас зменшується її еластичність. Тому в гумах, призначених для виготовлення автомобільних камер та покришок, добавка сірки обмежена 1…3% загального вмісту каучуку. При вмісті сірки 40...60% каучук перетворюється на твердий матеріал - ебоніт.

Для забезпечення необхідної міцності та зносостійкості гум, особливо призначених для виготовлення шин, застосовуються наповнювачі. Головним з наповнювачів є сажа, що є порошкоподібним вуглцем з розмірами частинок 0,03...0,25 мкм. У сучасних гумах міститься значна кількість са-жі - від 30 до 70% по відношенню до каучуку, що міститься. При введенні сажі міцність гуми збільшується більш ніж на порядок. Для виготовлення кольорових гум використовується так звана біла сажа (кремнезем та інші продукти). Поруч із сажею застосовуються неактивні наповнювачі, службовці збільшення обсягу гумової суміші без погіршення її властивостей (відмучений крейда, азбестове борошно та інших.).

Мал. 1. Будова вулканізованого каучуку

Для полегшення змішування компонентів гумової суміші до неї вводяться пластифікатори чи пом'якшувачі - зазвичай рідкі чи тверді нафтопродукти. З метою уповільнення процесів старіння, а також підвищення витривалості гуми при багаторазових деформаціях, додаються протистарільники (антиокислители). Як протистарителі використовуються спеціальні хімічні речовини, що зв'язують кисень, що проникає в гуму. Як такі речовини застосовують неозон Д і сантофлекс А. Для прискорення вулканізації використовують присадки прискорювачів. Отримання пористих губчастих гум забезпечується за допомогою спеціальних порообразователей.

Для збільшення міцності ряду гумотехнічних виробів (автомобільні покришки, приводні ремені, шланги) високого тискута ін) гуми армуються за допомогою тканинної або металевої арматури. Наприклад, в одному з найбільш відповідальних та дорогих виробів – автомобільних покришках використовуються поліамідний (капроновий), віскозний чи металевий корди.

Основним етапом технологічного процесуприготування гум є змішання, при якому забезпечується повний і рівномірний розподіл в каучуку всіх інградіентів, що містяться (складових частин), число яких може доходити до 15. Змішання виконується в резиносмесителях, зазвичай у дві стадії. Спочатку виготовляється допоміжна суміш без сірки та прискорювачів, потім на другій стадії вводяться сірка та прискорювачі. Отримувані гумові суміші використовуються для виготовлення відповідних деталей і для гумування корда. В останньому випадку для забезпечення достатньої міцності зв'язку між кордом та гумою корд обов'язково просочується латексами та смолами. Заключною операцією є вулканізація, після якої гумотехнічний виріб є придатним для використання.

При ремонті автомобільних шин і камер методом гарячої вулканізації широко застосовують такі сорти сирої гуми, як прошаркова, протекторна і камерна. R цьому випадку для забезпечення необхідної якості ремонту поряд з високою температурою процес вулканізації повинен проходити під певним тиском, що забезпечується за допомогою різних пристроїв.

Гума (від латів. resina – смола) (вулканізат), еластичний матеріал, що утворюється внаслідок вулканізації натурального та синтетичних каучуків. Є сітчастим еластомером – продуктом поперечного зшивання молекул каучуків хімічними зв'язками.

Отримання гуми

Гуму отримують головним чином вулканізацією композицій (гумових сумішей), основу яких (зазвичай 20-60% за масою) становлять каучуки. Інші компоненти гумових сумішей – вулканізуючі агенти, прискорювачі та активатори вулканізації, наповнювачі, протистарільники, пластифікатори (м'якшувачі). До складу сумішей можуть входити регенерат (пластичний продукт регенерації гуми, здатний до повторної вулканізації), сповільнювачі підвулканізації, модифікатори, барвники, пороутворювачі, антипірени, запашні речовини та інші інгредієнти, загальна кількість яких може досягати 20 і більше. Вибір каучуку та складу гумової суміші визначається призначенням, умовами експлуатації та технічними вимогами до виробу, технологією виробництва, економічними та іншими міркуваннями.

Технологія виробництва виробів з гуми включає змішування каучуку з інгредієнтами у змішувачах або на вальцях, виготовлення напівфабрикатів (шприцованих профілів, каландрованих листів, прогумованих тканин, корду тощо), різання та розкрій напівфабрикатів, збирання заготовок виробу складної конструкції або конфігурації спеціального складального обладнання та вулканізацію виробів в апаратах періодичного (преси, котли, автоклави, форматори-вулканізатори та ін.) або безперервної дії (тунельні, барабанні та ін. вулканізатори). При цьому використовується висока пластичність гумових сумішей, завдяки якій надається форма майбутнього виробу, що закріплюється в результаті вулканізації. Широко застосовують формування у вулканізаційному пресі та лиття під тиском, при яких формування та вулканізацію виробів поєднують в одній операції. Перспективними є використання порошкоподібних каучуків та композицій та отримання ливарних гум методами рідкого формування з композицій на основі рідких каучуків. При вулканізації сумішей, що містять 30-50% по масі S у розрахунку на каучук, одержують ебоніти.

Властивості гуми

Гуму можна розглядати як зшите колоїдну систему, в якій каучук складає дисперсійне середовище, а наповнювачі – дисперсну фазу. Найважливіше властивість гуми – висока еластичність, тобто. здатність до великих оборотних деформацій у широкому інтервалі температур.

Гума поєднує в собі властивості твердих тіл (пружність, стабільність форми), рідин (аморфність, висока деформованість при малому об'ємному стисканні) та газів (підвищення пружності вулканізаційних сіток зі зростанням температури, ентропійна природа пружності).

Гума – порівняно м'який, практично стисливий матеріал. Комплекс її властивостей визначається насамперед типом каучуку; властивості можуть істотно змінюватися при комбінуванні каучуків різних типів або їх модифікації.

Механічні властивості вулканізованої гуми характеризуються рядом показників, найважливіші з яких визначають при випробуваннях її на розтягування та стиск, для чого відповідно до ГОСТ 270-75 використовують ті ж методи і такого ж типу машини, які застосовуються для оцінки міцності металів.

Межею міцності при розтягуванні (розривною міцністю) називається напруга, що виникає в гумі на момент розриву зразка. Чисельно межа міцності 52 дорівнює частці від розподілу максимального навантаження Р, зафіксованої при руйнуванні зразка, на площу його поперечного перерізу, виміряну до початку розтягування.

Відносним подовженням при розриві е2 називається виражене у відсотках відношення приросту довжини зразка гуми в момент розриву його початкової довжини.

Залишковим подовженням при розриві 02 називається виражене у відсотках відношення приросту довжини розірваного зразка для його початкової довжини.

Сукупність відносного та залишкового подовжень характеризує еластичність гумового матеріалу. Чим більша різниця між цими показниками, тим краще еластичність матеріалу, яка повинна відповідати призначенню деталі.

При деформації стиснення руйнування зразка з різних сортів монолітних (безпористих) гум настає приблизно при дворазовому зменшенні його розміру в напрямку навантаження, що стискає, або, інакше кажучи, при відносному стисканні порядку 50%.

Надзвичайно важливі експлуатаційні висновки випливають із аналізу здатності гуми забезпечувати залишкові деформації. У вулканізатах всіх каучуків (крім ебоніту) відбувається явище, зовні подібне до повзучості металів при підвищених температурах або з холодотекучим термопластом. Сутність цього явища у тому, що у гумі, що у напруженому стані, виникають і накопичуються незворотні деформації. Чим довше термін перебування в такому стані і вище діюче навантаження, тим більшими будуть залишкові деформації, які досягають при руйнівній напругі кількох десятків відсотків. Тому сильно деформовані гумові деталі з часом безповоротно змінюють свою форму та розміри, що особливо помітно на тонкостінних виробах, листових матеріалах тощо. Наприклад, гумові і навіть армовані шланги, що довго зберігаються навалом, набувають сплющену форму, а різкі перегини, що допускаються при складанні прогумованої тканини, дуже швидко і настільки стійко на ній фіксуються, що усунути їх в подальшому неможливо.

Щоб забезпечити на якомога більший термін високу працездатність гумових деталей, необхідно при їх зберіганні, а також при експлуатації створювати такі умови, за яких виникаючі в цих деталях напруги і деформації були б меншими.

Наприклад, такі дорогі і відповідальні за функціями вироби, що виконуються, як автомобільні покришки, не допускається зберігати плазом покладеними один на одного. Їх зберігають тільки на спеціальних стелажах поставленими вертикально в один ряд за висотою і до того ж за періодичної (через 2...3 міс.) зміни місця контакту протектора зі стелажем для збереження профілю та розмірів.

Правилами технічної експлуатації шин наказується не допускати їх перевантаження і підтримувати в них нормальний тиск (не знижуючи тиск у тих випадках, коли він стає вищим за норму за рахунок нагрівання шин). Обидві вимоги продиктовані не лише турботою про збереження форми та розмірів шин, а й прагненням не знизити їхню довговічність, запобігти надмірному тепловиділенню в них та перевитраті палива.

(метали, мінерали, пластмаси тощо), вказується її твердість. Твердістю називається здатність матеріалу чинити опір проникненню в нього стороннього твердого тіла, що вдавлюється під дією певної сили.

Найбільш широко для оцінки твердості гуми застосовується твердомір ТМ-2, мірою твердості яким служить глибина занурення притупленою у формі зрізаного конуса голки, виражена в умовних поділах шкали приладу. При випробуванні твердомір ТМ-2 треба притискати до виробу з мінімальним зусиллям, але достатнім для того, щоб його нижні майданчики щільно (без просвітів) прилягали до поверхні гуми. При цьому слід мати на увазі, що товщина зразка /г, до якого притискається твердомір повинна бути не менше 6 мм.

З метою полегшення формування виробів із сирої гуми їй надають шляхом спеціальної обробки – пластикації каучуку – необхідну пластичність. При вимірі твердості такої гуми голка твердоміра безперервно занурюється в зразок, що випробовується, в результаті чого показання приладу зменшується і через кілька хвилин стає близьким нуля. Через підвищену пластичність сирої гуми голка залишає на зразку лунку, що не зникає з часом. В процесі вулканізації пластичність гуми зменшується і на кінцевому етапі практично повністю зникає, а твердість і еластичність, безперервно зростаючі при вступі в реакцію нових порцій сірки, досягають у готовому вулканізаті певних значень.

На зміні пластичності заснований один з методів контролю ступеня вулканізації, як цілих деталей, так і окремих ділянок, що ремонтуються за допомогою сирої гуми. Стабільне показання твердоміра, що укладається в рамки технічних вимог, поєднується з тим, що його голка не залишає помітного сліду на вулканізаті, свідчить про правильність обраного режиму вулканізації.

Оцінка зносостійкості (опір стирання) та прагнення до її підвищення переважно стосується гуми, що йде на виготовлення деталей, які за умовами роботи переміщуються шляхом ковзання або кочення щодо інших предметів і при цьому піддаються зносу. З гумових виробів для автомобілів до цієї категорії, в першу чергу, відносяться пневматичні шини, яким доводиться працювати у виключно важких умовах, що поєднують у собі сприйняття високих ударних навантажень у дуже широкому діапазоні температур, дряпаючий та абразивний вплив полотна дороги та ґрунту, несприятливий вплив вологи , сонце, кисню і т.д.

Експериментальне визначення зносостійкості гум проводиться відповідно до ГОСТ 426-77 на спеціальній установці, яка дозволяє за нормованих умов піддавати стирання зразок гуми, що притискається до наждачної шкірки з тиском 32,5 кПа. Показник зносостійкості, званий питомим показником стирання, визначається втратою обсягу зразка, що випробовується, обчисленої по відношенню до одиниці роботи, витраченої на стирання. Для гум, що йдуть виготовлення протекторів автомобільних покришок для легкових автомобілів, цей показник повинен становити не більше 0,08 мм3/Дж, а для вантажних - не більше 0,14 мм3/Дж.

Застосування гуми

Для отримання прогумованих тканин беруть лляну або паперову тканину і гумовий клей, що представляє гумову суміш, розчинену в бензині або бензолі. Клей ретельно та рівномірно розмазують та впресовують у тканину; після просушування та випаровування розчинника отримують прогумовану тканину. Для виготовлення прокладочного матеріалу, здатного витримувати високі температури, застосовують пароніт, що представляє гумову суміш, яку введено азбестове волокно. Таку суміш змішують із бензином, пропускають через вальці та вулканізують 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 профільну головку. В результаті одержують профіль, який піддають вулканізації.

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

Автомобільні камери виготовляють із гумових труб, шприцьованих або склеєних вздовж камери. Існує два способи виготовлення камер: формовий та дорновий. Дорнові камери вулканізують на металевих або вигнутих дорнах. Ці камери мають один або два поперечні стики. Після стикування камери в місці стику піддають вулканізації. При формовому способі камери вулканізують в індивідуальних вулканізаторах, забезпечених автоматичним регулятором температури. Щоб уникнути склеювання стін, всередину камери вводять тальк.

Автомобільні покришки збирають на спеціальних верстатах із кількох шарів особливої ​​тканини (корд), покритої гумовим шаром. Тканинний каркас, тобто скелет шини, ретельно прикочують, а кромки шарів тканини загортають. Зовні каркас покривають у біговій частині товстим шаром гуми, що називається протектором, а на боковини накладають тонший шар гуми. Підготовлену в такий спосіб шину піддають вулканізації.

Каучук має величезне народногосподарське значення. Найчастіше його використовують не у чистому вигляді, а у вигляді гуми. Гумові вироби застосовують у техніці для ізоляції проводів, виготовлення різних шин, у військовій промисловості, у виробництві промислових товарів: взуття, штучної шкіри, гумового одягу, медичних виробів.

Гума – високоеластична, міцна сполука, але менш пластична, ніж каучук. Вона є складною багатокомпонентною системою, що складається з полімерної основи (каучуку) і різних добавок. Найбільшими споживачами гумових технічних виробів є автомобільна промисловість та сільськогосподарське машинобудування. Ступінь насиченості гумовими виробами – одна з основних ознак досконалості,

надійності та комфортабельності масових видів машинобудівної продукції. У складі механізмів та агрегатів сучасний автомобільі трактори є сотні найменувань і до тисячі штук гумових деталей, причому одночасно зі збільшенням виробництва машин зростає їхня гумоємність. Я зупинюся на взуттєвих товарах, що випускаються на основі гуми.

Взуттєві гуми - це велика група штучних матеріалів для низу взуття. Процес виробництва цих гум складається з таких операцій:

1) Підготовка матеріалів включає сушіння, подрібнення та просіювання вихідних матеріалів, а також перевірку їх якості. Каучук розпарюють, подрібнюють, перетирають. В результаті підвищується пластичність каучуку та однорідність гумової суміші.

2) Приготування гумової суміші полягає у змішуванні всіх компонентів наповнювачів, вулканізуючих речовин, прискорювачів вулканізації, активаторів, пом'якшувачів, протистарителів, барвників та інших. Спочатку до каучуку додають пом'якшувачі, а в останню чергу вулканізуючі речовини та пороутворювачі. Для надання отриманої гумової суміші форми плоских листів роблять її листування на вальцях.

3) Каландрування (формування) – метод виробництва сирих гумових заготовок як безперервної стрічки потрібної товщини і ширини. Каландрування покращує фізико-хімічні властивості гумової суміші, від нього залежить витрата гумових сумішей та якість виробів.

4) Штампування гумових заготовок для отримання окремих деталей взуття, що проводять на штампах-пресах спеціальними різаками.

5) Вулканізація – завершальна операція виробництва гуми. Гуму випускають у вигляді пластин, штампованих і формованих деталей: підошв, підборів, підошв з підборами та інше.

Гумова промисловість - одне із найважливіших постачальників комплектуючих деталей і виробів багатьом галузей народного господарства. Р. - незамінний матеріал у виробництві шин, різних амортизаторів та ущільнювачів; її застосовують також виготовлення конвеєрних стрічок, приводних ременів, рукавів, різноманітних виробів побутового призначення, зокрема взуття. З Р. виготовляють ізоляцію кабелів, еластичні електропровідні покриття, протези (наприклад, штучні клапани серця), деталі наркозних апаратів, катетери, трубки для переливання крові та багато іншого. Обсяг світового виробництва виробів з Р. в 1974 перевищив 20 млн. т. Найбільше великі споживачі Р. - шинна промисловість (понад 50%) та промисловість гумотехнічних виробів (близько 22%).