 |
|
Виробництво каучуку і гуми
Властивості гуми: еластичність, пружність, електроізоляція, водонепроникність. Подовження гуми при розтягуванні у деяких марок сягає 1000 % (у 10 разів). Після зняття розтягуючої сили виріб знову набуває первісної форми.
Каучуки і гуми знайшли дуже широке застосування у промисловості. Сучасна гумовотехнічна промисловість виготовляє з гуми приблизно 40 тисяч найменувань виробів.
Найбільш поширена галузь гумового виробництва – шинне виробництво. 2/3 каучуку йде на виготовлення шин. Шинні заводи являють собою величезні промислові підприємства з високим ступенем механізації і автоматизації виробництва.
Окрім шин, з гуми виготовляють транспортувальні стрічки, привідні ремені, муфти зчеплення, баки, трубопроводи, шланги, ущільнювачі. А ще – гумо-технічні вироби, сантехніку, штучну шкіру, деякі будівельні матеріали, дорожні покриття, облицювальні матеріали для меблів, матраців, сидінь, кабелів, взуття, спецодяг, паперу, клеї, фарби тощо.
Каучуки бувають натуральні і синтетичні.
Натуральний каучук (НК) виготовляють із латексу – молочного соку дерева гевеї, яке росте в Бразилії, В’єтнамі, Індонезії та на Цейлоні. На корі гевеї роблять надріз, з якого витікає латекс. Латекс містить 20-35% каучукових речовин. Для виділення каучуку до латексу додають оцет. При цьому відбувається коагуляція – виділення каучуку у вигляді рихлого об’ємистого згустку. Натуральний каучук має кристалічну будову.
Властивості виготовленої з каучуку гуми залежать від кількості приєднаної сірки. У м’які сорти гуми вводять 2-3%, в еластичні – до 8% сірки. Якщо кількість сірки перевищує 15 %, то отримують твердий матеріал – ебоніт, який використовується як ізолятор.
Натурального каучуку у світі дуже мало. Його недостатньо, щоб задовольнити і 3 % потреб промисловості. Тому величезне значення для усього людства мало відкриття у 1932 році синтетичного каучуку. Це відкриття належить колишньому СРСР (академік Лебедєв).
Синтетичний каучук (СК) – це високополімерний матеріал, який отримують із етилового спирту або з нафтопродуктів – етилену, пропілену, бутилену, бензолу. В наш час уже відпрацьовані технології отримання каучуку із газових продуктів – ацетилену, бутану, пентану, ізобутану. Найбільш дешеві каучуки виробляють з газу. Вони у 2-3 рази дешевші ніж ті, які отримав Лебедєв із етилового спирту.
Каучуки у чистому вигляді майже ніде не використовуються. Вони є сировиною для виготовлення гуми.
Гумові вироби виготовляють із гумових сумішей. Гумові суміші отримують шляхом змішування каучуків з інгредієнтами. У якості інгредієнтів використовують різні наповнювачі, пластифікатори, прискорювачі пластифікації, вулканізатори, прискорювачі вулканізації, фарбники. Це сірка, сажа, мазут, гудрон, мастильні масла, каніфоль, смоли та інші матеріали.
Окрім каучуку, у якості сировини використовують також регенерат – продукт переробки старих гумових виробів (в основному, шин) і вулканізованих відходів гумового виробництва. У пластичному стані регенерат здатний змішуватись з каучуком та інгредієнтами і знову вулканізуватись. Регенерат використовують для повної або часткової заміни каучуку при виробництві багатьох гумових виробів.
У різних видах гуми знаходиться від 10 до 98 % каучуку. Решту складають інгредієнти, регенерати та армуючи елементи – натуральні або хімічні волокна у вигляді тканин, ниток, шнурів.
Технологія виготовлення гуми складається з чотирьох стадій:
- різання каучуку на куски і приготування інгредієнтів (подрібнення, просіювання, сортування, зважування);
- приготування гумової суміші в герметичних гумозмішувачах і на каландрах (валках);
- формування (на валках для листової гуми, або в прес-формах для штучних виробів);
- вулканізація – завершальна і дуже відповідальна операція, яка може відбуватися в пресах, котлах і автоклавах при температурі130-160ºC і тиску 18-20 МПа, але може відбуватись і при тиску 3-6 МПа. Існує також вулканізація з використанням високочастотних коливань та радіації. Якість гуми про цьому покращується, але цей спосіб занадто дорогий.
При вулканізації сірка з’єднується з молекулами каучуку, зшиваючи їх у трьохмірну структуру, яка називається гумою. Саме при вулканізації гума набуває основної якості – можливості подовжуватись.
Гумові вироби отримують за допомогою певної техніки:
- за допомогою каландрів отримують листову гуму;
- за допомогою черв’ячних пресів – труби, шланги, шнури, гумовані кабелі;
- за допомогою пресів та прес-форм – штучні вироби: ущільнювачі, штепселі, прокладки тощо.
Існують також спеціальні машини та пристрої для виготовлення складних виробів, ізоляційних рукавиць, взуття, спецодягу тощо.