), основу к-рых (обычно 20-60%
по массе) составляют каучуки . Др. компоненты резиновых смесей-вулканизующие
агенты, ускорители и активаторы вулканизации (см. Вулканизация), наполнители ,
противо-старители, пластификаторы (мягчители). В состав смесей могут также
входить регенерат (пластичный продукт регенерации резины, способный к повторной
вулканизации), замедлители подвулканизации , модификаторы, красители , порообра-зователи,
антипирены , душистые в-ва и др. ингредиенты, общее число к-рых может достигать
20 и более. Выбор каучука и состава резиновой смеси определяется назначением,
условиями эксплуатации и техн. требованиями к изделию, технологией произ-ва,
экономич. и др. соображениями (см. Каучук натуральный , Каучуки синтетические).
Технология произ-ва изделий
из резины включает смешение каучука с ингредиентами в смесителях или на вальцах,
изготовление полуфабрикатов (шприцеванных профилей, каландрованных листов, прорезиненных
тканей , корда и т.п.), резку и раскрой полуфабрикатов, сборку заготовок изделия
сложной конструкции или конфигурации с применением спец. сборочного оборудования
и вулканизацию изделий в аппаратах периодич. (прессы, котлы, автоклавы , форматоры-вулканизаторы
и др.) или непрерывного действия (тоннельные, барабанные и др. вулканизаторы).
При этом используется высокая пластичность резиновых смесей , благодаря к-рой
им придается форма будущего изделия, закрепляемая в результате вулканизации .
Широко применяют формование в вулканизац. прессе и литье под давлением , при
к-рых формование и вулканизацию изделий совмещают в одной операции. Перспективны
использование порошкообразных каучуков и композиций и получение литьевых резин
методами жидкого формования из композиций на основе жидких каучуков . При вулканизации
смесей, содержащих 30-50% по массе S в расчете на каучук , получают эбониты .
Свойства.
Резину можно
рассматривать как сшитую коллоидную систему , в к-рой каучук составляет дисперсионную
среду , а наполнители-дисперсную фазу. Важнейшее св-во резины- высокая эластичность,
т. е. способность к большим обратимым деформациям в широком интервале т-р (см.
Высокоэластическое состояние).
Р
езина сочетает в себе св-ва
твердых тел (упругость, стабильность формы), жидкостей (аморфность, высокая
деформируемость при малом объемном сжатии) и газов (повышение упругости вулканизац.
сеток с ростом т-ры, энтропийная природа упругости).
Р
езина-сравнительно мягкий,
практически несжимаемый материал. Комплекс ее св-в определяется в первую очередь
типом каучука (см. табл. 1); cв-вa могут существенно изме
няться
при комбинировании каучуков разл. типов или их модификации.
Модуль упругости резин разл.
типов при малых деформациях составляет 1-10 МПа, что на 4-5 порядков ниже, чем
для стали; коэф. Пауссона близок к 0,5. Упругие св-ва резины нелинейны и носят резко
выраженный релаксац. характер: зависят от режима нагружения, величины, времени,
скорости (или частоты), повторности деформаций и т-ры. Деформация обратимого
растяжения резины может достигать 500-1000%.
Ниж. предел температурного
диапазона высокоэластичности резины обусловлен гл. обр. т-рой стеклования каучуков ,
а для кристаллизующихся каучуков зависит также от т-ры и скорости кристаллизации .
Верх. температурный предел эксплуатации резины связан с термич. стойкостью каучуков
и поперечных хим. связей, образующихся при вулканизации . Ненаполненные резины на
основе некристаллизующихся каучуков имеют низкую прочность . Применение активных
наполнителей (высокодисперсных саж , SiO 2 и др.) позволяет на порядок
повысить прочностные характеристики резины и достичь уровня показателей резин из кристаллизующихся
каучуков . Твердость резины определяется содержанием в ней наполнителей и пластификаторов ,
а также степенью вулканизации . Плотность резины рассчитывают как средневзвешенное
по объему значение плотностей отдельных компонентов. Аналогичным образом м.
б. приближенно вычислены (при объемном наполнении менее 30%) теплофиз. характеристики
резин: коэф. термич. расширения, уд. объемная теплоемкость , коэф. теплопроводности .
Циклич. деформирование резины сопровождается упругим гистерезисом, что обусловливает
их хорошие амортизац. св-ва. Резины характеризуются также высокими фрикционными
св-вами, износостойкостью, сопротивлением
раздиру
и утомлению, тепло- и звукоизоляц. св-вами. Они диамагнетики и хорошие диэлектрики ,
хотя м. б. получены токопроводящие и магнитные резины.
Р
езины незначительно поглощают
воду и ограниченно набу-хают в орг. р-рителях. Степень набухания определяется
разницей параметров р-римости каучука и р-рителя (тем меньше, чем выше эта разность)
и степенью поперечного сшивания (величину равновесного набухания обычно используют
для определения степени поперечного сшивания). Известны резины, характеризующиеся
масло-, бензо-, водо-, паро- и термостойкостью , стойкостью к действию хим. агрессивных
сред, озона , света, ионизирующих излучений . При длит. хранении и эксплуатации
резины подвергаются старению и утомлению, приводящим к ухудшению их мех. св-в, снижению
прочности и разрушению. Срок службы резин в зависимости от условий эксплуатации
от неск. дней до неск. десятков лет.
Классификация . По назначению различают след. осн. группы резин: общего назначения, теплостойкие, морозостойкие, маслобензостойкие, стойкие к действию хим. агрессивных сред, диэлектрич., электропроводящие, магнитные, огнестойкие, радиационностойкие, вакуумные, фрикционные, пищ. и мед. назначения, для условий тропич. климата и др. (табл. 2); получают также пористые, или губчатые (см. Пористая резина), цветные и прозрачные резины.
Применение. Резины широко используют в технике, с. х-ве, быту, медицине, стр-ве, спорте. Ассортимент резиновых изделий насчитывает более 60 тыс. наименований. Среди них: шины, транспортные ленты, приводные ремни, рукава, амортизаторы, уплотнители, сальники, манжеты, кольца и др., кабельные изделия, обувь, ковры, трубки, покрытия и облицовочные материалы, прорезиненные ткани, т. 3, М., 1977, с. 313-25; Кошелев Ф.Ф., Кор-нев А.Е., Буканов А.М., Общая технология резины, 4 изд., М., 1978; Догадкин Б. А., Донцов А.А., Шершнев В.А., Химия эластомеров , 2 изд., М., 1981; Федюкин Д.Л., Махлис Ф.А., Технические и технологические свойства резин, М., 1985; Применение резиновых технических изделий в народном хозяйстве. Справочное пособие, М., 1986; Зуев Ю. С., Дегтева Т. Г., Стойкость эластомеров в эксплуатационных условиях, М., 1986; Лепетов В. А., Юрцев Л. Н., Расчеты и конструирование резиновых изделий , 3 изд., Л., 1987. Ф.Е. Куперман.
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».
Статья о создании шин поможет узнать, как изобреталась и изменялась авторезина, и что сделало ее такой устойчивой, надежной, прочной и износостойкой.
Сегодня сложно представить, что когда-то на колеса автомобиля не ставились покрышки. Это было в эпоху первых автомашин и деревянных колес. Правда, они даже при неинтенсивной эксплуатации быстро разрушались и требовали замены. Изобретение колеса, усиленного при помощи стального обода (прообраза современного диска) решило эту проблему, но и эта технология не дала нужных результатов.
История о создании автомобильных шин
Роберт Уильям Томпсон первым придумал использовать шины из эластичного материала для увеличения комфортабельности и безопасности автомобиля в 1846 году, разработал конструкцию автошины и запатентовал свое изобретение. Покрышку, изобретенную Томпсоном, еще называли «воздушным колесом». Она представляла собой камеру из плотной парусины, пропитанную раствором каучука или гуттаперчи обитую снаружи кусками кожи.
Начинания Томпсона подхватили другие изобретали. Многочисленные эксперименты энтузиастов увенчались успехом: была изобретена каучуковая пневмошина, с отделенной от камеры покрышкой. Появление пневматического колеса позволило сделать вождение плавным. Сами автошины стали прочнее и долговечнее (эти параметры отсутствовали в первых вариациях изобретения).
Открытие вулканизации
Статья об изобретении шин невозможна без упоминания о Чарльзе Гудьире.
Процесс вулканизации позволил организовать производство по-настоящему прочной, и при этом эластичной шины. Американский изобретатель Чарльз Гудьир в 1839 году даже не подозревал, что созданная им технология производства резины путем соединения каучука и серы станет неотъемлемой частью производства автомобильных покрышек.
В 1830-е Гудьир занимался производством прорезиненной обуви и ткани. На своем предприятии он выпускал каучуковые игрушки, одежду, обувь, зонтики. Однако свойства этого материала не позволяли товарам быть качественными: каучук плавился от высоких температур, был непрочен и имел другие недостатки.
Гудьир всерьез взялся за эту проблему. Путем экспериментов он узнал, что нагревание каучука, смешанного с серой, дает материалу необходимую прочность, причем не только на поверхности, но и по всей его толщине. Можно с уверенностью сказать, что 1839 год - время изобретения резины для автомобилей.
Компания Goodyear. Основание и первые годы работы
Предприятие Goodyear Tire & Rubber Company было зарегистрировано в 1898 году в США. В тот день началась история создания шин Goodyear. Основатель, Фрэнк Зиберлинг, назвал свою компанию в честь того самого изобретателя технологии вулканизации.
С самого основания компании ее продукция стала востребованной и покупаемой. Уже спустя 4 года, в 1901, предприятие стало создавать шину для автомобиля знаменитого Генри Форда. Известный в те годы авто Model T был оборудован покрышками марки Goodyear.
В 1907 году председатель правления бренда получает патент на изобретенную им съемную автошину. Эту технологию Goodyear сегодня используют повсеместно.
Эксперименты, постоянное улучшение характеристик продукции и внедрение новых технологий позволили концерну к 1926 году стать крупнейшим в мире производителем автомобильных шин и других резинотехнических изделий.
Расширение деятельности
В период с 1927 года по наши дни компания активно развивалась, осваивались новые производственные возможности, улучшались конструкции, проектировались шины не только для автомобилей, но и для авиационной техники. В 1971 производитель выпустил покрышки для лунохода Apollo 14. Отпечатки протектора этих шин остались на луне на века.
В эти годы открываются научно-технические центры, представительства во многих странах мира, заключаются соглашения с известными брендами. Все это позволяет Goodyear быть на шаг впереди конкурентов - компания первая внедряет инновационные решения, выводя на рынок новые продукты с улучшенными характеристиками.
Отдельно стоит упомянуть и о безупречной репутации бренда. Goodyear неоднократно занимал топовые места в рейтингах самых ответственных и надежных компаний.
О производстве Goodyear
Основываясь на истории по созданию шины, опыте и традициях, в наши дни компания удерживает одно из лидирующих мест среди производителей автомобильных шин. Заводы бренда выполняют полный цикл работ по созданию высококачественной шины: от проектирования шины и создания резиновой смеси до выпуска и тестирования нового продукта.
Создание автомобильной резины Goodyear ведется на самых современных производственных линиях. Корректировка производственных процессов, состава резиновой смеси, улучшение рисунка протектора и добавление функциональных вставок позволяют выпускать новые модели, предназначенные для разных категорий автолюбителей (жителей северных регионов, бездорожья, грузовых авто и др.).
Резина и силика - главные компоненты автопокрышки
Пневматическая автомобильная шина - высокотехнологичная конструкция, способная удерживать воздух под давлением. Благодаря изобретению Чарльза Гудьира, сегодняшняя авторезина представляет собой смесь натурального и искусственного каучука, сажи, серы, кремниевых и синтетических соединений. Все эти компоненты на производстве проходят через миксер, в результате получается полотно сырой резины.
Силика - еще один материал, применяемый в современном производстве. Эта кислота, улучшающая эластичность и сцепные характеристики резины была открыта еще в 50-е годы прошлого столетия. Процесс развития технологии добавления силики в смесь на шинных производствах запущен сравнительно недавно. Это объясняется дороговизной материала и необходимостью использования спецоборудования для ее смешения с резиной.
Конструкция шины
На пневматических шинах обязательно присутствует несколько элементов:
- каркас - основа изделия, представляющая собой несколько слоев обрезиненного корда,
- боковина - наружный резиновый элемент, призванный обезопасить конструкцию от внешних повреждений в боковой части,
- борт - жесткое крепление к колесу на покрышке,
- брекер - защищает каркас от ударов и придает изделию жесткость,
- протектор - канавки и желобки на прорезиненной поверхности покрышки, обеспечивающие отсутствие скольжения и безопасное передвижение при неблагоприятных внешних условиях: на грязи, грунтовой дороге, мокрой, заснеженной или обледенелой трассе.
Автомобильная резина от Goodyear постоянно совершенствуется, конструктивные элементы приобретают новые свойства.
История открытия резины берет свое начало вместе с открытием американского континента. Издавна исконное население Центральной и Южной части Америки получали каучук путем сбора млечного сока с каучуковых деревьев.
Еще Колумб в свое время обратил внимание, что мячи, которыми играли индейцы, были созданы из каучуковой массы черного цвета, и они отскакивали намного лучше, чем кожаные мячи, сделанные европейцами. Из каучука делали не только мячи, но и посудную утварь, использовали для герметизации дна пирог, создавали «чулки», которые не промокали (это была довольно болезненная технология: ноги покрывались каучуковой массой, далее их необходимо было удерживать над огнем до образования непромокаемого покрытия). Использовался каучук и в качестве клея, индейцы с его помощью украшали свои тела перьями.
Колумб сообщал о существовании необычайного вещества с многочисленными свойствами, но Европа не обратила на это должного внимания, хотя даже первопоселенцы Нового света активно применяли каучук. Длительное время каучук использовался при создании мягких игрушек, также делали попытки создать обувное водонепроницаемое покрытие.
И только в 1839 году американским изобретателем Чарльзом Гудьиром было сделано открытие. Он стабилизировал эластичный состав каучука путем перемешивания каучука в сыром виде и серы, с дальнейшим подогревом. Этот метод назвали вулканизацией, скорее всего именно он стал первым процессом полимеризации в промышленности.
Материал, который получался в результате процесса вулканизации, назвали резиной. Позже резину стали активно использовать в машиностроительной отрасли, создавая различные уплотнители и рукава. А в только начинающем своем развитии электротехника нуждалась в прочном и эластичном материале для кабелей. Сегодня резина используется повсеместно. Очень востребованы вот такие резиновые коврики http://www.ru.all.biz/kovriki-rezinovye-bgg1001384 . Они используются в коридорах, тамбурах, перед входом в помещение, на крыльце. Эти коврики препятствуют попаданию грязи и снега в дом.
Производство каучука из нефтяных продуктов переработки и газов берет свое начало с 1951 года. Длительное время каучук, созданный искусственным путем, превосходил настоящий по всем показателям, кроме одного – эластичности. Но эта проблема также была решена.
Таким образом, дерево гевея, будучи природным дарованием и случайные эксперименты, и длительная кропотливая работа ученых разработали одно из самых нужных и универсальных в использовании материалов – резину. Резина востребована ежедневно, в различных ситуациях, абсолютно в любой сфере деятельности человека.
Резина - широко известный материал, который применяется практически во всех сферах человеческой жизни. Медицина, сельское хозяйство, промышленность не могут обойтись без этого полимера. Во многих производственных процессах также используется резина. Из чего делают этот материал и в чем его особенности, описано в статье.
Что такое резина
Резина являет собой полимер с высокой эластичностью. Его структура представлена хаотично расположенными цепочками углерода, скрепленными атомами серы.
В нормальном состоянии углеродные цепочки имеют скрученный вид. Если резину растянуть, цепочки углерода раскрутятся. Способность растягиваться и быстро возвращаться в прежнюю форму сделала незаменимым во многих сферах такой материал, как резина.
Из чего делают ее? Обычно резину получают путем смешивания каучука с вулканизирующим веществом. После нагрева до нужной температуры смесь густеет.
Отличие каучука от резины
Каучук и резина - высокомолекулярные полимеры, полученные натуральным или синтетическим способом. Эти материалы отличаются физико-химическими свойствами и способами производства. Натуральный каучук являет собой вещество, изготовленное из сока тропических дерев - латекса. Он вытекает из коры при ее повреждении. Синтетический каучук получают путем полимеризации стирола, неопрена, бутадиена, изобутилена, хлоропрена, нитрила При вулканизации искусственного каучука образуется резина.
Из чего делают разные типы каучуков? Для отдельных видов синтетических материалов применяют органические вещества, позволяющие получить материал, идентичный натуральному каучуку.
Свойства резины
Резина является универсальным материалом, который обладает следующими свойствами:
- Высокая эластичность - способность к большим обратным деформациям в широком диапазоне температур.
- Упругость и стабильность форм при малых деформациях.
- Аморфность - легко деформируется при незначительном нажатии.
- Относительная мягкость.
- Плохо поглощает воду.
- Прочность и износостойкость.
- В зависимости от типа каучука резина может характеризоваться водо-, масло-, бензо-, термостойкостью и стойкостью к действию химических веществ, ионизирующих и световых излучений.
Резина со временем утрачивает свои свойства и теряет форму, что проявляется разрушением и снижением прочности. Срок службы резиновых изделий зависит от условий использования и может составлять от нескольких дней до нескольких лет. Даже при длительном хранении резина стареет и становится непригодной к эксплуатации.
Производство резины
Резина изготовляется методом вулканизации каучука с добавлением смесей. Обычно 20-60% перерабатываемой массы составляет каучук. Другие компоненты резиновой смеси - наполнители, вулканизующие вещества, ускорители, пластификаторы, противостарители. В состав массы могут также добавляться красители, душистые вещества, модификаторы, антипирены и другие компоненты. Набор компонентов определяется требуемыми свойствами, условиями эксплуатации, технологией использования готового резинового изделия и экономическими расчетами. Таким способом создается высококачественная резина.
Из чего делают резиновые полуфабрикаты? Для этой цели на производствах применяется технология смешивания каучука с другими компонентами в специальных смесителях или вальцах, предназначенных для изготовления полуфабрикатов, с последующей порезкой и раскройкой. В производственном цикле используются прессы, автоклавы, барабанные и тоннельные вулканизаторы. Резиновой смеси придается высокая пластичность, благодаря которой будущее изделие приобретает необходимую форму.
Изделия из резины
На сегодняшний день резина используется в спорте, медицине, строительстве, сельском хозяйстве, на производстве. Общее количество изделий, изготовляемых из резины, превышает более 60 тыс. разновидностей. Наиболее популярные из них - уплотнители, амортизаторы, трубки, сальники, герметики, прорезиненые покрытия, облицовочные материалы.
Изделия из резины массово используются в производственных процессах. Этот материал также незаменим в производстве перчаток, обуви, ремней, непромокаемой ткани, транспортных лент.
Большая часть производимой резины используется для изготовления шин.
Резина в производстве шин
Резина является основным материалом в производстве автомобильных шин. Этот процесс начинается с приготовления резиновой смеси из натурального и синтетического каучука. Затем к резиновой массе добавляется силика, сажа и другие химические компоненты. После тщательного перемешивания смесь отправляется по в печь. На выходе получаются резиновые ленты определенной длины.
На следующем этапе происходит обрезинивание корда. Текстильный и металлический корд заливается горячей резиновой массой. В такой способ изготавливается внутренний, текстильный и брекерный слой шины.
Из чего делают резину для шин? Все производители автомобильных шин используют разные рецептуры и технологии изготовления резины. Для придания готовому изделию прочности и надежности могут добавляться разные пластификаторы и усиливающие наполнители.
Для производства шин используют натуральный каучук. Его добавление в резиновую смесь уменьшает нагревание покрышки. Большую часть резиновой смеси занимает синтетический каучук. Этот компонент придает шинам упругость и способность выдерживать большие нагрузки.
