Vulcanizarea caciucului
Vulcanizarea este operatia absolut specifica si caracteristica industriei cauciucului. De buna ei conducere depinde în mod hotar tor nsusirile obiectelor din cauciuc.
n ultimul timp capata din ce în ce mai larga ntrebuintare, n lucrarile stiintifice, noi termeni, ca reticulare, structurare etc., prin care se ncearca nlocuirea partiala, daca nu totala a cuv ntului propus de Goodyear, inventatorul vulcanizarii cu sulf.
nca nainte de descoperirea vulcanizarii cu sulf se cunosteau si se aplicau n practica diverse alte metode, folosindu-se ca agenti de reticulare oxidanti (acid azotic, saruri etc.), oxizi metalici, amine etc. Desi de mai bine de un secol studiile teoretice si ncercarile practice legate de fenomenul si practica vulcanizarii nu au ncetat nici un moment, totusi vulcanizarea cu sulf si derivatii de sulf a ramas principala metoda de vulcanizare a cauciucului natural sau sintetic.
S-au cautat si s-au propus tot felul de explicatii ale fenomenului de vulcanizare. Astazi este adoptata n unanimitate teoria "puntilor". Este vorba despre crearea unor punti de legatura ntre macromoleculele elastomerilor, prin intermediul atomilor de sulf, de oxigen, azot, metal etc.
Factorii care influenteaza calitatile vulcanizatelor sunt:
- natura si cantitatea agentului de vulcanizare;
- natura si cantitatile de acceleratori;
- natura si cantitatea ingredientelor active, semiactive si chiar inactive;
- natura elastomerului;
- modul de prelucrare;
- temperatura de lucru, presiunea si durata c t materialul este supus la temperatura si presiune;
- forma si dimensiunile obiectului supus vulcanizarii;
- forma, marimea si constructia utilajelor, respectiv matritelor;
- mediul si metoda de încalzire.
Continutul n sulf, finetea si puritatea lui sau a altor agenti de vulcanizare influenteaza direct mersul reactiei de vulcanizare. Astfel, n amestecurile de cauciuc natural sulful se foloseste n proportie de 2-3%, n timp ce la unele cauciucuri sintetice este de ajuns un adaos de 1-1,5% sulf; la altele, nici nu este necesar. Un adaos de 30-40 % sulf conduce la vulcanizate rigide - asa-numitul "cauciuc tare" sau ebonita.
Acceleratorii reactiei de vulcanizare sunt, de regula, combinatii organice complexe, cu formula bine definita. Ei se introduc n amestecuri n cantitati reduse (0,1-1%); n rare cazuri cantitatea de acceleratori depaseste 2-3% fata de elastomer.
Temperatura este unul din factorii primordiali care trebuie precizati la stabilirea ciclului de vulcanizare. Astfel, sunt amestecuri care n functie de cantitatea de sulf si de acceleratori se vulcanizeaza la temperaturi de 120-130ºC, în timp ce altele necesita 150-160ºC si chiar mai mult. De exemplu, reticularea cauciucurilor etilen-propilenice are loc la temperaturi de peste 165ºC.
Presiunea aplicata pe suprafata vulcanizatelor este de mare importanta pentru obtinerea articolelor compacte. Ea variaza de la 1-2 la 10-20 kg/cm³ si chiar mai mult.
Un alt factor primordial n efectuarea vulcanizarii este timpul sau durata c t piesa este mentinuta la temperatura si presiunea de regim. Durata poate varia de la c teva zeci de secunde la c teva zeci de minute si chiar ore n sir.
Mersul vulcanizarii n timp - numit ciclu de vulcanizare - decurge, de regula, astfel:
la nceput se porneste cu o temperatura si o presiune redusa. Dupa c teva secunde (sau minute), n functie de grosimea obiectului supus vulcanizarii, se ridica presiunea si temperatura si eventual se respira, adica se deschide presa pentru evacuarea gazelor formate. Dupa aducerea temperaturii la valoarea prescrisa urmeaza vulcanizarea propriu-zisa, care poate dura de la c teva minute la c teva zeci de ore. La sf rsit temperatura se reduce, mai repede sau mai ncet, n functie de obiectul si natura amestecului.
Un rol important n realizarea vulcanizarii l au utilajul si dispozitivele folosite n acest scop. Astfel, folosirea unor matrite subtiri conduce la un transfer caloric rapid, dupa cum utilizarea aluminiului, mai bun conducator de caldura, contribuie de asemenea la micsorarea ciclului de vulcanizare.
Procesul de vulcanizare prezinta trei stadii bine determinate, si anume:
- stadiul n care caracteristicile vulcanizatului corespund scopului propus si care formeaza platoul sau optimul de vulcanizare;
- stadiul premergator n care legaturile dintre macromolecule sunt n numar redus si n care, deci, materialul este subvulcanizat;
- stadiul în care, optimul de vulcanizare fiind depasit, se obtin vulcanizate cu caracteristici mai slabe datorita fenomenului de supravulcanizare ce are loc.
La vulcanizarea articolelor groase, masive se pot nt lni la aceeasi piesa toate cele trei stadii. Pentru evitarea acestei situatii nedorite se aleg amestecuri cu un platou de vulcanizare c t mai larg, astfel nc t n timpul suficient de lung necesar patrunderii caldurii în interior si vulcanizarii miezului piesei, suprafata acesteia sa nu depaseasca limitele vulcanizarii optime.
Un fenomen interesant se poate nt mpla la vulcanizarea articolelor groase confectionate din amestecuri cu mult sulf (de exemplu, n cazul ebonitei): reactia de vulcanizare se poate desfasura, duc nd la "arderea" (supravulcanizarea) si chiar la degradarea completa (eventual aprinderea) a piesei respective. Pentru prevenirea acestor fenomene, durata vulcanizarii, ca si modul de lucru trebuie judicios alese.
Vulcanizarea se poate face n matrite nchise si str nse cu ajutorul unor prese hidraulice sau n autoclave ncalzite cu abur, direct sau indirect, precum si n prese-auto-clave sau cu ajutorul unor masini speciale.
Exista si alte sisteme si utilaje de vulcanizare: cu radiatii infrarosii, cu radiatii gama, n baie de saruri sau cu aliaje topite, etuve pentru vulcanizarea la rece cu protoclorura de sulf.
Cea mai importanta reactie a cauciucului este reactia cu sulful (vulcanizarea). Descoperirea acestei reactii a constituit o adevarata revolutie n industria cauciucului, contribuind prin efectele sale la cresterea consumului de cauciuc de circa 10000 de ori n 100 de ani.
|
