Wulkanisaizacja – Wikipedia

Posted on by
before-content-x4

Pleśń do vulcanize w fabryce Firestone w 1941 r.

. wulkanizacja (Lub czyszczenie ) jest operacją chemiczną polegającą na włączeniu środka wulkanizującego (siarka, najczęściej) do surowego elastomeru z utworzeniem, po gotowaniu mostów między łańcuchami molekularnymi. Ta operacja sprawia, że ​​materiał jest mniej plastikowy, ale bardziej elastyczny. Jego imię pochodzi od Boga Rzymu Vulcana.

after-content-x4

Wulkanizacja jest szczególnym przypadkiem postawienia. Po polimeryzacji, w obecności układu wulkanizacji i energii cieplnej, liniowe makrocząsteczki reaktywnego elastomeru tworzą sieć trójwymiarową bez uprzywilejowanego kierunku. Zgodnie z odpowiednim ograniczeniem sieć ta jest zdeformowana. Wraca do stanu początkowego (elastyczności), gdy ograniczenie zostanie usunięte, dzięki obecności mostów (tworzy bardzo mało) zasymilowane z „źródłami”.

Surowa guma (surowa, termoplastyczna, nieokulkanizowana) kanapia w czasie. Jeśli zrobimy to piłkę i umieścimy na wsparciu planu, będzie płynąć (to doświadczenie trwa kilka godzin). Zatem na pierwszy rzut oka guma może wydawać się elastyczna, a ponadto wcześniej utworzona piłka odbija się bardzo dobrze. Siły Van der Waalsa zapewniają wystarczającą spójność, aby umożliwić pewną elastyczność.

Najbardziej wizualną reprezentacją wyjaśnienia tego zjawiska jest danie spaghetti. Łańcuch molekularny można porównać do spaghetti. Jeśli masz naczynie spaghetti, nie możesz uchwycić jednego spaghetti, sił Van der Waalsa (siły elektrostatyczne), które znajdują się w polimerze, zapewniają spójność. Jeśli jednak poświęcisz czas na powoli strzelania do spaghetti, możesz go wydobyć.

Aby zmniejszyć zjawisko Flipper, zwiększyć spójność i właściwości mechaniczne, możemy wprowadzić siarkę [[[ Notatka 1 ] , związane z aktywatorami i akceleratorami. System ten jest mieszany z gumą, a gotowanie przynosi energię niezbędną do ustanowienia powiązań chemicznych między siarką i reaktywnymi miejscami łańcuchów molekularnych. Umożliwia to pomostowanie, a tym samym trwałą spójność gumy. Mechanizm wulkanizacji z siarką jest złożony. Niezbędna jest dawka siarki: zbyt dużo siarki i gumy nie będą już sprężyste (zbyt wiele łańcuchów polimerowych zostanie połączonych ze sobą, co daje granicę ebonitu), niewystarczająca siarka i spójność będzie niewystarczająca. Wprowadzenie nadmiaru siarki zmniejsza się w perspektywie długoterminowej, wpływ sił Van der Waalsa [[[ Uwaga 2 ] .

Jest to serce sztuki i nauki o produkcji opon, ale także produkcję większości dziób klarnetu i saksofonu rzeźbionych w ebonicie.

after-content-x4

Historia [[[ modyfikator |. Modyfikator i kod ]

W mezoamerycznych guma była używana od około trzech tysiącleci. Z cywilizacji Olmèque, ten elastomer zmieszano z różnymi elastomerami i sokiem roślinnym, w szczególności białą ipomée, która zawiera znaczną szybkość siarki, w celu modyfikacji struktury molekularnej porównywalnej z wulkanizacją [[[ Pierwszy ] .

Wynalazek [[[ modyfikator |. Modyfikator i kod ]

„Urządzenie do gumy wulkanizacji przez suchą parę”.

Zidentyfikowanie wynalazcy procesu wulkanizacji nie jest łatwe. Amerykański Charles Goodyear jest ogólnie uznawany jako pierwszy, który odkrył podstawową koncepcję w 1839 r. Przez Serendipity. Opowiada historię swojego odkrycia w swojej autobiografii Guma elastyczna .

Charles Goodyear nigdy wyraźnie zidentyfikował ten proces. Po drugiej stronie Atlantyku, Thomas Hancock, brytyjski naukowiec i inżynier, który został zainspirowany pierwszymi próbkami Charlesa Goodyeara, lepiej zrozumiał ten proces.

Patenty [[[ modyfikator |. Modyfikator i kod ]

Thomas Hancock jako pierwszy miał patent na wulkanizację gumy . Trzy tygodnie później Charles Goodyear składa patent w Stanach Zjednoczonych.

W 1850 r. Amerykańskie Hiram Hutchinson kupił patent Charlesa Goodyeara na temat ulepszeń wprowadzonych do lateksowych butów, butów i butów. Zaczyna produkować w Châlette-sur Loving. Europejska elastyczna firma gumowa produkuje buty i wodoodporne ubrania na dużą skalę. Marka Eagle jest zdeponowana w 1853 roku [[[ 2 ] .

Pierwszą marką, która wykorzystuje tę technikę w odzieży, jest Puma, która od 1960 roku wykorzystała ją w rozwoju butów sportowych. [Ref. niezbędny]

Elastomer jest głównym składnikiem mieszanki, która może obejmować od dziesięciu do dwudziestu składników (układ wulkanizacji do siarki może zawierać same tuzin składników). Niektóre są niezbędne do tworzenia mostów (siarka, nadtlenek organiczny, itp. ) Inni umożliwiają przyspieszenie procesu (unikaj przyspieszników generujących nitrozoaminy). Inni chronią (przeciwutleniacze, opóźnienie płomienia, itp. ), zmiękcz (oleje, tłuszcze, kwasy tłuszczowe, itp. ), puch, kolorowy (tlenek cynku, litopon, itp. ) lub nawet perfumy. Mieszanie [[[ Uwaga 3 ] Składniki są gotowe za pomocą środków , to znaczy bez żadnego rozpuszczalnika przez mechaniczne szlifowanie, które wytwarza rozgrzewkę składników promujących adsorpcję produktów między nimi. Ten ciepły -jest szkodliwy dla mieszanki, ponieważ nie powinien wulkanizować, o ile produkt nie został ukształtowany [[[ Uwaga 4 ] ; W konsekwencji zastosowane maszyny (wewnętrzne miksery typu „Banbury” lub ugniatanie „łopatami Z”) są wyposażone w urządzenie chłodzące, a kontrola temperatury mieszanki podczas mieszania jest krytyczną cechą tego procesu.

Mieszanie jest na ogół nieciągłym procesem (pusty mikser; obciążenie składników; mieszanie; mieszanie miksera; następna mieszanka), chociaż ciągłe procesy opracowano od lat 90. XX wieku, szczególnie w przypadku polimerów termoplastycznych (wulkanizacyjne lub nie).

Mieszanie na mokro (z rozpuszczalnikami nie chlorowanymi) jest specyficzne dla wytwarzania rozwiązań, to znaczy kleje na bazie gumy (na przykład klej neoprenowy).

Obciążenia takie jak węglan wapnia lub baryt poprawiają jego wygląd. Black sadzy zwiększa odporność na ścieranie.

Wulkanizacja w kąpieli solnej jest powszechnym procesem wulkanizacji. Wytrzymany pręt przecina wysoce zdeterminowaną linię wulkanizacji w wysokiej temperaturze z dobrze określoną prędkością.

Wulkanizacja polichloroprenu [[[ modyfikator |. Modyfikator i kod ]

Wulkanizacja neoprenu (polichloropren, akronim CR) odbywa się przy użyciu tlenków metalicznych (ogólnie z systemem opartym na ZnO i MGO; czasami z PBO) zamiast związków siarki, które są powszechnie stosowane z gumową naturalnymi i nienasyconymi gumowymi gumowinami. Ponadto wybór akceleratora wulklanizacji polichloroprenowej podlega regułom różnym od reguł innych gumy dienowej. Ogólnie wybieramy etylen thiourée (W) (ETU), wydajny i sprawdzony akcelerator polichloroprenu, ale sklasyfikowany toksyczny do reprodukcji. Dlatego europejski przemysł gumowy uruchomił projekt badawczy Saferubber [[[ 3 ] Aby opracować bezpieczniejszą alternatywę dla zastosowania ETU.

  • Vulcanisation au soufre : formation de ponts sulfure (en bleu) entre les chaînes d'un élastomère insaturé (en noir).

    Wulkanizacja do siarki: tworzenie mostów disiarczkowych (na niebiesko) między łańcuchami elastomeru nienasycony (w czerni).

  • Vulcanisation au peroxyde : formation de ponts C-C entre les chaînes d'un élastomère.

    Wulkanizacja na nadtlenek: tworzenie mostów C-C między łańcuchami elastomeru [[[ Uwaga 5 ] .

  • Vulcanisation aux oxydes métalliques : ponts éther formés entre les chaînes d'un élastomère halogéné.

    Wulkanizacja na tlenki metali: mosty eterowe utworzone między łańcuchami elastomeru halogen .

Nie wiemy Recycler Guma wulkanizowana. Wulkanizacja jest niemal nieodwracalną reakcją, to znaczy, że trójwymiarową sieć utworzoną na przykład przez siarkę nie może być łatwo „rozebrana” przez działanie chemiczne lub termiczne, aby przekształcić część gumową i nadać jej inną formę. Oznacza to, że po wulkanizowaniu przedmiot gumowy jest albo zgodny, a zatem użyteczny lub niezgodny, aw tym przypadku artykuł jest zniechęcony.
W rzeczywistości możliwe jest ponowne wykorzystanie materiału dzięki specyficznemu obwodom firm recyklingu, w których produkty wulkanizowane ulegają zarówno bardzo agresywnym obróbce chemicznej, jak i termicznej (w wysokiej temperaturze), podczas której sieć trójwymiarowa jest zdemontowana (regeneracja lub depolimeryzacja ).

Uzyskane odpady, zwane gumą regenerowane (po angielsku : odzyskać ), ma mniej wydajne cechy fizyczne niż oryginalny produkt, w szczególności z powodu ucierpienia leczenia; Ale jego ponowne użycie ze zmiennymi stawkami (mniej niż 10% do ponad 50%) jest możliwe dla niektórych produkcji, generując znaczącą gospodarkę; Ale przede wszystkim zezwalając na „recykling” bardzo konkretnego materiału dostępnego w bardzo dużych ilościach na całej planecie ze względu na jej wiele zastosowań.

Chemia polimerów jest bardzo zróżnicowana; Chemia ich wulkanizacji jest również (na przykład siarka stosowana do wulkanizacji wielu gałęzi i sadzy są niezgodne z gumami silikonowymi, zapobiegając ich wulkanizacji).

Proces przemysłowy wulkanizacji może być źródłem uciążliwości węchowych, a czasem zanieczyszczenia powietrza [[[ 4 ] .

Mówi się odwrotna procedura konulkanizacja ; Na przykład jest możliwe ” conulcanize »Syntetyczna guma opon przez kontrolowane utlenianie [[[ 5 ] lub przez kuchenkę mikrofalową w określonych warunkach [[[ 6 ] W [[[ 7 ] , lub – wolno i na powierzchni – metodą biotechnologiczną, która wykorzystuje właściwości niektórych bakterii ( Archaea ) [[[ Uwaga 6 ] W [[[ 8 ] W [[[ 9 ] ; Ta operacja może jednak uwolnić wiele toksycznych związków i dodatków, które zostały zintegrowane z materiałem opon podczas jej produkcji.

Notatki [[[ modyfikator |. Modyfikator i kod ]

  1. ↑ W przypadku od 70 do 80% gumów środkiem wulkanizującym jest siarka (obawy nienasycone gumy). W przypadku mniejszości gumowej używamy nadtlenku organicznego z koagentem (nadtlenek nie wchodzi do składu chemicznego mostów), tlenku metalu (z aktywatorem i akceleratorem) (przypadek h z halogenami) lub fenolowy żywicy forma ( Przypadek Butyl i EPDM Gumbers).
  2. ↑ Siły te odgrywają niezwykle ważną rolę w obsłudze pojazdu.
  3. ↑ Chociaż ten termin nie jest częścią codziennego języka, jest powszechnie używany w zawodzie.
  4. ↑ Z tego powodu system wulkanizacji jest ogólnie włączony pod koniec mieszania.
  5. ↑ Ten rodzaj vulcanisat ma w szczególności dobre utrzymanie ciepła, a energia wiązań C-C była wyższa niż w przypadku C-S i S-S.
  6. ↑ W dzisiejszych czasach archaea nie jest już klasyfikowana wśród bakterii, ale uważana za brat grupowy.

Bibliografia [[[ modyfikator |. Modyfikator i kod ]

  1. ↑ (Jest) Patricia de la Peña Sobarzo, « Za grą w piłkę » [PDF] , W Latarnia , Biuletyn informacyjny dla koordynacji badań naukowych, Ciudad Universitaria, czerwiec 2006, N O 63, P. 11 .
  2. ↑ Orzeł, ‘ O nas – historia » , Orzeł (skonsultuję się z ) : ‘ 1850: USA – Hiram Hutchinson, Amerykanin, spotyka Charlesa Goodyeara, który właśnie wynalazł proces wulkanizacji gumy. Zafascynowany tym nowym odkryciem i wynikowym materiałem Hutchinson kupuje patent z Goodyear, aby produkować obuwie. I 1853: Francja – Hutchinson ustanawia we Francji „L’Aigle” („do orła”, aby uhonorować ptaka symbolizującego Amerykę) i rozpoczyna produkcję gumowych botów na działalność rolniczą. » .
  3. ↑ (W) «O Saferubber» , NA www.perainternational.com .
  4. ↑ Certin J.F., Zanieczyszczenie dymem wulkanizacyjnym w branży gumowej: ankieta w 14 firmach , Cahiers de notes dokumentures, N O 154, P. 35-41 , 1994, wznawiać .
  5. ↑ Chanclaou G., Pęknięcie kanałów polimerowych przez kontrolowane utlenianie: Zastosowanie do recyklingu odpadów elastomerowych , Rozprawa doktorska, 2000, Le Mans.
  6. ↑ ISAYEV, A. I., Chen, J. et Tukachinsky, A., Nowa technologia ultradźwięków do depulkanizacji starej gumy , Guma, włókna, tworzywa sztuczne, 1995, 48 (8), 550-559.
  7. ↑ Seghar, S., Désulcanizacja Caouchoucs według mikrofalów: Wpływ płynów jonowych , Rozprawa doktorska, Mouloud Mammeri University, 2015.
  8. ↑ Sprott D.P., Derewilkanizacja gumowej okruchy za pomocą archaei utleniającej siarkę , University of Ottawa, Kanada, 1999.
  9. ↑ Guillamot F., Mikrobialne zabiegi w proszku z używanych opon , Rozprawa doktorska, AIX-MARSEILLE 3, 2010.

O innych projektach Wikimedia:

Powiązane artykuły [[[ modyfikator |. Modyfikator i kod ]

after-content-x4