Radieră

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Notă despre dezambiguizare.svg Dezambiguizare - Dacă sunteți în căutarea altor semnificații, consultați Gum (dezambiguizare) .
Componenta din cauciuc a unei telecomenzi

Cauciucul este un material caracterizat prin posibilitatea de a fi considerabil alungit și de a putea reveni rapid la lungimea inițială când încetează acțiunea care a provocat alungirea (cu alte cuvinte este un material cu elasticitate ridicată). Uneori, termenul „cauciuc” este folosit pentru a indica anvelopa , care în schimb este o utilizare specială a cauciucului.

Cauciucul și, în general, toți elastomerii - sunt constituiți chimic din polimeri (adică macromolecule cu o greutate moleculară de câteva zeci de mii de unități de masă atomică ); aceste macromolecule în condiții de repaus sunt pliate pe ele însele, în timp ce sunt supuse tracțiunii, se pot întinde și apoi își reiau configurația inițială atunci când stresul încetează.

Spre deosebire de macromoleculele polimerilor termoplastici , macromoleculele care alcătuiesc cauciucul au un anumit grad de legătură încrucișată , adică macromoleculele nu au o structură de lanț liniară, dar sunt mai mult sau mai puțin împletite între ele (ca o rețea) ; aceasta constrânge macromoleculele să se deplaseze în jurul punctelor fixe (nodurile rețelei) și acest lucru restabilește configurația originală atunci când tensiunea mecanică este mai mică. Vulcanizarea , care se efectuează pentru a îmbunătăți caracteristicile mecanice ale cauciucului natural, constă în tratarea cauciucului natural cu sulf . Atomii de sulf leagă mai multe macromolecule de cauciuc diferite, creând o reticulare responsabilă de comportamentul elastic.

Istorie

Pictura aztecă a unei ofrande votive a unei mingi de cauciuc.

Cele mai vechi cauciucuri sintetice sunt cloroprenul ( neoprenul ), cauciucul stirenic și cauciucul nitrilic , introdus inițial în Germania sub denumirea de Buna-S și Buna-N .

Clasificare

În prezent există pe piață două tipuri de cauciuc: cele naturale și cele sintetice.

  • Gingiile naturale, conform standardului UNI 7703, sunt obținute prin coagularea latexului obținut de la unele plante tropicale (în special Hevea brasiliensis ) și colectate prin incizia trunchiului plantei . Au caracteristici mecanice excelente, dar rezistență slabă la agenți atmosferici, temperatură și mulți compuși chimici.
  • Cauciucurile sintetice sunt produse pornind de la hidrocarburi simple care generează prin polimerizare latexuri artificiale coagulate ulterior, mulți elastomeri artificiali sunt disponibili în prezent, având caracteristici de rezistență mecanică și chimică foarte diferite.

Pentru clasificarea elastomerilor, se face trimitere la DIN / ISO 1629, care derivă din ASTM D 1418-79.
Acest standard împarte cauciucurile sintetice în 5 grupe:

  • grupa M: polimeri care conțin lanțuri polimerice saturate de polietilenă. Acest grup include: EPDM, ACM, CSM, FEPM, FFPM, FPM
  • grupa O: polimeri care conțin atomi de oxigen. Acest grup include: CO, ECO;
  • grupa Q: polimeri care conțin atomi de oxigen și siliciu. Acest grup include: FMQ, MQ, PMQ, PVMQ, VMQ;
  • grupa R: polimeri care conțin carbon nesaturat. Acest grup include: BIIR, BR, IIR, CR , IIR , IR, NBR, SBR ;
  • grupa U: polimeri care conțin carbon, oxigen și azot. Acest grup include: UA, UE.

Polimeri și copolimeri dienă

Polimeri de izopren

Extragerea cauciucului natural

Poliizoprenul natural se mai numește cauciuc natural sau cauciuc . Latexurile cauciucate pot fi obținute din numeroase plante: există mai mult de trei sute dintre ele, toate trăind în teritorii tropicale. De departe cea mai importantă este Hevea brasiliensis , originară din bazinul râului Amazon (Parà), cultivată în prezent în toate regiunile tropicale și subtropicale adecvate, care singură asigură aproximativ 90% din producția mondială de cauciuc natural.

Cauciucul natural, deși are multe proprietăți utile, are și unele dezavantaje. Odată ce artefactele de cauciuc erau lipicioase și mirositoare, înmuiate cu căldură și întărite cu frig. În acel moment, s-au făcut eforturi pentru a face proprietățile cauciucului stabile prin intermediul unor tratamente mecanice și amestecuri de aditivi adecvați. Un prim succes a fost obținut cu masticatorul lui Th. Hancock cu cilindri concentrici care, subminând materialul, l-au făcut plastic și potrivit pentru absorbția aditivilor (1820); prin urmare, am apelat la căutarea metodelor de procesare chimico-fizică a compușilor și, cu solvenți adecvați (eter, terebentină, petrol), a fost posibil să se obțină soluții cauciucate relativ stabile, potrivite pentru hidroizolarea țesăturilor (Ch. MacIntosh, 1823) și obțineți benzi de cauciuc (Th. Hancock, 1837).

Stabilitatea completă a proprietăților cauciucului a fost obținută în 1839 de Charles Goodyear care a inventat vulcanizarea , un proces prin care se creează legături încrucișate între lanțurile polimerice prin încălzirea cauciucului în prezența sulfului. Legăturile încrucișate cresc rezistența cauciucului și într-un anumit sens acționează ca o „memorie” care ajută polimerul să-și recapete forma originală după întindere.

Organizarea unei plantații Hevea necesită un capital considerabil, atât pentru vastitatea terenului necesar, cât și pentru pregătirea acestora, însămânțarea, transplantarea puieților; la fel, colectarea latexului este foarte complexă și necesită utilizarea unui personal specializat. Fiecare plantă produce aproape 3 kg de cauciuc uscat pe an, alternând perioadele de producție cu perioadele de odihnă. În medie, între 250 și 300 de copaci sunt plantați pe 1 hectar și, prin urmare, producția relativă este de aproximativ 500/600 kilograme pe an de cauciuc, dar în unele cazuri, cu culturi deosebit de selectate, poate ajunge la 2.000 kg / hectar .

Extracția latexului este obținută prin cioplirea unui strat subțire și îngust de scoarță de-a lungul unei căi, în cea mai mare parte a heringbone-ului, adică cu o linie centrală longitudinală și diverse alte linii oblice care converg către acesta de ambele părți; latexul care picură din diferitele tăieturi se va colecta la baza secțiunii verticale cu un recipient fixat pe tulpină. Operația se repetă periodic pe fiecare plantă, dar întotdeauna în zone diferite, având grijă să nu reveniți pe aceeași cale timp de 6-7 ani. Latexul extras din plante este coagulat cu vapori din pădurile rășinoase pentru a obține „para”, sau cu adăugarea de acid acetic sau acid formic și ulterior uscat la cald pentru a obține „crepa”.

Cauciucul uscat se obține prin diluarea latexului la 15% și acidifiere cu acid formic cu coagularea și precipitarea pe fund; o trecere ulterioară printr-un calendar cu cilindri rotativi îi conferă forma unor foi netede sau creponate. Produsul este apoi trimis pentru uscare în sobe în prezența fumului de lemn. În ultima vreme, cauciucul a fost introdus și pe piață sub formă de baloturi obținute prin granularea coagulului, uscarea și comprimarea în matrițe.

Guma uscată, în baloți, dacă a suferit un proces îndelungat de depozitare care poate fi indus de cristalinitate , este tăiată și încălzită la 30 ° C și apoi trimisă la o mașină de mestecat unde este tocată atât pentru a o putea amesteca cu alte calități de gumă și pentru a o reduce.vâscozitatea care în timpul depozitării ar fi putut crește excesiv din cauza proceselor de reticulare. Urmează o fază de amestecare , care permite adăugarea componentelor necesare pentru a obține rezistența și rezistența mecanică a cauciucului: umpluturile pentru a reduce costul și pentru a conferi rezistență mecanică ( negru de fum , silicat de aluminiu ); antioxidanți și antiozonanți ( arilamine , fenoli , diarilamine ) pentru a reduce efectul îmbătrânirii; plastifianți ( acid stearic ); uleiuri pentru scăderea vâscozității; compuși de sulf și acceleratori necesari vulcanizării.

Pentru sovravulcanizzazione vi se obțin l ' ebonită , substanță rigidă și fragilă, foarte rezistent la agenți chimici.

Polibutadienă

Cauciuc stirenic (sau stirenic )

Mai cunoscut sub numele de cauciuc SBR (din engleza Styrene-Butadiene Rubber ). Acestea au caracteristici mecanice corecte și sunt utilizate, datorită costului lor redus, în aplicații relativ nepretențioase ca înlocuitor al cauciucului natural, în principal pentru anvelope.

Cauciuc nitrilic

Ele prezintă o rezistență ridicată la acțiunea hidrocarburilor alifatice (mai puțin la aromatice ), a solvenților nepolari , a uleiurilor și grăsimilor și rezistență la temperaturi chiar și până la 130 ° C. Sunt sensibili la oxidare . Cauciucurile nitrilice, conform ISO 1629, sunt identificate prin acronimul NBR.

Copolimeri butadienă-vinilpiridină

Au caracteristici similare cu nitrilii, dar comportament mult mai bun la temperaturi scăzute (sub - 30 ° C)

Polimeri clorobutadienici (neopren)

Au caracteristici mecanice ușor mai mici decât cele ale cauciucului natural, dar rezistență mai bună la oxidare , la hidrocarburi, la temperatură. Amestecul de caracteristici, chiar dacă fiecare nu este excelent, le face potrivite pentru multe aplicații. Este utilizat în industrie și pentru producerea de țesături pentru costum de scufundare.

Polimeri și copolimeri de monoolefine

Polimeri de izobutilenă

Cel mai utilizat este un copolimer cu cantități mici (maxim 5%) de izopren , care ia denumirea de „cauciuc butilic”, compușii pe baza acestui polimer au o rezistență la tracțiune modestă, dar o bună rezistență la abraziune, la forfecare, la un nivel deosebit de scăzut. temperatura și, mai presus de toate, permeabilitatea gazului, de aceea sunt utilizate pentru fabricarea camerelor de aer, a membranelor pentru autoclave, a izolatoarelor pentru cabluri etc.

Elastomeri din polietilenă

Sunt utilizate în principal două familii de materiale:

Un polimer obținut prin sulfoclorarea polietilenei (HYPALON), cu rezistență bună la tracțiune, comportament bun la frig și la cald, rezistență excelentă la oxidare.

Terpolimerii butadien-etilen-propilenă ( EPDM ), care au avut o difuzie largă deoarece, în fața costurilor reduse, oferă caracteristici mecanice corecte, o bună rezistență la temperatură și solvenți polari și, mai ales, insensibilitate la oxidare.

Elastomeri din fluor-olefine

Compușii organici puternic fluorurați se caracterizează printr-o rezistență chimică foarte ridicată, comparabilă cu homopolimerul politetrafluoretilenic . Cu toate acestea, cristalinitatea sa ridicată îl face mai asemănător cu un material plastic decât cu un elastomer. Unii copolimeri de perfluoropropen au caracteristici mecanice corecte, rezistență excelentă la temperatură (mai mică decât cauciucurile siliconice) și la fluare și, mai presus de toate, rezistență la agresiunea chimică și la hidrocarburi, inclusiv aromatice, care este de neegalat, rezistența nu este bună împotriva solvenților polari (acetonă etc.).

În mod normal, acest tip de cauciuc este utilizat în medii deosebit de agresive, cum ar fi atmosfere oxidante sau bogate în oxigen . Unii dintre acești polimeri necesită un alt proces de vulcanizare decât cel termic, prin urmare peroxizii sunt utilizați în combinație cu unii catalizatori. Acest tip de polimeri este în general foarte scump și dedicat unor aplicații particulare. Din punct de vedere istoric, primul elastomer fluorurat a fost produs de DuPont: este un terpolimer TFE HFP VDF , al cărui nume este Viton.

Elastomeri acrilici

Polimeri și copolimeri de acrilat de etil și acrilat de butil

Au o bună rezistență la oxigen și ozon chiar și la temperaturi ridicate, și la degradarea de către razele UV, sunt utilizate în special pentru acoperiri și pentru a da rezistență la impact unor materiale plastice.

Polimeri de fluoracrilati

Au o bună rezistență la combustibili, lubrifianți, fluide hidraulice. Sunt foarte scumpe și sunt utilizate în principal în aplicații aeronautice.

Cauciucuri polisulfidice

Aceste materiale (tiokol) sunt preparate prin reacție între clorură de etilenă și o polisulfură de sodiu și în general vulcanizate cu oxid de zinc. Au o rezistență excelentă la uleiuri, dar caracteristici mecanice destul de slabe. Principalele utilizări sunt acoperirea rolelor de imprimare, a țevilor pentru alimentarea cu ulei sau combustibil, acoperirea rezervoarelor autosigilante pentru aeronavele militare. O aplicație interesantă este cea a materialelor de etanșare adezive cu două componente, auto-vulcanizante la rece, utilizate de ex. pentru etanșarea rosturilor de drum.

Cauciucuri din poliester

Se obțin prin copolimerizare între poliesterii liniari (care au lanțuri moleculare relativ scurte) și diizocianați (care leagă capetele lanțurilor menționate mai sus), vulcanizând totul cu peroxizi. Materialele obținute (Vulkollan, Adiprene, Vulcaprene etc.) au o rezistență excelentă la tracțiune, rupere, abraziune, sunt rezistente la aer la temperaturi ridicate (nu la fel de mult ca cele fluorurate) și sunt transparente.

Materialele Vulkollan și Adiprene sunt mărci comerciale referitoare la elastomeri poliuretanici, cu polioli de diferite tipuri, nu neapărat poliesteri. Vulcanizarea urmează o primă etapă de prepolimerizare și nu se utilizează peroxizi.

Cauciucuri din silicon

Au o natură diferită de cea a tuturor celorlalți elastomeri, deoarece moleculele lor nu sunt lanțuri de atomi de carbon, ci de siliciu și oxigen alternativ, la care sunt conectate grupări laterale alchil. Principala caracteristică este rezistența extremă la temperaturi: de fapt, acestea nu se modifică până la 250 ° C și mențin elasticitatea până la -150 ° C. De asemenea, au o rezistență excelentă la oxigen și ozon chiar și în condiții de căldură. Caracteristicile mecanice sunt limitate, rezistența la hidrocarburi clorurate și solvenți oxigenați este scăzută. Prezența negrului de fum ar provoca dezvoltarea gazului la o temperatură ridicată și ar favoriza arderea, prin urmare se utilizează doar agenți de întărire și materiale de umplutură minerale ( silice , caolin , carbonat de calciu ). Vulcanizarea se efectuează adesea prin iradiere cu particule cu energie ridicată.

Elastomerii din silicon sunt utilizați pentru echipamente medicale, proteze, jucării, măști, izolatoare electrice și sigilii, deoarece au:

  • rezistență extremă la temperaturi ridicate și scăzute;
  • absența componentelor care tind să se evapore sau să elibereze gaz;
  • caracteristici dielectrice excelente;
  • rezistența la oxidare, hidroliză și acțiunea multor microorganisme;
  • rezistență chimică echitabilă;
  • hipoalergenic.

Prelucrarea cauciucului

Ciclul de procesare care duce de la polimer la produsul finit poate fi împărțit în patru faze:

  1. prelucrarea pregătitoare a polimerului sau mestecarea
  2. amesteca
  3. formare
  4. vulcanizare

Prelucrarea sau mestecarea are scopul de a face elastomerul moale și plastic, scăzând greutatea sa moleculară, astfel încât să fie mai ușor să încorporeze aditivi și umpluturi. Se realizează în mixere cu roți dințate închise (Banbury), în mașini cu cilindri sau în extrudere (Gordon). Temperatura tinde să crească și trebuie menținută în jur de 100-120 ° C prin răcire.

Amestecul se realizează în aceeași mașină, adăugând diferiți aditivi, cum ar fi umpluturi, armare, stabilizare, protecție, antioxidanți , plastifianți , agentul de vulcanizare și acceleratorii relativi în ordinea și în cantitățile prestabilite. Între timp, continuăm cu mestecatul pentru a obține o masă omogenă.

Formarea se face pentru:

În timpul calandrării sau extrudării , temperatura este menținută în jur de 100 ° C pentru a păstra materialul plastic; în turnare , formarea este simultană cu vulcanizarea.

În mod normal, latexurile coagulate nu sunt utilizate așa cum sunt, ci sunt supuse vulcanizării , care constă într-un tratament la cald (la o temperatură de 140-180 ° C) a cauciucului amestecat cu aditivi adecvați, precum sulf , fum negru , inert materiale de umplutură, plastifianți etc; amestecul mecanic de vulcanizat se numește amestec . În timpul acestei operații, cauciucul este reticulat , adică se creează legături între lanțurile moleculare care împiedică alunecarea reciprocă, astfel cauciucul își pierde plasticitatea și lipiciul. În timpul vulcanizării , a cărei durată poate varia de la 1 la 30 de minute, în funcție de compus și de mărimea produsului, produsul își asumă forma finală. În funcție de tipul de obiect care urmează a fi obținut, vulcanizarea se efectuează în matrițe închise ( turnare ), sau între cilindrii rotativi ( calandrare ) sau într-o baie de săruri topite după extrudarea profilului.

Produsele extrudate și calandrate sunt încălzite prin acțiunea aerului fierbinte sau a aburului supraîncălzit sau prin imersiune în apă supraîncălzită sau săruri topite. În unele cazuri, se utilizează încălzirea cu frecvență radio sau radiații cu energie ridicată.

În turnare se folosește pentru încălzirea matriței (în general prin intermediul suprafețelor presei care o conține) cu abur sau mai ușor prin intermediul rezistențelor electrice. Din cauciuc pot fi găsite pe piață sub formă de mulate, trase, eboșe obținute din foi, plăci, blocuri sau cuplate.

Utilizări

Cauciucurile sunt utilizate pe scară largă pentru atenuarea vibrațiilor (de exemplu în suporturi antivibrații, suspensii și amortizoare ), pentru etanșarea garniturilor, pentru elemente de sprijin autoblocante, covorase antiderapante, elemente elastice, pantofi, anvelope, izolarea cablurilor electrice, mingi, mingi de tenis, țevi pentru diverse aplicații, benzi transportoare, pungi de apă caldă, barci, flotoare și alte artefacte.

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

Controlul autorității Tezaur BNCF 21451
Adus de la „ https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Gomma&oldid=120863853 ”