Co je vulkanizace pneumatik

Technologický proces, kterým se plastová pryž přeměňuje na pryž. Vulkanizací se tvar výrobku zafixuje a získá potřebnou pevnost, pružnost, tvrdost, odolnost proti roztržení, únavovou odolnost a další užitečné užitné vlastnosti. Z chemického hlediska je vulkanizace spojování („zesíťování“) pružných kaučukových makromolekul do trojrozměrných prostorů. síťovina (tzv. vulkanizační síť) se vzácnými zesíťovanými chemickými vazbami. K vytvoření sítě dochází pod vlivem speciálního chemického činidla a/nebo energetického faktoru, například vysoké teploty, ionizujícího záření. Příčné vazby omezují nevratné pohyby makromolekul při mechanickém zatížení (snižují plastický tok), ale nemění jejich schopnost k vysoce elastické deformaci, vyznačují se rovnovážnými tahovými nebo smykovými moduly, které se určují při relativně malých deformacích, rovnovážným bobtnáním v a; dobré rozpouštědlo, stejně jako obsah makromolekul zbývajících v zesíťovaném vzorku mimo mřížku (solová frakce).

Struktura vulkanizační sítě. Vulkanizační mechanismus.

Vulkanizační síť má složitou strukturu. V něm jsou vedle uzlů, ve kterých jsou spojeny dvě makromolekuly (tetrafunkční uzly), pozorovány i uzly polyfunkční (spojení více makromolekul v jednom uzlu). Vlastnosti sítí závisí na koncentraci příčných vazeb, jejich distribuci a chemické struktuře, dále pak na průměrné molární hmotnosti a MWD vulkanizovaného kaučuku, větvení jeho makromolekul, obsahu sol frakce v síti, dále na průměrné molární hmotnosti a MWD vulkanizovaného kaučuku. a další. Optimální hustoty sítě je dosaženo za účasti pouze 1-2 % monomerních jednotek makromolekuly na síťování. Defekty v síti mohou být volné konce makromolekul, které v ní nejsou zahrnuty, ale jsou k ní připojeny; křížové spojky spojující úseky stejného řetězu; přesahy nebo propletení řetězů a tak dále.

Křížové chemické vazby – můstky – vznikají vlivem různých vulkanizačních činidel a jsou fragmenty molekul samotného činidla. Mnoho výkonnostních charakteristik pryže závisí na chemickém složení těchto můstků, například odolnost proti tepelně-oxidačnímu stárnutí, rychlost akumulace zbytkových deformací za podmínek stlačení při zvýšených teplotách a odolnost vůči agresivnímu prostředí. Vliv chemického složení a délky zesíťování na pevnost pryže za běžných teplot nebyl spolehlivě stanoven.

Síťová struktura vulkanizátů plněných sazemi (sazemi) je složitější než u neplněných v důsledku silné fyzikální a chemické interakce pryže s plnivem. Pro takové vulkanizáty množství. Vztah mezi parametry struktury sítě a výkonnostními charakteristikami nebyl dosud nalezen. Existuje však celá řada kvalitativních a semikvantitativních vztahů, které se široce používají k vývoji kaučukových formulací a předpovídání jejich chování během vulkanizace.

V praxi se pro zajištění vysokého výkonu zařízení snaží o minimální dobu vulkanizace, ale za podmínek, které zajišťují efektivní zpracování směsí a výrobu kaučuku s nejlepšími vlastnostmi. Celý proces je obvykle rozdělen do tří období:

2) období tvorby mřížky;

3) re-vulkanizace (reverze).

Délka indukční periody, kdy není pozorováno měřitelné zesítění, určuje odolnost kaučukové směsi proti předčasné vulkanizaci (subvulkanizaci). To ztěžuje zpracování směsi a vede ke zhoršení kvality produktů. Toto období je zvláště důležité při vulkanizaci vícevrstvých výrobků, protože s prodlužujícím se trváním se zintenzivňuje adheze jednotlivých vrstev směsi při tvorbě výrobku a ko-vulkanizace vrstev.

Konec periody tvorby sítě odpovídá vulkanizačnímu optimu – době, během které je obvykle dosaženo vytvoření vulkanizátu s nejlepšími vlastnostmi. Technicky důležitou charakteristikou je vulkanizační plató, tedy doba, během níž se hodnoty měřeného parametru blízké optimu mění relativně málo. Převulkanizace je způsobena pokračujícím zahříváním kaučuku po spotřebování vulkanizačního činidla. Převulkanizace se projevuje dalším zvýšením tvrdosti vulkanizátu (např. při vulkanizaci polybutadienu kopolymery butadienu se styrenem nebo akrylonitrilem) nebo naopak jeho změkčením (při vulkanizaci polyisoprenu, butylkaučuku, popř. etylen-propylenový kaučuk). Tyto změny vlastností jsou spojeny s tepelnou restrukturalizací vulkanizační sítě, tepelnými a termooxidačními přeměnami makromolekul.

Elementární reakce, ke kterým při vulkanizaci dochází, jsou dány chemickou strukturou kaučuku a vulkanizačního činidla a také podmínkami procesu. Obvykle se bez ohledu na povahu těchto reakcí rozlišují 4 stupně vulkanizace. V první fázi, která pokrývá především indukční období, se vulkanizační činidlo přemění na aktivní formu: v důsledku jeho reakce s urychlovači a procesními aktivátory vzniká tzv. aktivní vulkanizační činidlo (ADV). (Použití relativně stabilních komponent vulkanizačního systému je dáno jednak nutností relativně dlouhodobého (až ročního) skladování v gumárnách, jednak zachováním plasticity kaučukové směsi po určitou dobu, neboť jinak je možnost tvarování výrobku je vyloučeno.)

Vlastní šití zahrnuje dvě fáze:

a) aktivace makromolekul jako výsledek jejich reakce s DAS, vedoucí ke vzniku polymerního volného radikálu, polymerního iontu nebo aktivního meziproduktu přidání vulkanizačního činidla k makromolekule;

b) interakce dvou aktivovaných makromolekul (nebo aktivovaných a neaktivovaných) s tvorbou příčné vazby. Ve 4. etapě se „primární“ příčné vazby přeskupují do tepelně a chemicky stabilnějších struktur; Při vulkanizaci speciálních pryží, jako jsou polysiloxanové nebo fluorové pryže, k tomuto účelu slouží samostatná technologická operace – držení ve vzduchových termostatech.

Specifickými rysy uvažovaných reakcí jsou vysoce viskózní médium a také velký přebytek kaučuku ve srovnání s množstvím vulkanizačního činidla (obvykle 1-5 % hmotnosti kaučuku). Většina vulkanizačních činidel je špatně rozpustná (pevné látky) nebo kompatibilní (kapaliny) s kaučukem; Proto se pro rovnoměrné rozptýlení vulkanizačního činidla v kaučukovém médiu ve formě částic (kapiček) o minimální možné velikosti používají speciální dispergační činidla, která jsou pro tento systém povrchově aktivními látkami. Dobrým dispergačním činidlem je např. stearan zinečnatý, který vzniká v kaučukové směsi reakcí kyseliny stearové se ZnO, používaný jako aktivátory vulkanizace síry. Přítomnost polárních skupin v makromolekule, polární nerozpustné látky v kaučukové směsi a řada dalších faktorů přispívá k lokální koncentraci i vulkanizačních činidel rozpustných v kaučuku. Výsledkem je, že reakce, které způsobují vulkanizaci, probíhají částečně jako homogenní (rozpuštěný DAS) a částečně jako heterogenní (reakce na rozhraní mezi pryží a částicí (kapka) DAS). Předpokládá se, že heterogenní reakce vedou k vytvoření sítě s úzkou MWD segmentů makromolekul mezi příčnými vazbami, čímž se zvyšuje elasticita, dynamická odolnost a pevnost vulkanizátů. Statistické rozložení příčných vazeb, charakteristické pro homogenní reakce, je výhodné při výrobě těsnících pryží, jejichž nejdůležitější vlastností je malá akumulace zbytkových deformací při lisování.

Vzhledem k tomu, že struktura vulkanizační sítě závisí na podílu heterologních reakcí, jsou vlastnosti vulkanizátů určeny nejen mechanismem chemických reakcí, ale také velikostí a distribucí rozptýlených částic vulkanizačního činidla a účinných látek v kaučuku. , intenzita intermolekulární interakce na rozhraní a další. Vliv těchto faktorů se projevuje při míchání kaučuku s přísadami a zpracování kaučukové směsi. Vlastnosti vulkanizátu proto závisí na „prehistorii“ konkrétního vzorku.

Technologie vulkanizace. Vulkanizační systémy.

Většina kaučukových směsí je podrobena vulkanizaci při 130-200°C ve speciálních jednotkách (lisy, autoklávy, vulkanizéry, solné lázně, kotle, vstřikovací stroje atd.) za použití různých chladiv (přehřátá vodní pára, horký vzduch, elektrický ohřev , a další). Tmely, pryžové povlaky a další často vulkanizují při teplotě kolem 20°C („studená“ vulkanizace).

Spektrum vulkanizačních činidel je poměrně široké a jejich výběr je dán chemickou strukturou kaučuku, provozními podmínkami výrobků a přijatelným technologickým způsobem provádění vulkanizace. U dienových kaučuků (homo- a kopolymery isoprenu nebo butadienu) se nejvíce používá tzv. sirná vulkanizace. Používá se při výrobě automobilových pneumatik a duší, mnoha druhů pryžových bot, pryžového zboží a dalších. Světová spotřeba síry na vulkanizaci přesahuje 100 tisíc tun/rok (její průměrný obsah v kaučukové směsi je 1,5 % hm.).

Nejdůležitějšími složkami sirného vulkanizačního systému jsou urychlovače vulkanizace; Změnou jejich typu a množství (s povinnou přítomností aktivátoru vulkanizace – směsi ZnO s kyselinou stearovou) je možné měnit rychlost vulkanizace, síťovou strukturu a vlastnosti kaučuku v širokém rozmezí. Je to chemická struktura urychlovače, která určuje rychlost tvorby a reaktivitu DAS. V případě vulkanizace sírou se jedná o polysulfidovou urychlovací sloučeninu (Usk) typu Usk-Sx-Usk nebo Usk-Sx-Zn-Sy-Usk. V důsledku reakcí DAV s 1085-21.jpgmethylenovými skupinami a/nebo dvojnými vazbami makromolekuly vznikají příčné vazby obsahující jeden nebo více atomů síry.

V průmyslu se jako urychlovače vulkanizace síry nejvíce používají substituované thiazoly a sulfenamidy (70 % z celkové spotřeby těchto složek). První jmenované, například 2-merkaptobenzthiazol, dibenzothiazolyldisulfid, poskytují širokou vulkanizační plošinu a vysokou odolnost pryže vůči tepelně-oxidačnímu stárnutí. Sulfenamidy, například N-cyklohexyl-2-benzothiazolylsulfenamid (sulfenamid C), morfolylthiabenzothiazol (sulfenamid M), snižují sklon směsí k předčasné vulkanizaci, zlepšují tvarovatelnost směsí a pevnost produktů a zpomalují vedlejší procesy (např. destrukce a izomerizace kaučuku).

V přítomnosti urychlovačů z thiuramové skupiny se získávají například tetramethylthiuramdisulfid, dipentamethylenthiuramtetrasulfid, kaučuky se zvýšenou tepelnou odolností. Tyto sloučeniny, které poskytují vysokou rychlost vulkanizace síry, jsou schopny vulkanizovat dienové kaučuky bez elementární síry. Ještě větší urychlení vulkanizace je pozorováno při použití tzv. ultraurychlovačů — dithiokarbamátů a xanthátů. V přítomnosti prvně jmenovaného (dimethyldithiokarbamát Zn, diethylamindiethyldithiokarbamát) lze kaučukové sloučeniny krátkodobě vulkanizovat při 110-125 °C. Ve vodě rozpustní zástupci této skupiny sloučenin, například dimethyldithiokarbamát sodný, se používají pro vulkanizaci latexových směsí a některých kaučukových lepidel. Xantáty, například Zn-butylxanthát, se používají hlavně v adhezivních kompozicích, které vytvrzují při 20-100 °C.

První urychlovače vulkanizace síry zavedené do praxe – aldehydaminy (kondenzační produkty anilinu s aldehydy) a guanidiny (především difenylguanidin) – se vyznačují zpožděným účinkem. Díky tomu jsou vhodné pro získávání ebonitů a masivních výrobků. Difenylguanidin se navíc široce používá v kombinaci s thiazoly ke zvýšení aktivity thiazolů; Bylo vyvinuto velké množství duálních urychlovacích systémů, které poskytují účinnější vulkanizaci než kterýkoli z urychlovačů samostatně.

K účinnému snížení sklonu ke vznícení kaučukových směsí se sírovým vulkanizačním systémem se používají retardéry vulkanizace – N-HH-trosodifenylamin, anhydrid kyseliny ftalové, N-cyklohexylthioftalimid. Účinek těchto složek je snížen na snížení rychlosti reakcí složek vulkanizačního systému s pryží nebo mezi sebou při tvorbě DAS.

Za účelem získání pryže se speciálními vlastnostmi průmysl rozšiřuje použití takových vulkanizačních činidel, jako jsou organické peroxidy, alkylfenolformalové pryskyřice, oligoetherakryláty a další nenasycené sloučeniny, organické polyhalogenderiváty, nitrososloučeniny a další. Roste také zájem o vulkanizaci pod vlivem radiace a dalších fyzikálních faktorů. Peroxidové a radiační pryže se vyznačují zvýšenou tepelnou odolností a zlepšenými dielektrickými vlastnostmi; kaučuky vulkanizované alkylfenolformalovými pryskyřicemi – vysoce odolné vůči přehřáté páře.

Vulkanizace kaučuků obsahujících funkční skupiny v makromolekule je možná i pomocí sloučenin, které s těmito skupinami vstupují do chemických reakcí. Vinylpyridinové kaučuky se tak vulkanizují polyhalogenovými deriváty, kaučuky obsahujícími halogen (polychloropren, chlorsulfonovaný polyethylen, chlorbutylkaučuk, fluorkaučuky) s diaminy a polyoly a urethandiisokyanáty.

Pneumatiky jsou denně vystaveny zvýšenému zatížení a bezpečnost provozu přímo závisí na jejich stavu. V tomto ohledu je v případě poškození nebo výrazného opotřebení výhodnější koupit nové pneumatiky. Pokud na to není dostatek peněz, lze provést vulkanizaci. Jedná se o jeden z typů opravy pneumatik, který zahrnuje přeměnu pryže na pryž Vulkanizace pneumatik se provádí při určité teplotě, která umožňuje dosažení určitých vlastností pryže:

• zvýšená pevnost a tvrdost
• požadovaná elasticita (liší se v závislosti na sezónnosti pneumatik)
• odolnost vůči nízké nebo vysoké teplotě

Při vulkanizaci pneumatik se používá nejen pryž (přírodní nebo umělá), ale také řada dalších látek, včetně:

• síry nebo jejích sloučenin
• změkčovadla
• organická plniva (množství a druh závisí na požadovaných technických vlastnostech pryže)
• barviva

Přesné složení směsi stanoví vulkanizační specialista s přihlédnutím k účelu směsi, například složení musí mít zlepšené vlastnosti z hlediska ochrany proti destrukci chemicky agresivními činidly apod.

Druhy a vlastnosti vulkanizace pneumatik

Většina autoservisů nabízí 2 typy vulkanizace:

• Studená, ve které je na poškozenou oblast instalována náplast pomocí lepidla
• Horké, což zahrnuje tepelné zpracování surové pryže nanesené na poškozenou oblast pneumatiky

Podívejme se blíže na vlastnosti obou metod

Studená vulkanizace

Tento způsob protektorování pneumatik je vhodný pro rychlé opravy a nevyžaduje teplo. Náplast je připevněna k „cementu“ (speciální lepidlo)

Studená vulkanizace pneumatik:

• demontáž kola, provedení diagnostiky závad
• čištění a odmašťování povrchu
• nanesení lepidla a instalace záplaty
• nahuštění pneumatiky a její montáž na ráfek

Protože 100% přilnutí náplasti ke gumě vyžaduje až 48 hodin, není vhodné hned po opravě jezdit na dlouhé vzdálenosti.

Horká vulkanizace

Složitější metoda opravy, která zahrnuje použití gumy a vysoké teploty. Vlivem tepelných účinků tvoří složky směsi jednu monolitickou vrstvu s vysokým stupněm odolnosti proti opotřebení a pevnosti

Horká vulkanizace zahrnuje následující kroky:

• demontáž pneumatiky
• čištění řezu nebo propíchnutí pomocí řezačky
• ošetření místa speciálními látkami včetně odmašťovače
• vysušení pracovního prostoru a následné vyplnění defektu gumou
• umístění pneumatiky do vulkanizátoru
• zpracování pryže při teplotách od 140°C do 150°C (doba závisí na tloušťce materiálu)
• instalace kordu pro udržení strukturální pevnosti a snížení rizika prasklin v místě opravy
• dokončení a montáž pneumatiky na kolo

Jak spolehlivé jsou pneumatiky po vulkanizaci?

Vulkanizace je považována za dobrý způsob opravy bočních řezů. Pokud byly práce provedeny za použití kvalitních materiálů, dodržení technologie a profesionálního vybavení, pak opravy mohou prodloužit životnost výrobku. Po vulkanizaci může kolo vydržet jednu až několik sezón (s výhradou provozních pravidel a nepřítomnosti dalšího poškození)

Pokud je volba ve prospěch studené vulkanizace pneumatik, je třeba věnovat velkou pozornost kvalitě složení lepidla. V případě hlubokého poškození je vhodné provést patkování a ošetření nejen zvenku, ale i zevnitř pneumatiky

Po opravě je důležité sledovat stav pneumatiky. Pokud se v místě defektu objeví kýla, měli byste rychle vyhledat opravu (v některých případech to již není vhodné a budete muset vyměnit pneumatiku za novou)

Je důležité si uvědomit, že vulkanizace mění strukturu kola a posouvá těžiště. Aby se předešlo nepříjemným následkům tohoto procesu v podobě předčasného opotřebení, prodloužení brzdné dráhy, vibrací při vysokých rychlostech atd. Po instalaci opravené pneumatiky je nutné pneumatiku vyvážit