Guma i materiały gumowe: kauczuk, ebonit, gutaperka, balata

Guma Jest to nazwa rodzajowa, pod którą sprzedawany jest produkt koagulacji mlecznego soku wydzielanego przez niektóre rośliny tropikalne. Rośliny te obejmują brazylijską heveę (Hevea brasiliensis) i pokrewne jej gatunki. Około 9/10 światowej produkcji kauczuku pochodzi zarówno z dzikich, jak iz plantacji hevea.

Kauczuk plantacyjny ma lepszą jakość niż kauczuk dziki. Kauczuk handlowy ma różne nazwy, z których najcenniejszym gatunkiem jest „para-guma”. Chemicznie głównym składnikiem kauczuku jest kompozycja węglowodorów (С10З16)n. Obecnie kauczuk syntetyczny jest produkowany w dużych ilościach przez polimeryzację izoprenu (C538). Guma jest rozpuszczalna w benzynie, benzenie, dwusiarczku węgla itp.

Jeszcze przed odkryciem Brazylii rdzenni Indianie posiadali „gumowe kule”, butelki z nietłukącego się materiału, a do oświetlania świąt używali pochodni, które paliły się długo, ale wydzielały dużo sadzy i miały ostry zapach. Wykonane są z mlecznobiałych „łez” drzewa kauczukowego.

Próbki tego materiału w postaci gumowatych suchych ciastek zostały przywiezione do domu przez francuskiego odkrywcę i naukowca Charlesa Marie de la Condamine w 1744 roku podczas brytyjskiej blokady morskiej Francji. Ale kauczuk zyskał znaczenie przemysłowe dopiero po tym, jak amerykański chemik Charles Nelson Goodyear w 1839 r. Udało mu się przekształcić gumę z siarką pod wpływem ciepła z tworzywa sztucznego w stan elastyczny (guma).

W wyniku procesu wulkanizacji i produkcji ebonitu stał się w 1848 roku twórcą nowoczesnego przemysłu gumowego. W 1898 roku w Akran w stanie Ohio powstała firma Goodyear Tire & Rubber Company. Do dziś jest jednym z największych producentów wyrobów z gumy i kauczuku syntetycznego na świecie.

Obróbka gumy

W czystej postaci kauczuk nie jest używany, ale jest wstępnie mieszany z różnymi substancjami, z których główną rolę odgrywa siarka. Otrzymaną mieszaninę formuje się i wulkanizuje. Mieszanie odbywa się poprzez mielenie gumy na rolkach, ze stopniowym dodawaniem jednej lub drugiej substancji.

W skład masy gumowej mogą wchodzić następujące substancje:

• guma;

• substytuty kauczuku (regeneracja — stara guma i fakty — wulkanizowane siarką oleje tłuszczowe);

• wypełniacze (tlenek cynku, kreda, kaolv itp.);

• siarka;

• przyspieszacze wulkanizacji;

• zmiękczacze dodawane z dużą zawartością wypełniaczy (parafina, cerezyna, asfalt itp.);

• barwniki.

W elektrotechnice stosuje się gumę miękką, o dużej zawartości wypełniaczy (do 60% i więcej), ale o niskiej zawartości siarki oraz gumę twardą - kauczuk rogowy, ebonit, o wysokiej zawartości siarki.

Guma

Guma to mieszanka gumy i siarki przetwarzana w podwyższonej temperaturze. Niezwykle elastyczny, elastyczny, całkowicie wodoodporny materiał o wysokich właściwościach izolacyjnych.Jest produkowany w postaci arkuszy o różnych grubościach i jest szeroko stosowany do izolacji przewodów. Negatywne cechy to niska odporność na ciepło i odporność na olej.

WulkanizacjaJestem

W przypadku produktów elektrycznych stosuje się bardzo gorącą wulkanizację. Temperatura wulkanizacji wynosi 160 — 170 ° C dla twardej gumy i 125 — 145 ° C dla miękkiej gumy. Czas wulkanizacji zależy od rodzaju produktów i ich wielkości.

W celu przyspieszenia procesu wulkanizacji do mieszanki szumowin dodaje się specjalne substancje pochodzenia organicznego i nieorganicznego - przyspieszacze. Substancje te obejmują tlenki niektórych metali, a także niektóre złożone związki organiczne. Posiadam przyspieszacze, które nie tylko skracają czas wulkanizacji 4-6 razy, ale także dają bardziej jednorodny produkt i pod każdym względem najlepsze właściwości.

Zgniecione właściwości gumy

Właściwości gumy zależą od jej rodzaju, rodzaju wypełniacza, ilości siarki, czasu wulkanizacji itp. Zwiększenie zawartości siarki zwiększa kąt stałej dielektrycznej i kąt strat. Spośród zanieczyszczeń najbardziej szkodliwy wpływ na właściwości elektryczne ma sadza, a najmniej szkodliwy jest zmielony kwarc.

Oudsmruch obrezystancja pojemnościowa wynosi średnio 1014 — 1016 Ohm x cm… Stała dielektryczna od 2,5 do 3. Wytrzymałość elektryczna dla surowej gumy — 24 kV / mm, dla gumy wulkanizowanej — 38,7 kV / mm… Tangens strat dla gumy wulkanizowanej 0,005 — 0,02. waga czystej gumy 0,93 — 0,97, mieszanki gumowej — 1,7 — 2. Opór chwilowy Odporność na rozciąganie NSi dobra guma — 120 kg / cm2, dodatkowo przy rozdzieraniu guma rozciąga się 7 razy .

Guma miękka to głównie izolacja przewodów, do produkcji rur, taśm, rękawic itp.Podczas prac elektrycznych szeroko stosowana jest taśma izolacyjna, czyli zwykła zwykła taśma pokryta z jednej strony gumową masą klejącą.

Ebonit

Zwana także twardą gumą. Najlepsze marki ebonitu zawierają 75% czystej gumy i 25% siarki. Niektóre odmiany zawierają również regeneracje i wypełniacze. Czasami jednak dodaje się wypełniacze, aby zmienić właściwości ebonitu w pożądanym kierunku, na przykład imer, aby zwiększyć jego odporność na ciepło.

Oudsmruch o bRezystancja pojemnościowa najlepszych gatunków ebonitu dochodzi do 1016 — 1017 Ohm x cm Rezystancja powierzchniowa do 1015 Ohm... Jednak rezystancja powierzchniowa jest znacznie zmniejszona przy dłuższej ekspozycji na promienie świetlne. Aby zmniejszyć ten efekt, powierzchnia ebonitu powinna być dobrze wypolerowana.

Starzenie następuje w wyniku uwolnienia wolnej siarki z ebonitu, która łączy się z tlenem atmosferycznym i wilgocią, dając kwas siarkowy. Aby przywrócić powierzchnię. ebonit przemywa się najpierw amoniakiem, a następnie kilkakrotnie wodą destylowaną.

Wytrzymałość elektryczna ebointu wynosi od 8 do 10 kV/mm przy grubościach rzędu 5 - 10 mm... Maksymalna wytrzymałość na zginanie od 400 do 1000 Kilogramów/°Cm2... Tymczasowa wytrzymałość na zginanie udarowe 5 - 20 (kg x cm) / cm2 … Odporność na ciepło 45 — 55 ° C.

Przedsiębiorstwa produkujące ebonit zwykle produkują kilka jego odmian. Im niższa klasa, tym więcej zawiera zamienników gumy i wypełniaczy. Ebonit jest szeroko stosowany w elektrotechnice. Ebonit jest sprzedawany w arkuszach, prętach i rurach.

Specjalne gatunki ebonitu obejmują acetonit i azbest wulkaniczny.Ich produkcja różni się nieco od produkcji ebonitu, a mianowicie: ponieważ włókna azbestu są całkowicie mielone wałkami, guma jest rozpuszczana w benzynie, a następnie mieszana z azbestem i innymi wypełniaczami. Takie mieszanki mogą zawierać bardzo mało gumy, do 10%, w wyniku czego odporność cieplna tych produktów może wzrosnąć do 160 ° C.

Proszek ebonitowy służy do produkcji tworzyw sztucznych, z których wyciskane są różne elementy izolacyjne.

Sztuczna guma syntetyczna

W nowoczesnym przemyśle kablowym preferuje się nie kauczuk naturalny, ale jego syntetyczne rodzaje i mieszanki. Mieszanki te nadają określone właściwości warstwie izolacyjnej i powłoce gotowych wyrobów (drutów, drutów i kabli). Do mieszanek dodaje się dodatki przyspieszające reakcję sieciowania, pigmenty barwiące oraz dodatki chroniące produkt końcowy przed starzeniem.

Istnieje kilka rodzajów kauczuku syntetycznego — karboksylan, polisiarczek, propim etylenu itp. Właściwości elektryczne kauczuku syntetycznego są zbliżone do właściwości kauczuku naturalnego, ale właściwości mechaniczne są niższe.

Gutaperka

Gutaperka jest produktem koagulacji mlecznego soku niektórych roślin rosnących na wyspach Archipelagu Malajskiego.

Gutaperka zawiera 20-30% żywic i 70-80% gumy z węglowodorami, a jej skład chemiczny jest zbliżony do kauczuku naturalnego. Ale ponieważ krewni nie zawsze są do siebie podobni, gutaperka zachowuje się inaczej niż kauczuk naturalny. W temperaturze 50-70 OC gutaperka staje się plastyczna, ale nie elastyczna jak guma i twardnieje pod wpływem zimna.

Gutaperka nie goi. Zaczyna mięknąć przy 37°C, przy 60°C staje się całkowicie plastyczny a przy 130°C topi się. Oudsmruch opór objętościowy 1014 — 1016 Ohm x cm.

Jest to jeden z najstarszych materiałów elektroizolacyjnych. Od 1845 r. przewody telegraficzne w Wielkiej Brytanii izolowane są gutaperką, m.in. do izolacji linii podwodnych.

Podwodny kabel telegraficzny 1864

W latach siedemdziesiątych XIX wieku za granicą iw Rosji pojawiły się pierwsze fabryki kabli. Fabryki te produkują głównie izolowany drut do telegrafu, a kilka produkuje podmorski kabel telegraficzny z izolacją gutaperkową.

Wykorzystanie nowych surowców, takich jak kauczuk, gutaperka i balata, poparł urodzony w Kolonii Franz Klout (1838 - 1910), który stał się innowatorem i najważniejszym założycielem przemysłu gumowego w Niemczech.

Eksperymenty z gutaperką jako wykładziną izolacyjną przeprowadzał także Werner von Siemens, który chciał ją wykorzystać do kabli podziemnych. W ciągu trzech lat badań na zlecenie rządu niemieckiego okazało się, że gutaperka jest niszczona przez naturalne agresywne substancje ziemi i po krótkim czasie traci swoje właściwości izolacyjne w wodach podziemnych.

Jako izolator rdzenia kabla zasilającego gutaperka wytrzymywała stosunkowo krótko, gdyż izolacja stawała się twarda na mrozie i miękła pod wpływem ciepła, była droga i dlatego nie mogła być idealna (zob. Czym są produkty kablowe).

Pokrycie sznurka gutaperką. Greenwich, 1865-66. Malarstwo RC Dudleya

W tym czasie żyły układano w rurach z żelaza i ołowiu i owijano paskami bawełny, lnu lub juty. A w 1882 roku pojawił się pomysł wykorzystania tych materiałów do izolacji. W tym celu stworzono impregnaty na bazie wazeliny z dodatkiem naturalnych żywic zagęszczających.

Stosowana wówczas prasa gutaperkowa stała się hydrauliczną prasą ołowianą, za pomocą której okładziny ołowiane nakładano bezpośrednio na rdzeń i nie było potrzeby stosowania rur żelaznych.

Powłoka jest chroniona przed korozją za pomocą impregnowanej bitumem juty, która jest owinięta wokół kabla. Jako zabezpieczenie mechaniczne zastosowano dwie ocynkowane blachy żelazne, zaimpregnowane bitumem i ułożone na zakładkę. Dla pełnej ochrony przed korozją ponownie pokryto je jutą impregnowaną bitumem.

Asfalty to jeden z produktów, który przez wiele dziesięcioleci pozostawiał czarne ślady na rękach instalatorów kabli podziemnych. Ponieważ ta znana jako „smoła ziemna” lub „smoła kamienna” była wydobywana jako „asfalt naturalny” i obecnie jest uwalniana głównie podczas próżniowej destylacji ropy naftowej, już w 2500 r. p.n.e. była używana jako „asfalt” przez mieszkańców Mezopotamii za pieczęcie między deskami pokładów ich statków. Jest również stosowany jako prekursor linoleum do izolacji podłóg przed wnikaniem wilgoci.

Bela

Balata, produkt spokrewniony z kauczukiem i gutaperką, wydobywany jest w Wenezueli. Ma właściwości zbliżone do gutaperki i jest stosowana jako dodatek do niej i do gumy.Balot zawiera więcej żywic naturalnych niż guma i gutaperka iw przeciwieństwie do gumy nie twardnieje. Stosowany jest w dużych ilościach jako impregnat przy produkcji pasów napędowych i przenośników taśmowych.

Zobacz też:

Przewody i kable z izolacją gumową: rodzaje, zalety i wady, materiały, technologia produkcji