Wulkanizacja gumy

Wulkanizacja (utwardzanie) to proces chemiczny sieciowania cząsteczek gumy z substancją organiczną lub nieorganiczną pod wpływem ciepła i ciśnienia.

Na czym polega proces wulkanizacji gumy?

Istnieją dwa rodzaje gumy: kauczuk naturalny i syntetyczny. Naturalna guma jest elastycznym polimerem węglowodorowym, pochodzącym z lateksu. Źródłem lateksu, z którego pozyskuje się naturalny kauczuk pochodzi z drzewa kauczukowego (Havea Brasiliensis). Kauczuk syntetyczny to sztuczne polimery produkowane z produktów ubocznych ropy naftowej. Jest on bardziej odporny na ciepło i starzenie niż kauczuk naturalny. Na rynku dostępna jest szeroka gama kauczuków syntetycznych o unikalnych właściwościach użytkowych (np. odporność na długotrwałą ekspozycję na ekstremalne temperatury). W przemyśle gumowym zdecydowanie przeważają polimery syntetyczne, które są podstawowym składnikiem tworzyw sztucznych i licznych produktów chemicznych.

W stanie początkowym oba rodzaje kauczuku są lepkie, termoplastyczne, charakteryzuje je niska elastyczność i wytrzymałość na rozciąganie.

W 1893 roku Charles Goodyear przeprowadzając eksperyment rozlał mieszaninę gumy, siarki i innych składników na gorący piec, w efekcie czego guma uformowała się w twardy materiał. Tym sposobem, Charles Goodyear przypadkowo odkrył proces utwardzania.

Wulkanizacja (sieciowanie) to proces technologiczny, który umożliwia przekształcenie kauczuku w gumę w celu poprawy ich właściwości i wytrzymałości. Proces utwardzania (wulkanizacji) polega na ogrzewaniu gumy wraz z innymi substancjami chemicznymi, takimi jak np. siarka, przyśpieszacze, aktywatory (np. tlenek cynku wraz z kwasem stearynowym), opóźniacze, w odpowiedniej temperaturze wynoszącej ponad 100 stopni Celsjusza przez określony czas

Utwardzanie gumy za pomocą siarki

Siarka jest najczęściej stosowanym środkiem wulkanizującym. Kauczuk wulkanizowany siarką ulega sieciowaniu poprzez tworzenie wiązań węgiel-siarka pomiędzy łańcuchami polimeru. Atomy siarki sieciują się z cząsteczkami gumy, tworząc sieć wiązań chemicznych, dzięki którym uzyskuje ona lepsze właściwości. Warto wspomnieć, że im większa gęstość sieciowania kauczuku, tym mniej elastyczna i wolniej ściągająca się guma. W celu przyśpieszenia tego procesu, podczas wulkanizacji często dodaje się katalizator i inicjator.

Proces utwardzania przekształca gumę w materiał o pożądanych właściwościach i kształtach. Do najważniejszych parametrów niezbędnych do przeprowadzenia powyższego procesu należy: ciśnienie, temperatura, czas i sposób wulkanizacji.

Środek sieciujący to jedna z najważniejszych substancji chemicznych stosowanych procesie wulkanizacji gumy. Wraz z rozwojem procesu wulkanizowania gumy, oprócz siarki, wprowadzono także inne substancje stosowane jako składniki utwardzania, tj.: nadtlenek i tlenki metalu, aby uzyskać oczekiwane właściwości w końcowych produktach. Proces sieciowania można przeprowadzić różnymi metodami: wulkanizacja siarką, wulkanizacja nadtlenkowa, wulkanizacja radiacyjna.

Guma wulkanizacyjna wytrzymuje większe naciski i naprężenia. Co więcej, elastyczne elementy gumowe mają większą wytrzymałość i elastyczność, dzięki czemu w trakcie rozciągania rzadziej dochodzi do ich deformacji, ścierania czy innych uszkodzeń. Warto wspomnieć, że utwardzanie jest jednym z etapów procesu wtryskiwania gumy.

Właściwości wulkanizowanej gumy

Proces wulkanizacji jest niezbędny do produkcji wyrobów gumowych. Ten proces chemiczny przekształca naturalny kauczuk i inne elastomery w usieciowane polimery (substancje chemiczne o dużej masie cząsteczkowej). Utwardzanie tworzy wiązania krzyżowe pomiędzy sekcjami łańcucha polimerowego (tworzy się niewielka liczba mostków chemicznych między łańcuchami, na skutek czego powstaje przestrzenna sieć). Cały proces technologiczny utwardzania należy kontrolować. Pełna kontrola procesu produkcyjnego pozwala regulować gęstość występowania mostków, co w efekcie wpływa na mechaniczne własności gumy.

Utwardzanie sprawia, że guma nabiera odporności i elastyczności oraz uzyskuje właściwości fizyczne, oto one:

• po odkształceniu wraca do pierwotnego kształtu

• guma jest mocniejsza, wytrzymuje większe ciśnienie

• większa elastyczność

• może rozciągać się w większym stopniu (wytrzymałość na rozciąganie)

• wulkanizacja umożliwia wytwarzanie różnorodnych produktów (uszczelki, opony i in), które mają różne rozmiary oraz którym można nadać dowolny kształt

• guma po procesie wulkanizacji jest bardziej odporna na naprężenia mechaniczne

• mniej podatna na uszkodzenia spowodowane ścieraniem i wysokimi temperaturami

• utwardzona guma ma wysoką odporność na ozon oraz jest niewrażliwa na czynniki atmosferyczne

• odporność na chemikalia

• zwulkanizowany kauczuk pochłania mniej wilgoci

• większa odporność na zużycie (wulkanizacja wydłuża żywotność wyrobów gumowych (np. opon))

• dodanie siarki sprawia, że mieszanka gumowa staje się bardziej stabilna termicznie

Typowe zastosowania wulkanizowanej gumy

Wulkanizacja to proces nadający gumie elastyczność, dzięki której ma zdolność powrotu do pierwotnego kształtu. Właściwości plastyczne umożliwiają wykorzystywanie tego materiału do wielu zastosowań. Guma wulkanizowana jest stosowana w wielu gałęziach przemysłu (m.in. przemysł motoryzacyjny, budowlany, hydrauliczny).

Poznaj zastosowania kauczuku wulkanizowanego, który jest używany do produkcji wyrobów takich jak:

• węże gumowe

• złącza gumowe

• produkcja opon

• wkładki

• tuleje

• podkładki gumowe

• dętki

• amortyzatory

• uszczelki formowane

• zawory gumowe

• przenośniki taśmowe

• paski

• podeszwy butów

• o-ringi

• uszczelki i uszczelnienia

Wartościowy partner biznesowy powinien być ekspertem w danej branży, mieć odpowiednie doświadczenie i wiedzę.

W Power Rubber bazujemy na wieloletnim doświadczeniu w projektowaniu i produkcji wyrobów gumowych. Naszym Klientom dostarczamy produkty najwyższej jakości.

W celu uzyskania odpowiedzi na nurtujące pytania, zapraszamy do kontaktu  pod numerem telefonu: +48 22 292 40 24 lub +48 50 516 03 03, bądź mailowo (Power@PowerRubber.com) lub przez nasz formularz kontaktowy