Что такое вулканизация
Avtorazbor61.ru

Автомобильный портал

Что такое вулканизация

Вулканизация шин кратко – что это такое простыми словами, примеры

Что значит понятие «вулканизация шин»?

Длительный срок эксплуатации и плохое качество дорог не наилучшим образом сказываются на состоянии автомобильных шин. Агрессивное влияние внешних факторов приводит к тому, что на их поверхности образуются повреждения. Оптимальный вариант в данном случае — отправиться в станцию техобслуживания, где специалисты проведут вулканизацию покрышек.

Вулканизациявысокотехнологичный процесс, при котором каучук образуется в резину. Данное сырьё позволяет в разы минимизировать расходы на обслуживание и ремонтные работы покрышек.

Любая автомастерская предлагает несколько вариантов вулканизации:

  • горячая — «сырая резина» поддается термической обработке и крепится на порезанном участке;
  • холодная — применяется подобранная заплатка и клеевое вещество.

Первая разновидность ремонта проблемы более эффективна и отличается надежностью, поскольку колесо можно использовать в обычной среде длительное время. Второй тип чаще всего применяется в качестве временной закладки. Согласно инструкции, вулканизацию допустимо применять при следующих разрезах: при поперечных порезах — до 25 мм, продольных — до 35 см.

«Горячая вулканизация»

Метод «горячей вулканизации» основывается на обработке пореза каучуком при помощи высоких температур. Термическое воздействие позволяет превратить резиновые компоненты в один монолитный слой. Время проведения процедуры в среднем составляет 1-2 часа (в зависимости от уровня повреждения).

Горячая вулканизация включает в себя несколько этапов:

  1. Демонтаж покрышки и обработка пореза фрезой.
  2. Покрытие ранее обработанного участка защитными средствами.
  3. Тщательно высушенный участок равномерно заполняется каучуком и отправляется на специализированный станок.
  4. Вулканизация шины проводится при температуре 120-140 градусов.
  5. Нанесения кордовой заплатки для улучшения технических характеристик.
  6. Финишная обработка покрышки и ее монтаж на место.

Расценки на такую процедуру составляют от 400 рублей и напрямую зависят от радиуса шины, определенного региона и стоимости исходных материалов.

«Холодная вулканизация»

Такой способ не нуждается в нагреве и применяется в экстренных ситуациях. Заплатки или так называемые жгуты скрепляются при помощи «цемента». Проводится холодная вулканизация следующим образом:

  1. Демонтаж колеса и визуальная диагностика пореза.
  2. Обезжиривание и очищение повреждения.
  3. На обработанное место наносится клей.
  4. Колесо накачивается и монтируется обратно.

Полное схватывание и адгезия материалов осуществляется спустя несколько дней, поэтому в ближайшее время рекомендуется не ездить на дальние дистанции.

Предварительная стоимость данной процедуры составляет 250 рублей (все исходит от марки используемых материалов и степени сложности повреждения).

Надежность шин после ремонтных работ

  • Ремонт боковых и продольных порезов на шине при помощи вулканизации позволяет в разы продлить срок службы покрышки. При соблюдении технических требований во время проведения процесса, отремонтированное колесо может прослужить еще несколько сезонов в условиях ежедневной эксплуатации транспортного средства.
  • Холодная вулканизация должна применяться исключительно с использованием качественных клеевых составов. В особо сложных случаях необходимо проводить разбортовку колеса и наносить дополнительную заплатку на покрышку с внутренней стороны.
  • Наиболее распространенным дефектом, который появляется в следствие непрофессиональной работы является появление грыжи на заклеенном участке покрышки. Они также незамедлительно требуют ремонта и вмешательства специалистов. При повторном возникновении проблемы рекомендуется заменить комплектующие детали.

Балансировка колеса после проведения вулканизации

Вулканизация оказывает влияние на структуру колеса, смещая в сторону его центр тяжести. Это приводит к дисбалансу векторов приложения, что может сказаться на качестве езды и привести к возникновению аварийной ситуации. Помимо этого, может случится следующее:

  • Преждевременный износ подвески и протектора;
  • увеличение тормозного расстояния;
  • неприятные вибрации в рулевой системе управления.

Чтобы свести всевозможные риски на автомагистралях, необходимо провести балансировку шин сразу же после вулканизации. Балансировку колеса проводят на специализированном станке. Более эффективного результата удается достичь благодаря использованию инновационных электронных стендов.

В любом случае крайне важно следить за «здоровьем» своего «железного коня». Регулярно проходите ТО, соблюдайте все рекомендации специалистов. Тогда он прослужит нам не один десяток лет.

О холодной и горячей вулканизации резины

Время на чтение: 5 минут

Почти каждый автолюбитель хоть иногда задавался вопросом: вулканизация шин — что это такое? И действительно, далеко не многие знают, как именно происходит данный процесс, в результате каких химических реакций осуществляется вулканизация.

Вулканизированная резина: что это такое

Вулканизация резины — это довольно интересная процедура, так как в качестве вулканизирующих агентов выступает немало химических соединений. Основным элементом данной структуры является каучук. Именно он преобразовывается в резину вследствие технологического процесса вулканизации.

Вулканизированная резина

Это химическая реакция, которая представляет собой превращение сырого каучука в вулканизационную сетку, благодаря присоединению к нему иных химических соединений. При этом у каучука улучшается твердость, эластичность, устойчивость к высоким и низким температурам.

Применение таких веществ, как каучук и сера в процессе вулканизации называется серной вулканизацией. Именно атомы серы способствуют образованию межмолекулярных поперечных связей. Смесь нагревают до 160 °. Когда процент добавленной серы не превышает 5 %, то получается мягкий вулканизат. Из него изготавливают камеры, покрышки, резиновые трубки и т. п. А если добавляется больше 30 % серы, то получается жесткий эбонит.

Читать еще:  Как открыть форд фокус без ключа

Таким способом можно получить эластомер, который будет невероятно стойким к химическим и термическим воздействиям.

Весь процесс вулканизации можно разделить на несколько этапов:

  • Вулканизируемый состав помещают в формы.
  • Формы устанавливают между нагретыми плитами гидропресса.
  • Смесь нагревают до определенной температуры.
  • Неформовые изделия засыпаются в автоклавы либо котлы и тоже поддаются нагреву.

Горячая вулканизация

Такой метод чаще всего используется для устранения боковых порезов на автошине, которые больше 1 см. Именно на горячую получается добиться более надежного скрепления резины. Данный способ считается одним из самых прочных среди всех известных. Горячее склеивание имеет массу плюсов:

  • процедуру можно делать даже зимой;
  • изделие будет склеено даже если имеет загрязнения;
  • пользоваться шиной можно сразу после процедуры;
  • материалы дешевле, чем для холодной склейки.

В первом случае происходит следующее:

  • Поврежденное место зачищается фрезой.
  • Укладывается вязкая резина.
  • Дыра заполняется кусками холодной резины.
  • Специальным прессом производится нагрев и сваривание компонентов.

Двухэтапная проходит следующим образом:

  • Порез зачищается и вулканизируется.
  • Накладывается заплатка на место повреждения.
  • Поврежденные места склеиваются прессом.

Такой способ более плотно закрывает порез и обеспечивает хорошее затвердевание резины.

Горячая склейка

Технология и время вулканизации сырой резины

Время вулканизации сырой резины — примерно 4 минуты на каждый миллиметр толщины. При этом по 30 минут дается на прогрев промежуточных подушек. Так, например, профессионалы могут отремонтировать шину за пару часов. Если речь идет о грузовой покрышке, то продолжительность ремонта может затянуться до 4 часов. Этапов обработки и склеивания пореза несколько:

  • Пространство вокруг повреждения зачищается фрезой.
  • Резиновая крошка сдувается, поврежденное место обрабатывается с обеих сторон специальным составом.
  • Соответствующая по размеру заплатка устанавливается с внутренней стороны шины.
  • Снаружи порез заполняется сырой резиной, которую заранее подогревают для лучшей пластичности.
  • Каучук прижимают к шине и выравнивают, он должен выступать на 3-5 мм.
  • Горячим прессом производится склейка поврежденного участка.

Холодная склейка

Именно хороший клей в силах склеить резину так, как бы это сделала горячая вулканизация. Но стоит отметить, что данный способ является временным ремонтом. Его можно сделать самостоятельно при поломке в дороге и доехать так до ближайшей СТО. А там уже произвести склеивание на горячую. Если такая ситуация случилась в пути, то нужно произвести следующие манипуляции:

  • Снять колесо и осмотреть повреждение.
  • Очистить и обезжирить место склейки
  • Нанести клей на заплатку и поврежденное место.
  • Придавить заплатку к резине и подержать некоторое время.
  • Накачать колесо и ехать на СТО.

Также эффективному склеиванию поддаются повреждения не более 35 мм (продольные) и 25 мм (поперечные). Холодная вулканизация схватывается около 30 минут. После этого только можно ехать. Но тут все зависит от величины пореза, холода либо жары, а также от качества клея. Полное высыхание материала наступает через двое суток. Такой способ очень хорошо подходит для устранения мелких порезов и проколов.

Вулканизатор для шин своими руками

Его можно сделать даже собственными руками, имея смекалку и умелые руки. Изготовить агрегат можно:

  • из бытового утюга;
  • из электроплитки;
  • из поршня от двигателя авто.

Если использовать утюг, то его подошва будет служить нагревательным элементом. Идеальным будет прибор, имеющий терморегулятор. В качестве пресса может выступать струбница. Для такого вулканизирующего устройства понадобится минимум затрат денег и материала.

Поршневой вулканизатор станет незаменимым помощником, если прокол шины случился в пути, а под рукой нет никаких специальных материалов для вулканизации и розетки. Такой агрегат работает по следующей схеме:

  • Камера укладывается на ровной металлической поверхности.
  • Поврежденный участок прижимается днищем поршня и плотно фиксируется.
  • Между резиной и металлом укладывается бумага.
  • Рядом с поршнем рассыпается песок (чтобы бумага не горела).
  • В поршень заливается бензин и поджигается.

Произвести самодельную вулканизацию вполне возможно, но лучше, если эту работу сделают профессионалы на СТО. Данная процедура не займет много времени, да и стоит недорого.

ВУЛКАНИЗАЦИЯ

ВУЛКАНИЗАЦИЯ, технол. процесс, в к-ром пластичный каучук превращается в резину. В результате вулканизации фиксируется форма изделия и оно приобретает необходимые прочность, эластичность, твердость, сопротивление раздиру, усталостную выносливость и др. полезные эксплуатационные св-ва. С хим. точки зрения вулканизация – соединение (“сшивание”) гибких макромолекул каучука в трехмерную пространств. сетку (т. наз. вулканизационную сетку) редкими поперечными хим. связями. Образование сетки происходит под действием спец. хим. агента или (и) энергетич. фактора, напр. высокой т-ры, ионизирующей радиации. Поперечные связи ограничивают необратимые перемещения макромолекул при мех. нагружении (уменьшают пластич. течение), но не изменяют их способности к высокоэластич. деформации (см. Высокоэластическое состояние). Степень сшивания (густоту сетки поперечных связей) характеризуют равновесными модулями растяжения или сдвига, к-рые определяют при сравнительно небольших деформациях, равновесным набуханием в хорошем р-рителе, а также содержанием макромолекул, оставшихся в сшитом образце вне сетки (зольфракция).

Структура вулканизационной сетки. Механизм вулканизации. Вулканизац. сетка имеет сложное строение. В ней наряду с узлами, в к-рых соединяются две макромолекулы (тетрафункциональные узлы), наблюдаются также полифункциональные узлы (соединение в одном узле неск. макромолекул). Св-ва сеток зависят от концентрации поперечных хим. связей, их распределения и хим. строения, а также от средней мол. массы и ММР вулканизуемого каучука, разветвленности его макромолекул, содержания в сетке зольфракции и др. Оптимальная густота сетки достигается при участии в сшивании всего 1-2% мономерных звеньев макромолекулы. Дефектами сетки м. б. своб. концы макромолекул, не вошедшие в нее, но к ней присоединенные; сшивки, соединяющие участки одной и той же цепи; захлесты или переплетения цепей и т.д.

Поперечные хим. связи – мостики образуются под действием разл. агентов вулканизации и представляют собой фрагменты молекул самого агента. От хим. состава этих мостиков зависят мн. эксплуатац. характеристики резин, напр. сопротивление термоокислит. старению, скорость накопления остаточных деформаций в условиях сжатия при повыш. т-рах, стойкость к действию агрессивных сред. Влияние хим. состава и длины поперечных связей на прочность резин при обычной т-ре надежно не установлено.

Строение сетки вулканизатов, наполненных технич. углеродом (сажей), сложнее, чем ненаполненных, из-за сильного физ и хим. взаимод. каучука с наполнителем. Для таких вулканизатов количеств. связь между параметрами сетчатой структуры и эксплуатац. характеристиками до сих пор не найдена. Однако существуют разнообразные качеств. и полуколичеств. зависимости, к-рые широко используют для разработки рецептур резин и прогнозирования их поведения при вулканизации.

На практике, чтобы обеспечить высокую производительность оборудования, стремятся к миним. продолжительности вулканизации, но в условиях, обеспечивающих эффективную переработку смесей и получение резин с наилучшими св-вами. Весь процесс принято подразделять на три периода: 1) индукционный; 2) период формирования сетки; 3) перевулканизация (реверсия). По продолжительности индукц. периода, когда измеримое сшивание не наблюдается, определяют стойкость резиновой смеси к преждевременной вулканизации (подвулканизации). Последняя затрудняет переработку смеси и приводит к ухудшению кач-ва изделий. Этот период особенно важен при вулканизации многослойных изделий, т.к. с увеличением его продолжительности усиливаются слипание отдельных слоев смеси при формировании изделия и совулканизация слоев.

Завершению периода формирования сетки соответствует оптимум вулканизации – время, за к-рое обычно достигается образование вулканизата с наилучшими св-вами. Технически важная характеристика – плато вулканизации, т. е. отрезок времени, в течение к-рого значения измеряемого параметра, близкие к оптимальным, изменяются сравнительно мало. К перевулканизации приводит продолжение нагревания резины после израсходования агента вулканизации. Перевулканизация проявляется в дальнейшем повышении жесткости вулканизата (напр., при вулканизации полибутадиена, сополимеров бутадиена со стиролом или акрилонитрилом) или, наоборот, в его размягчении (при вулканизации полиизопрена, бутил-каучука, этилен-пропиленового каучука). Эти изменения св-в связаны с термической перестройкой вулканизац. сетки, термич. и термоокислит. превращениями макромолекул.

Элементарные р-ции, протекающие при вулканизации, определяются хим. строением каучука и агента вулканизации, а также условиями процесса. Обычно, независимо от характера этих р-ций, различают 4 стадии вулканизации. На первой, охватывающей в основном индукц. период, агент вулканизации переходит в активную форму: в результате его р-ции с ускорителями и активаторами процесса образуется т. наз. действительный агент вулканизации (ДАВ). [Применение сравнительно стабильных компонентов вулканизующей системы обусловлено необходимостью относительно длительного (до одного года) их хранения на резиновых заводах, а также сохранения в течение нек-рого времени пластичности резиновой смеси, поскольку в противном случае исключается возможность формования изделия.]

Собственно сшивание охватывает две стадии: а) активацию макромолекул в результате их р-ции с ДАВ, приводящей к образованию полимерного своб. радикала, полимерного иона или активного промежут. продукта присоединения агента вулканизации к макромолекуле; б) взаимод. двух активированных макромолекул (или активированной и неактивированной) с образованием поперечной связи. На 4-й стадии происходит перестройка “первичных” поперечных связей в термически и химически более устойчивые структуры; при вулканизации каучуков спец. назначения, напр. полисилоксановых или фторкаучуков, этой цели служит отдельная технол. операция – выдержка в воздушных термостатах.

Специфич. особенности рассмотренных р-ций – высоковязкая среда, а также большой избыток каучука по сравнению с кол-вом агента вулканизации (обычно 1-5% от массы каучука). Большинство агентов вулканизации плохо растворимо (твердые в-ва) или плохо совместимо (жидкости) с каучуком; поэтому для равномерного диспергирования агента вулканизации в среде каучука в виде частиц (капель) минимально возможного размера применяют спец. диспергаторы, являющиеся ПАВ для данной системы. Хорошим диспергатором служит, напр., стеарат цинка, к-рый образуется в резиновой смеси при р-ции стеариновой к-ты с ZnO, применяемыми в кач-ве активаторов серной вулканизации. Присутствие полярных группировок в макромолекуле, полярных нерастворимых в-в в резиновой смеси и ряд др. факторов способствует локальному концентрированию даже р-римых в каучуке агентов вулканизации. Вследствие этого р-ции, обусловливающие вулканизацию, идут частично как гомогенные (растворенный ДАВ), а частично как гетерогенные [р-ции на границе раздела каучук – частица (капля) ДАВ]. Полагают, что гетерогенные р-ции приводят к образованию сетки с узким ММР отрезков макромолекул между сшивками, благодаря чему повышаются эластичность, динамич. выносливость и прочность вулканизатов. Статистич. распределение поперечных связей, характерное для гомогенных р-ций, предпочтительнее при получении уплотнит. резин, наиб. важное св-во к-рых – малое накопление остаточных деформаций при сжатии.

Поскольку от доли гетерог. р-ций зависит строение вулканизац. сетки, св-ва вулканизатов определяются не только механизмом хим. р-ций, но и размером и распределением дисперсных частиц агента вулканизации и ДАВ в каучуке, интенсивностью межмол. взаимод. на межфазной границе и др. Влияние этих факторов проявляется при смешении каучука с ингредиентами и переработке резиновой смеси. Поэтому св-ва вулканизата зависят от “предыстории” конкретного образца.

Технология вулканизации. Вулканизующие системы. Большинство резиновых смесей подвергается вулканизации при 130-200 °С в спец. агрегатах (прессы, автоклавы, форматоры-вулканизаторы, солевые ванны, котлы, литьевые машины и др.) с применением разнообразных теплоносителей (перегретый водяной пар, горячий воздух, электрообогрев и др.). Герметики, резиновые покрытия и др. часто вулканизуют ок. 20 °С (“холодная” вулканизация).

Круг агентов вулканизации довольно широк, а выбор их определяется хим. строением каучука, условиями эксплуатации изделий и приемлемым технол. способом проведения вулканизации. Для диеновых каучуков (гомо- и сополимеров изопрена или бутадиена) наиб. широко применяют т. наз. серную вулканизацию. Ее используют в произ-ве автомобильных покрышек и камер, мн. видов резиновой обуви, РТИ и др. Мировое потребление серы для вулканизации превышает 100 тыс. т/год (среднее ее содержание в резиновой смеси составляет 1,5% по массе).

Наиб. важные компоненты серной вулканизующей системы – ускорители вулканизации; варьируя их тип и кол-во (при обязательном присутствии активатора вулканизации – смеси ZnO со стеариновой к-той), удается в широких пределах изменять скорость вулканизации, структуру сетки и св-ва резин. Именно хим. строение ускорителя определяет скорость образования и реакц. способность ДАВ. В случае серной вулканизации он представляет собой полисульфидное соединение ускорителя (Уск) типа Уск-Sх-Уск или Уск-Sx-Zn-Sy-Уск. В результате р-ций ДАВ сметиленовыми группами или (и) двойными связями макромолекулы образуются поперечные связи, содержащие один или неск. атомов серы.

В пром-сти в кач-ве ускорителей серной вулканизации наиб. широко (70% общего объема потребления этих ингредиентов) применяют замещенные тиазолы и сульфенамиды. Первые, напр. 2-меркаптобензотиазол, дибензотиазолилдисульфид, обеспечивают широкое плато вулканизации и высокое сопротивление резин термоокислит. старению. Сульфенамиды, напр. N-циклогексил-2-бензотиазолилсульфенамид (сульфенамид Ц), морфолилтиабензотиазол (сульфенамид М), уменьшают склонность смесей к преждевременной вулканизации, улучшают формуемость смесей и монолитность изделий, задерживают побочные процессы (напр., деструкцию и изомеризацию каучука).

В присут. ускорителей из группы тиурамов, напр. тетра-метилтиурамдисульфида, дипентаметилентиурамтетрасульфида, получают резины с повыш. теплостойкостью. Эти соединения, обеспечивающие высокую скорость серной вулканизации, способны вулканизовать диеновые каучуки и без элементной серы. Еще большее ускорение вулканизации наблюдается при использовании т. наз. ультраускорителей-дитиокарбаматов и ксантогенатов. В присут. первых (диметилдитиокарбамат Zn, диэтилдитиокарбамат диэтиламина) резиновые смеси м. б. вулканизованы в течение короткого времени при 110-125°С. Водорастворимые представители этой группы соединений, напр. диметилдитиокарбамат Na, используют для вулканизации латексных смесей и нек-рых резиновых клеев. Ксантогенаты, напр. бутилксантогенат Zn, применяют гл. обр. в клеевых композициях, вулканизующихся при 20-100°С.

Первые введенные в практику ускорители серной вулканизации – альдегидамины (продукты конденсации анилина с альдегидами) и гуанидины (гл. обр. дифенилгуанидин) – характеризуются замедленным действием. Благодаря этому они удобны при получении эбонитов и массивных изделий. Дифенилгуанидин, кроме того, широко применяют в комбинации с тиазолами для повышения активности последних; разработано большое число двойных систем ускорителей, к-рые обеспечивают более эффективную вулканизацию, чем каждый из них в отдельности.

Для эффективного уменьшения склонности к подвулкани-зации резиновых смесей с серной вулканизующей системой применяют замедлители подвулканизации-N-HH-трозодифениламин, фталевый ангидрид, N-циклогексилтиофталимид. Действие этих ингредиентов сводится к уменьшению скорости р-ций компонентов вулканизующей системы с каучуком или между собой при образовании ДАВ.

С целью получения резин со спец. св-вами в пром-сти расширяется применение таких агентов вулканизации, как орг. пероксиды, алкилфеноло-формальд. смолы, олигоэфиракрилаты и др. непредельные соединения, орг. полигалогенпроизводные, нитрозосоединения и др. Растет также интерес к вулканизации под действием радиац. излучения и других физ. факторов. Пероксидные и радиац. резины отличаются повыш. теплостойкостью и улучшенными диэлектрич. св-вами; резины, вулканизованные алкилфеноло-формальд. смолами,- высокой стойкостью к перегретому пару.

Вулканизация каучуков, содержащих в макромолекуле функц. группы, возможна также с помощью соединений, вступающих с этими группами в хим. р-ции. Так, винилпиридиновые каучуки вулканизуются полигалогенпроизводными, галогенсодержащие каучуки (полихлоропрен, хлорсульфированный полиэтилен, хлорбутилкаучук, фторкаучуки) — диаминами и полиолами, уретановые-диизоцианатами.

===
Исп. литература для статьи «ВУЛКАНИЗАЦИЯ» : Гофманн В., Вулканизация и вулканизующие агенты, пер. с нем., Л., 1968; Блох Г. А., Органические ускорители вулканизации и вулканизирующие системы для эластомеров, Л., 1978; Донцов А. А., Процессы структурирования эластомеров, М., 1978; Догадкин Б. А., Донцов А. А., Шершне в В. А., Химия эластомеров, 2 изд., М., 1981; Донцов А. А., Шершнев В. А., “ЖВХО им. Д. И. Менделеева”, 1986, т. 31, № 1. А. А. Донцов.

Страница «ВУЛКАНИЗАЦИЯ» подготовлена по материалам химической энциклопедии.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector