Getah Tervulkan Maksud: Bagaimana Pautan Silang Sulfur Mengubah Getah Mentah

Getah tervulkan ialah getah mentah yang telah dirangkaikan secara kimia, biasanya dengan sulfur dan haba, jadi rantai polimernya yang panjang diikat bersama menjadi rangkaian tiga dimensi. Itulah keseluruhan makna dalam satu ayat. Segala-galanya yang melekat pada frasa - sulfur, haba, penekan pengawetan, bau lantai kilang - wujud untuk menghasilkan perubahan struktur tunggal itu.

Akibat praktikal mudah dilihat. Gelang getah kembali ke bentuk asal dan bukannya kendur. Bunga tayar bertahan beribu-ribu kilometer daripada lelasan. Cincin-O masih melekat selepas bertahun-tahun di dalam ruang enjin yang panas. Tiada satu pun daripada tingkah laku tersebut wujud dalam bahan mentah. Mereka hanya muncul selepas pautan silang.

Jika anda mendapatkan bahan kompaun, menyatakan mesin pengawetan, atau cuba mencari sebab mengapa sekumpulan pengedap menjadi rapuh, takrifannya kurang penting daripada apa yang ditunjukkan untuk nombor pada helaian proses anda. Di situlah selebihnya artikel ini pergi.

Apa Maksud Perkataan Vulcanised Sebenarnya

Istilah ini berasal daripada Vulcan, dewa api Rom, dan ia digunakan pada getah pada tahun 1840-an apabila Charles Goodyear mendapati bahawa memanaskan getah mentah dengan sulfur mengubahnya daripada getah yang melekit dan sensitif suhu kepada pepejal anjal yang stabil. Nama itu tersekat walaupun tiada dewa api yang terlibat, dan walaupun pengeluaran moden menggunakan banyak kimia silang silang yang tidak mengandungi sulfur sama sekali.

Secara kimia, pemvulkanan ialah tindak balas silang silang. Getah asli mentah ialah rantaian unit isoprena, biasanya berpuluh ribu daripadanya, dengan ikatan berganda tersedia kira-kira setiap atom karbon kelima. Semasa pengawetan, sulfur bertindak balas pada beberapa ikatan berganda tersebut dan membentuk jambatan pendek antara rantai jiran. Jambatan sulfur biasa hanya mempunyai satu hingga lapan atom sulfur, manakala rantai itu sendiri sangat panjang. Satu pautan silang untuk setiap beberapa ratus atom karbon sudah cukup untuk menukar bahan sepenuhnya.

Dua perkara patut dipisahkan di sini. Pemvulkanan bukan salutan, dan ia bukan pencampuran mudah. Menambah sulfur pada kilang dan mengadunnya ke dalam sebatian menghasilkan getah tidak tervulkan yang berkelakuan hampir sama seperti bahan mentah. Perubahan hanya berlaku apabila haba mencetuskan tindak balas dan rangkaian sebenarnya terbentuk. Sebelum itu anda mempunyai jisim plastik. Selepas itu, anda mempunyai pepejal anjal. Tiada keadaan pertengahan yang kekal.

Perlu juga diketahui bahawa perkataan yang sama meliputi pengawetan peroksida, pengawetan oksida logam, pengawetan resin dan pengawetan sinaran. Getah silikon, EPDM dan fluororubber kerap bersilang tanpa sebarang sulfur. Apabila pembekal mengatakan sesuatu bahagian tervulkan, mereka bermaksud rangkaian itu wujud, bukannya sulfur yang digunakan.

Mengapa Getah Mentah Tidak Boleh Melakukan Kerja Sendiri

Getah mentah hampir tidak mempunyai sifat kejuruteraan yang berguna. Kekuatan tegangannya biasanya berada di antara 0.5 dan 2 MPa, yang secara kasarnya setanding dengan gel kaku. Panaskan di atas kira-kira 50 hingga 60 darjah Celsius dan ia melembutkan secara mendadak; sejukkan di bawah titik beku dan ia menjadi kaku dan boleh menjadi rapuh. Biarkan jalurnya di bawah beban pada suhu bilik dan ia akan mengalir secara kekal - istilah teknikalnya ialah aliran sejuk, dan ini adalah sebab getah yang tidak tervulkan disimpan sebagai kepingan rata atau dibalut pada gulungan dan bukannya digantung.

Letakkannya ke dalam toluena atau petrol dan ia larut. Dedahkannya kepada cahaya matahari dan oksigen dan ia merosot dengan cepat. Tiada satu pun daripada tingkah laku ini adalah kecacatan; ia hanyalah apa yang dilakukan oleh polimer tidak bersilang. Rantai meluncur melepasi satu sama lain kerana tiada apa yang menahannya.

Inilah sebabnya mengapa peringkat pengkompaunan wujud di tempat pertama. Sebelum pengawetan, sebatian mengandungi getah, pengisi seperti karbon hitam, plasticiser, antioksidan, dan sistem pengawetan itu sendiri. Pengisi meningkatkan kekuatan dan kekerasan, tetapi rangkaian adalah yang mengunci segala-galanya ke dalam kedudukan. Nota teknikal kami sendiri mengenai ciri dan sifat bahan getah meliputi bagaimana polimer asas ini berbeza sebelum sebarang sistem pengawetan ditambah.

Jika anda melangkau memaut silang sepenuhnya, anda tidak mendapat bahagian getah yang lebih lemah. Anda mendapat bahagian yang tidak akan memegang dimensinya selama seminggu.

Apa yang Berubah Secara Fizikal Selepas Pemvulkanan

Sebaik sahaja rangkaian wujud, bahan memperoleh ingatan. Regangkan ia dan ia kembali. Mampatkannya dan ia pulih. Pemulihan itu bukan kesan permukaan; ia datang daripada pautan silang yang menghalang gelinciran rantai kekal, manakala segmen antara pautan silang kekal bebas untuk bergerak dan bergelung.

Beberapa perubahan tiba bersama-sama:

• Kekuatan meningkat mengikut urutan magnitud. Sebatian getah asli yang dirumus dengan baik biasanya mencapai kekuatan tegangan 20 hingga 30 MPa dan pemanjangan 400 hingga 700 peratus semasa putus.
• Tingkap suhu yang berguna melebar. Getah asli yang diawetkan sulfur biasa berfungsi dengan selesa sehingga kira-kira 70 darjah Celsius, manakala sebatian EPDM dan silikon menjangkau jauh melebihi itu.
• Rintangan pelarut muncul. Bahan tidak lagi larut; ia membengkak, dan tahap pembengkakan menjadi ukuran praktikal betapa padatnya bersilang bahagian itu.
• Set mampatan bertambah baik. Pengedap tervulkan mengekalkan bentuknya di bawah beban dan bukannya mengalir keluar dari permukaan pengedap.
• Tack permukaan hilang. Getah yang diawet terasa kering dan dikendalikan dengan bersih pada peralatan automatik.

Perhatikan bahawa kekerasan hampir tidak bergerak. Pautan silang bukan terutamanya mengenai kekakuan; ia adalah mengenai pemulihan. Anda mengawal kekerasan terutamanya melalui pemuatan pengisi, dan anda mengawal keanjalan dan menetapkan melalui ketumpatan pautan silang. Mengelirukan kedua-dua tuas ini adalah salah satu ralat perumusan yang paling biasa.

Getah Tidak Diubati Berbanding Getah Tervulkan Bersebelahan

Jadual di bawah meringkaskan perbezaan yang paling penting semasa penilaian dan pengeluaran. Nilai ialah julat tipikal yang diambil daripada rujukan teknologi getah standard seperti Maurice Morton Teknologi Getah dan amalan pengkompaunan am; angka yang tepat bergantung pada jenis polimer, pemuatan pengisi dan sistem penyembuhan.

Baca baris pertama dengan teliti. Lonjakan dari sekitar 1 MPa kepada lebih 20 MPa bukanlah peningkatan yang sederhana; ia adalah kelas bahan yang berbeza, dicapai dengan menambah pecahan peratusan sulfur mengikut berat.

Sulfur, Pemecut dan Perkara yang Dilakukan Setiap Bahan Tambahan

Penyembuhan sulfur sahaja secara teknikal mungkin, tetapi ia mengambil masa berjam-jam dan menghasilkan sifat yang buruk. Sebatian sebenar menggunakan sistem pengawetan tiga atau empat komponen yang berfungsi bersama.

Dos sulfur menentukan jenis rangkaian

Sistem konvensional menggunakan kira-kira 1.5 hingga 3.0 bahagian setiap ratus getah. Sistem separa cekap turun kepada kira-kira 1.0 hingga 1.5 jam dengan lebih banyak pemecut, dan sistem cekap pergi serendah 0.3 hingga 0.8 jam. Sulfur yang lebih rendah bermakna pautan silang yang lebih pendek, lebih stabil dari segi haba, yang meningkatkan penuaan haba tetapi boleh mengurangkan hayat keletihan dalam aplikasi dinamik seperti pemasangan enjin.

Pemecut menetapkan jam

Pemecut tidak mengubah destinasi, hanya kelajuan. Tiazol seperti MBT menyembuhkan sederhana cepat dengan kelewatan hangus yang singkat. Sulfenamida seperti CBS memberikan masa hangus yang lebih lama dan merupakan tenaga kerja untuk bahagian acuan tebal di mana aliran mesti selesai sebelum tindak balas bermula. Thiuram dan dithiocarbamat sangat pantas dan biasanya dikhaskan untuk profil nipis atau lateks. Kesalahan pemecut adalah punca paling biasa hangus pramatang dalam tong suntikan.

Pemecut Sulfur untuk Pemvulkanan Getah Pemecut sulfur mempercepatkan pemvulkanan getah, di mana sulfur sahaja bertindak balas dengan perlahan. Ia adalah relevan apabila memilih keluarga pemecut untuk mengimbangi kelajuan penawar terhadap keselamatan hangus dalam pemprosesan getah. Lihat Produk →

Jika anda mengimbangi kelajuan penyembuhan dengan keselamatan hangus, titik permulaan praktikal ialah carta keluarga pemecut dengan masa hangus biasa mereka pada suhu tong anda, bukan percubaan-dan-ralat yang dijalankan pada barisan pengeluaran.

Pengaktif dan Alat Bantu Proses Anda Tidak Boleh Langkau

Pemecut secara mengejutkan tidak berkesan dengan sendirinya. Mereka memerlukan oksida logam dan asid lemak untuk membentuk kompleks larut yang sebenarnya membawa sulfur ke dalam getah. Pasangan itu dipanggil sistem pengaktif, dan meninggalkannya adalah cara senyap untuk mengurangkan separuh kadar penyembuhan anda.

Zink oksida adalah pilihan standard, biasanya digunakan pada 3 hingga 5 jam. Di bawah kira-kira 2 jam, penyembuhan menjadi lembap dan kualiti rangkaian terjejas. Di atas 5 jam terdapat sedikit faedah lagi, dan zink oksida yang berlebihan menyumbang kepada mekar pada permukaan siap. Saiz zarah juga penting; gred yang dirawat permukaan dan nano tersebar lebih cepat dalam kitaran bancuhan yang singkat, yang selalunya menjadi sebab sebenar sebatian menyembuhkan secara tidak sekata merentas satu kelompok.

Zink Oksida Aktif untuk Pemvulkanan Getah Zink oksida aktif menawarkan saiz zarah yang kecil dan aktiviti pemvulkanan yang tinggi. Dalam sebatian getah ia menyokong pengaktifan penawar, dan gred yang lebih halus atau dirawat permukaan boleh tersebar lebih cepat semasa kitaran bancuhan yang singkat. Lihat Produk →

Asid stearik ialah separuh kedua daripada pasangan, biasanya pada 1 hingga 3 jam. Ia melarutkan zink supaya ia boleh mengambil bahagian dalam tindak balas, dan ia berfungsi sebagai pelincir yang membantu melepaskan bahagian daripada acuan. Terlalu sedikit dan penawarnya lebih awal; terlalu banyak dan ia boleh berhijrah ke permukaan, menyebabkan lekatan yang lemah dalam perhimpunan acuan bersama atau terikat.

Asid Stearik untuk Pengkompaunan Getah Asid stearik bertindak bersama zink oksida dalam pemvulkanan getah, biasanya pada 1 hingga 3 jam, melarutkan zink dan membantu pelepasan acuan. Lebihan boleh berhijrah dan membahayakan lekatan dalam perhimpunan terikat. Lihat Produk →

Bersama-sama, kos zink oksida dan asid stearik sangat sedikit bagi setiap kilogram tetapi mempengaruhi kadar penyembuhan, ketumpatan pautan silang, rupa permukaan dan lekatan. Apabila kumpulan berkelakuan tidak konsisten, memeriksa ketepatan berat kedua-dua bahan ini biasanya lebih cepat daripada memeriksa semula polimer.

Membaca Keluk Pemvulkanan Seperti Pengurus Pengeluaran

Ujian rheometer mati bergerak menghasilkan lengkung yang memberitahu anda sama ada sebatian sedia untuk pengeluaran. Empat nombor paling penting.

• Tork minimum, atau ML, menunjukkan kelikatan sebatian tidak tervulkan. ML yang meningkat dalam kumpulan berturut-turut menunjukkan kepada masalah serakan atau pengisi.
• Tork maksimum, atau MH, mencerminkan ketumpatan pautan silang. Bandingkan MH antara kelompok untuk mengesan ralat dos dalam sistem pengawetan.
• Masa hangus, ditulis ts2, ialah berapa lama sebatian itu bertahan pada suhu ujian sebelum tork mula naik. Ini adalah had praktikal anda untuk masa tinggal tong.
• Masa penyembuhan optimum, ditulis t90, ialah apabila 90 peratus daripada kenaikan tork telah berlaku. Masa penyembuhan pengeluaran biasanya ditetapkan sedikit melebihi t90, bukan pada masa itu.

Kebergantungan suhu adalah curam. Sebagai peraturan biasa, menaikkan suhu penyembuhan sebanyak 10 darjah Celsius secara kasarnya menggandakan kadar tindak balas, itulah sebabnya acuan pada 150 darjah Celsius yang menyembuhkan dalam lapan minit boleh tamat dalam empat pada 160. Peraturan yang sama itu menerangkan mengapa tong yang panas sedikit boleh menghanguskan bahan lama sebelum kitaran tamat.

Simpan lengkung untuk setiap kompaun dalam fail yang boleh diperoleh semula. Apabila aduan tiba lapan belas bulan kemudian, nilai MH dan t90 asal adalah cara terpantas untuk membuktikan sama ada kompaun itu berubah atau proses itu berlaku.

Vulcanised, Cured, Crosslinked: Menyusun Perbendaharaan Kata

Dalam perbualan sehari-hari, tiga perkataan boleh ditukar ganti, tetapi ia membawa pemberat yang sedikit berbeza dalam dokumen teknikal.

• Pautan silang ialah istilah kimia am untuk menyambung rantai polimer. Ia terpakai kepada getah, plastik, pelekat dan gel.
• Pengawetan adalah langkah proses. Di kilang, pengawetan bermakna bahagian itu telah menghabiskan masa yang diperlukan dalam akhbar atau talian berterusan.
• Pemvulkanan ialah nama sejarah dan komersial untuk penghubung silang getah, dan ia digunakan walaupun untuk sistem peroksida dan sinaran yang tidak mengandungi sulfur.

Satu amaran mengenai perkataan: bahagian yang telah sembuh bukan bahagian yang telah sembuh secara automatik. Getah yang tidak diawet terasa lembut dan mempamerkan set mampatan yang tinggi, manakala getah asli yang terlalu diawet boleh kembali, menjadi melekit dan lemah. Kedua-dua kegagalan kelihatan seperti kesalahan material kepada pelanggan, dan kedua-duanya adalah kesilapan proses dalam realiti.

Kesilapan Yang Berlaku di Tingkat Kedai

Kebanyakan masalah pemvulkanan bukan masalah kimia. Ia adalah masalah kawalan, dan ia berulang di seluruh kilang.

1. Dengan mengandaikan akhbar berada pada suhu yang ditetapkan. Plat yang membaca 155 darjah pada pengawal boleh berada pada 140 pada permukaan selepas tempoh terbiar yang lama. Ukur rongga acuan, bukan panel.
2. Mengabaikan ketinggalan terma di bahagian tebal. Bahagian 20 mm memerlukan lebih lama daripada bahagian 2 mm pada suhu plat yang sama. Masa penyembuhan hendaklah berskala dengan segi empat sama ketebalan, bukan secara linear.
3. Menimbang pengaktif mengikut isipadu. Zink oksida dan asid stearik didos dalam jumlah yang kecil, dan penambahan berasaskan sudu berbeza sebanyak 20 peratus atau lebih antara pengendali.
4. Menggunakan semula denyar yang dipangkas. Denyar yang telah disembuhkan tidak boleh dicampur semula ke dalam kumpulan baru; ia tidak akan bersilang lagi dan akan muncul sebagai kecacatan permukaan kekal.
5. Menyimpan helaian terkompaun terlalu lama sebelum dirawat. Walaupun pada suhu bilik, kompaun yang mudah hangus hanyut, dan kumpulan yang tinggal pada hujung minggu mungkin tidak mengalir dengan cara yang sama pada hari Isnin.

Setiap satu daripada ini adalah murah untuk diperbaiki dan mahal untuk diabaikan. Tinjauan suhu mingguan dan rutin penimbang kimia kecil yang ditentukur menghapuskan kebanyakannya.

Maksud Ini untuk Peralatan dan Keputusan Membeli

Sebaik sahaja anda menerima bahawa pemvulkanan ialah tindak balas tekanan-suhu-masa, pilihan peralatan menjadi lebih mudah untuk dibenarkan. Penekan dengan suhu plat yang tidak sekata akan menghasilkan bahagian dengan keadaan penyembuhan yang berbeza merentasi acuan yang sama. Sistem dos yang tidak dapat menahan ketepatan kimia kecil akan menghasilkan kelompok yang berbeza dalam MH. Penghantar penyejuk yang berjalan terlalu pendek akan membiarkan bahagian tebal terus mengawet di luar talian, yang sama merosakkannya dengan pengawetan kurang.

Untuk profil berterusan pengiraan berubah lagi. Garis gelombang mikro dan udara panas menyembuhkan dengan menghantar extrudat melalui terowong pemanas, jadi kelajuan talian, ketebalan profil dan kereaktifan kompaun perlu dipadankan. Garis mandian garam mengendalikan bahagian tebal dan geometri kompleks yang akan melorot dalam terowong udara panas. Memilih antara mereka bergantung kepada ketebalan bahagian dan kestabilan bentuk, bukan kepada keutamaan pembekal.

Logik yang sama berlaku di hulu. Ketepatan praformer menentukan sejauh mana konsisten berat kosong, dan berat kosong menentukan seberapa konsisten rongga terisi. Prestasi penapis menentukan sama ada zarah asing bertahan ke bahagian siap. Ini bukan topik yang berasingan daripada pemvulkanan; mereka adalah syarat-syarat yang membuat jadual penawar berfungsi.

Jika anda mahukan titik permulaan untuk memetakan proses pengawetan ke perkakasan, semak imbas rangkaian peralatan pemprosesan getah penuh dan padankan kategori mesin dengan peringkat yang anda sedang bergelut.

Soalan Lazim Mengenai Getah Tervulkan

Adakah getah tervulkan sentiasa mengandungi sulfur?

Tidak. Pengawetan sulfur mendominasi untuk getah asli, SBR dan getah nitril, tetapi sistem peroksida adalah biasa untuk EPDM dan silikon, dan oksida logam seperti zink oksida dan getah kloroprena pautan silang magnesium oksida. Pengawetan sinaran tidak menggunakan bahan kimia sama sekali. Ciri yang menentukan ialah rangkaian bersilang, bukan kehadiran sulfur.

Bolehkah pemvulkanan dibatalkan?

Tidak dalam apa-apa cara yang memulihkan getah mentah asal. Memanaskan getah asli yang diawet cukup lama menyebabkan pengembalian - rangkaian rosak dan bahan menjadi melekit dan lemah - tetapi hasilnya adalah getah terdegradasi, bukan bahan mentah yang boleh digunakan. Inilah sebabnya sekerap yang diawet dikisar dan dijual sebagai pengisi dan bukannya diproses semula sebagai kompaun.

Berapa lamakah pemvulkanan mengambil masa?

Ia berkisar antara kurang satu minit hingga beberapa jam. Bahagian acuan suntikan nipis dalam sistem yang cekap boleh menyembuhkan dalam 30 hingga 60 saat pada 170 hingga 180 darjah Celsius. Blok acuan mampatan tebal mungkin memerlukan 30 minit atau lebih. Garisan penyemperitan berterusan mengimbangi panjang terowong dengan kelajuan talian dan bukannya menjalankan kitaran masa tetap.

Mengapakah getah yang tidak diawet berbau berbeza dengan getah yang diawet?

Bau kebanyakannya datang daripada bahan pengkompaunan yang meruap dan daripada produk sampingan tindak balas yang dikeluarkan semasa penyembuhan. Banyak pemecut rosak semasa tindak balas dan menjana sejumlah kecil amina atau spesies meruap lain, itulah sebabnya bahagian yang baru diawet biasanya berventilasi atau selepas diawet sebelum dibungkus.

Bagaimanakah saya boleh mengetahui sama ada bahagian telah sembuh sepenuhnya?

Kaedah yang boleh dipercayai ialah lengkung rheometer pada sebatian ditambah ujian pembengkakan pelarut pada bahagian siap. Penunjuk medan termasuk set mampatan, hanyut kekerasan selepas penuaan, dan tack permukaan. Bahagian yang terasa sedikit lembut dan mengambil set kekal selepas 24 jam di bawah pemampatan biasanya kurang sembuh, bukan kurang terisi.

Adakah kandungan sulfur yang lebih tinggi bermakna getah yang lebih kuat?

Hanya sehingga satu tahap, dan tidak seperti yang diharapkan oleh kebanyakan orang. Meningkatkan sulfur meningkatkan ketumpatan pautan silang, yang meningkatkan modulus dan mengurangkan pemanjangan. Tolaknya cukup jauh dan bahan menjadi rapuh, dengan rintangan keletihan yang lemah. Untuk bahagian dinamik, sistem separa cekap dengan sulfur yang lebih rendah dan pemecut yang lebih tinggi selalunya mengatasi sebatian sulfur tinggi konvensional.

Adakah getah tervulkan sama dengan getah silikon?

Tidak. Getah silikon ialah keluarga polimer yang berbeza, dibina di atas tulang belakang silikon-oksigen dan bukannya rantai karbon, dan ia biasanya bersilang dengan penambahan peroksida atau platinum dan bukannya sulfur. Silikon juga tervulkan dalam erti kata yang luas, tetapi julat suhu dan tingkah laku kimianya adalah berbeza sama sekali.

Apakah yang menyebabkan bahagian yang telah sembuh pulih?

Pembalikan berlaku terutamanya dalam getah asli apabila ia dipegang pada suhu pengawetan terlalu lama atau diawet pada suhu yang berlebihan. Pautan silang polysulphidic pecah dan menyusun semula menjadi struktur kitaran yang tidak menyumbang kepada rangkaian, jadi bahan menjadi lembut. Beralih kepada sistem separa cekap atau cekap, atau menurunkan suhu penawar dengan kitaran yang lebih panjang, adalah ubat standard.

Kesimpulannya: getah tervulkan bermaksud getah yang rantai polimernya telah dicantumkan secara kimia ke dalam rangkaian. Rangkaian itulah yang menukarkan gusi yang lembut, melekit, sensitif suhu kepada bahan yang membawa beban, mengelak tekanan dan memulihkan bentuknya.

Segala-galanya praktikal mengikuti daripada itu. Dos sulfur menetapkan jenis rangkaian. Pemecut menetapkan kelajuan. Zink oksida dan asid stearik menentukan sama ada tindak balas berjalan dengan cekap sama sekali. Akhbar, terowong, saluran penyejukan dan preformer memutuskan sama ada setiap bahagian dalam kumpulan mendapat rawatan yang sama. Selaraskan empat perkara tersebut dan bahan melakukan apa yang dijanjikan oleh definisi.