Wulkanizacja - Polski Serwis Naukowy

Prasa formująca w procesie wulkanizacji

Wulkanizacja – chemiczny proces sieciowania cząsteczek polimeru prowadzący do otrzymania gumy.

Wulkanizacja tradycyjnych rodzajów elastomerów

Wulkanizacja tradycyjnych rodzajów elastomerów – zwanych kauczukami – opiera się na addycji siarki rombowej do podwójnych wiązań chemicznych węgiel-węgiel występujących zarówno w naturalnych, jak i syntetycznych kauczukach. W wyniku tej reakcji tworzą się wiązania chemiczne C-Sx-C, gdzie x=1-3.

Kalander (z gr., franc. calandre) – urządzenie o obrotowych walcach służące do nadawania połysku i wygładzania papieru, folii z tworzywa oraz tkanin lub też wytłaczania na nich wzorów.

Guma to bardzo rozciągliwy materiał, elastomer chemicznie zbudowany z alifatycznych łańcuchów polimerowych ( np. poliolefin), które są w stosunkowo niewielkim stopniu usieciowane w procesie wulkanizacji. W przemyśle, terminem "guma" obejmuje się czasami w uproszczeniu wszystkie rodzaje stałych elastomerów. Gumę stosuje się jako materiał na uszczelki, elastyczne przewody i opony.

Wulkanizację tę przeprowadza się zazwyczaj, mieszając rozdrobnioną siarkę rombową z kauczukiem, a otrzymaną pastę nanosi się na specjalne bębny zwane kalandrami, gdzie w temperaturze ok. 150 °C następuje wcześniej wspomniania reakcja sieciowania. Zależnie od warunków wulkanizacji, rodzaju użytego kauczuku i proporcji siarki do kauczuku można uzyskiwać twardsze lub bardziej miękkie rodzaje gumy. Im większa gęstość sieciowania kauczuku, tym mniej elastyczna (twardsza) i wolniej ścierająca się guma.

Sieciowanie - proces prowadzący do powstania trójwymiarowej sieci nadcząsteczkowej, na skutek powstawania mostków między różnymi cząsteczkami chemicznymi.

Nadtlenki – grupa związków chemicznych posiadających w swojej budowie tzw. układ nadtlenkowy —O—O—. Mogą być to zarówno związki nieorganiczne (np. nadtlenek wodoru, nadtlenek sodu), jak i organiczne (np. nadtlenek benzoilu).

Wulkanizacja innych rodzajów elastomerów

Wulkanizację mniej tradycyjnych rodzajów elastomerów (np. silikonów) przeprowadza się w podobny sposób, ale z użyciem innych środków sieciujących (np. nadtlenki). Czasami do sieciowania tradycyjnych rodzajów kauczuku również stosuje się inne rodzaje środków sieciujących, po to aby zmienić lub poprawić własności uzyskiwanych elastomerów. W zasadzie do wulkanizacji tradycyjnego kauczuku można użyć każdego związku posiadającego dwie grupy funkcyjne zdolne do addycji do wiązań C=C.

Elastomery – to polimerowe tworzywa sztuczne lub naturalne, które cechuje zdolność do odwracalnej deformacji pod wpływem działania sił mechanicznych, z zachowaniem ciągłości ich struktury. Elastomery to szersza grupa materiałów niż gumy, które stanowią tylko jedną z klas elastomerów.

Silikony (l. poj. silikon, ang. silicone) – syntetyczne polimery krzemoorganiczne o strukturze siloksanów, w których wszystkie atomy krzemu podstawione są grupami alkilowymi (najczęściej metylowymi lub etylowymi) lub arylowymi (najczęściej fenylowymi). W zależności od warunków produkcji otrzymuje się je w postaci olejów bądź żywic silikonowych, a także elastomerów. Silikony mają jeszcze większą odporność chemiczną i termiczną od siloksanów, w których atomy krzemu połączone są z atomami wodoru.

Wulkanizacja innych materiałów

Proces wulkanizacji, oprócz produkcji gumy, jest też stosowany do sklejania z sobą dwóch lub więcej ich rodzajów (np. w trakcie produkcji opon), powlekania gumą tkanin i tworzyw, oraz naprawiania i regenerowania opon.

W tym ostatnim przypadku proces ten polega na zerwaniu warstwy zużytego bieżnika ze starej opony i przyklejenie w procesie wulkanizacji warstwy nowego bieżnika. Bieżniki do wulkanizacji posiadają na zewnątrz warstwę dobrze usieciowanej gumy, a od strony wewnętrznej celowo niedosieciowaną warstwę kauczuku, zmieszanego z środkiem sieciującym, który zaczyna działać w podwyższonej temperaturze.

Opona pneumatyczna – zewnętrzna część koła o przekroju otwartym, nakładana na felgę lub obręcz. Jest odpowiedzialna za kontakt pojazdu z podłożem, przenoszenie napędu oraz podstawową amortyzację w czasie jazdy.

Polimery (gr. polymeres - wieloczęściowy, zbudowany z wielu części) – substancje chemiczne o bardzo dużej masie cząsteczkowej, które składają się z wielokrotnie powtórzonych jednostek zwanych merami.