Guma a gumené materiály: guma, ebonit, gutaperča, balata

Guma Toto je všeobecný názov, pod ktorým sa predáva produkt koagulácie mliečnej šťavy vylučovanej niektorými tropickými rastlinami. Medzi tieto rastliny patrí hevea brazílska (Hevea brasiliensis) a jej príbuzné druhy. Asi 9/10 svetovej produkcie kaučuku pochádza z divokej aj plantážnej hevey.

Plantážna guma je kvalitnejšia ako divoká guma. Komerčná guma má rôzne názvy, pričom najcennejšou triedou je „paraguma“. Chemicky je hlavnou zložkou kaučuku uhľovodíkové zloženie (С10З16)n. V súčasnosti sa syntetický kaučuk vyrába vo veľkých množstvách polymerizáciou izoprénu (C538). Kaučuk je rozpustný v benzíne, benzéne, sírouhlíku atď.

Už pred objavením Brazílie mali domorodí Indiáni „gumené gule“, fľaše z nerozbitného materiálu a na sviatky používali na svietenie fakle, ktoré síce dlho horeli, no vydávali veľa sadzí a prenikavo zapáchali. Vyrábajú sa z mliečne bielych „slz“ kaučukovníka.

Vzorky tohto materiálu vo forme gumových suchých koláčikov priniesol domov francúzsky bádateľ a vedec Charles Marie de la Condamine v roku 1744 počas britskej námornej blokády Francúzska. Ale kaučuk získal priemyselný význam až po tom, čo sa americkému chemikovi Charlesovi Nelsonovi Goodyearovi v roku 1839 podarilo premeniť gumu so sírou pôsobením tepla z plastu do elastického stavu (guma).

V dôsledku procesu vulkanizácie a výroby ebonitu sa v roku 1848 stal zakladateľom moderného gumárenského priemyslu. V roku 1898 bola v Akrane v štáte Ohio založená spoločnosť Goodyear Tire & Rubber Company. Aj dnes je jedným z najväčších výrobcov gumy a výrobkov zo syntetickej gumy na svete.

Spracovanie gumy

Vo svojej čistej forme sa kaučuk nepoužíva, ale je vopred zmiešaný s rôznymi látkami, z ktorých hlavnú úlohu zohráva síra. Výsledná zmes sa formuje a vulkanizuje. Miešanie sa robí mletím gumy na valcoch, s postupným pridávaním jednej alebo druhej látky.

Zloženie gumovej hmoty môže zahŕňať tieto látky:

• guma;

• gumové náhrady (rekultivácia – stará guma a fakty – sírou vulkanizované mastné oleje);

• plnivá (oxid zinočnatý, krieda, kaolv atď.);

• síra;

• urýchľovače vulkanizácie;

• zmäkčovadlá pridané s veľkým percentom plnív (parafín, cerezín, asfalt atď.);

• farbivá.

V elektrotechnike sa používa mäkká guma s vysokým obsahom plnív (až 60% a viac), ale s nízkym obsahom síry a tvrdá guma - rohovinová guma, ebonit, s vysokým obsahom síry.

Guma

Kaučuk je zmes kaučuku a síry spracovaná pri zvýšenej teplote. Extrémne pružný, elastický, úplne vodeodolný materiál s vysokými izolačnými vlastnosťami.Vyrába sa vo forme plechov rôznych hrúbok a je široko používaný na izoláciu drôtov. Negatívne vlastnosti sú nízka tepelná odolnosť a odolnosť voči olejom.

Som vulkanizácia

Pre elektrotechnické výrobky sa používa extrémne horúca vulkanizácia. Teplota vulkanizácie je 160 – 170 °C pre tvrdú gumu a 125 – 145 °C pre mäkkú gumu. Doba vulkanizácie závisí od typu výrobkov a ich veľkosti.

Na urýchlenie vulkanizačného procesu sa do vulkanizačnej zmesi pridávajú špeciálne látky organického a anorganického pôvodu - urýchľovače. Tieto látky zahŕňajú oxidy niektorých kovov, ako aj niektoré zložité organické zlúčeniny. Mám urýchľovače nielen skracujú čas vulkanizácie 4-6 krát, ale poskytujú aj homogénnejší produkt a vo všetkých ohľadoch najlepšie vlastnosti.

Drvené vlastnosti gumy

Vlastnosti gumy závisia od jej druhu, typu plniva, množstva síry, času vulkanizácie atď. Zvyšovaním obsahu síry sa zväčšuje uhol dielektrickej konštanty a uhol straty. Z nečistôt majú na elektrické vlastnosti najškodlivejší vplyv sadze a najmenej škodlivý mletý kremeň.

Oudsmruch o kapacitnom odpore je v priemere 1014 — 1016 Ohm x cm… Dielektrická konštanta od 2,5 do 3. Elektrická pevnosť pre surovú gumu — 24 kV / mm, pre vulkanizovanú gumu — 38,7 kV / mm… Tangent straty pre vulkanizovanú gumu 0,025 — 0,00. hmotnosť čistej gumy 0,93 — 0,97, kaučukovej zmesi — 1,7 — 2. Dočasná odolnosť odolnosť NSand natiahnutie dobrá guma — 120 kg / cm2, navyše pri pretrhnutí sa guma 7x predĺži .

Mäkká guma je hlavne izolácia drôtov, na výrobu rúr, pások, rukavíc atď.Pri elektroinštalačných prácach sa široko používa izolačná páska, čo je jednoduchá obyčajná páska pokrytá z jednej strany gumovou lepiacou hmotou.

Ebonit

Tiež sa nazýva tvrdá guma. Najlepšie značky ebonitu obsahujú 75% čistej gumy a 25% síry. Niektoré odrody obsahujú aj regeneráciu a plnivá. Niekedy sa však pridávajú plnivá na zmenu vlastností ebonitu v požadovanom smere, napríklad imer na zvýšenie jeho tepelnej odolnosti.

Oudsmruch o bKapacitný odpor najlepších druhov ebonitu dosahuje až 1016 — 1017 Ohm x cm Povrchový odpor až 1015 Ohm... Pri dlhšom vystavení svetelným lúčom sa však povrchový odpor výrazne znižuje. Na zníženie tohto efektu by mal byť ebonitový povrch dobre vyleštený.

K starnutiu dochádza v dôsledku uvoľňovania voľnej síry z ebonitu, ktorá sa spája so vzdušným kyslíkom a vlhkosťou za vzniku kyseliny sírovej. Na obnovenie povrchu. ebonit sa premyje najskôr amoniakom a potom opakovane destilovanou vodou.

Elektrická pevnosť ebointu je od 8 do 10 kV / mm pri hrúbkach rádovo 5 - 10 mm ... Maximálna pevnosť v ohybe od 400 do 1 000 kg / ° Cm2 ... Dočasná odolnosť v nárazovom ohybe 5 - 20 (kg x cm) / cm2 … Tepelná odolnosť 45 – 55 °C.

Podniky vyrábajúce ebonit zvyčajne vyrábajú niekoľko jeho odrôd. Čím je trieda nižšia, tým viac gumových náhrad a plnív obsahuje. Ebonit je široko používaný v elektrotechnike. Ebonit sa predáva v doskách, tyčiach a rúrach.

Medzi špeciálne druhy ebonitu patrí acestonit a sopečný azbest.Ich výroba sa mierne líši od výroby ebonitu, a to: keďže azbestové vlákna sú úplne rozomleté ​​valcami, kaučuk sa rozpustí v benzíne a potom sa zmieša s azbestom a inými plnivami. Takéto zmesi môžu obsahovať veľmi málo gumy, až do 10%, v dôsledku čoho sa tepelná odolnosť týchto výrobkov môže zvýšiť až na 160 ° C.

Ebonitový prášok sa používa na výrobu plastov, z ktorých sa lisujú rôzne izolačné diely.

Umelá syntetická guma

V modernom káblovom priemysle sa neuprednostňuje prírodný kaučuk, ale jeho syntetické typy a zmesi. Tieto zmesi dávajú špecifické vlastnosti izolačnej vrstve a plášti hotových výrobkov (drôty, drôty a káble). Do zmesí sa pridávajú prísady, ktoré urýchľujú sieťovaciu reakciu, ako aj farebné pigmenty a prísady, ktoré chránia konečný produkt pred starnutím.

Existuje niekoľko druhov syntetického kaučuku — karboxylát, polysulfid, etylén propim atď. Elektrické vlastnosti syntetického kaučuku sú blízke prírodným kaučukom, ale mechanické vlastnosti sú nižšie.

Gutaperča

Gutaperča je produktom koagulácie mliečnej šťavy niektorých rastlín rastúcich na ostrovoch Malajského súostrovia.

Gutaperča obsahuje 20-30% živíc a 70-80% kaučuku s uhľovodíkmi a svojím chemickým zložením sa blíži prírodnému kaučuku. Ale keďže príbuzní nie sú vždy rovnakí, aj gutaperča sa správa inak ako prírodný kaučuk. Pri teplote 50-70 OC sa gutaperča stáva plastickou, ale nie elastickou ako guma a chladom stvrdne.

Gutaperča nelieči. Začína mäknúť pri 37 ° C, pri 60 ° C sa stáva úplne plastickým a pri 130 ° C sa topí. Oudsmruch objemový odpor 1014 — 1016 Ohm x cm.

Je to jeden z najstarších elektroizolačných materiálov. Od roku 1845 sa telegrafné drôty vo Veľkej Británii izolujú gutaperčou, vr. na izoláciu podvodných vedení.

Podvodný telegrafný kábel z roku 1864

V sedemdesiatych rokoch XIX storočia sa prvé káblové továrne objavili v zahraničí av Rusku. Tieto továrne vyrábajú hlavne izolované drôty pre telegrafy a niekoľko z nich vyrába podmorské telegrafné káble s gutaperčou.

Využívanie nových surovín ako kaučuk, gutaperča a balata podporoval Franz Klout (1838 - 1910), narodený v Kolíne nad Rýnom, ktorý sa stal inovátorom a najvýznamnejším zakladateľom gumárenského priemyslu v Nemecku.

Experimenty s gutaperčou ako izolačnou výstelkou robil aj Werner von Siemens, ktorý ju chcel použiť na podzemné káble. Počas troch rokov testov v mene nemeckej vlády sa ukázalo, že gutaperča je zničená prírodnými agresívnymi látkami zeme a po krátkom čase stráca svoje izolačné vlastnosti v podzemnej vode.

Gutaperča ako izolant jadra napájacieho kábla vydržala relatívne krátko, keďže izolácia vplyvom tepla stvrdla a vplyvom tepla zmäkla, bola drahá, a preto ju nebolo možné urobiť ideálne (pozri — Čo sú káblové produkty).

Pokrytie šnúry gutaperčou. Greenwich, 1865-66. Obraz R. C. Dudleyho

V tom čase sa žily ukladali do rúrok zo železa a olova a ovíjali sa pásikmi bavlny, ľanu alebo juty. A v roku 1882 sa objavil nápad použiť tieto materiály na izoláciu. Na tento účel boli vytvorené impregnačné prostriedky na báze vazelíny s prídavkom prírodných zahusťovacích živíc.

Z gutaperčového lisu sa potom stal hydraulický olovený lis, pomocou ktorého sa olovená výstelka nanášala priamo na jadro a nebolo potrebné používať železné rúry.

Plášť je chránený pred koróziou bitúmenom impregnovanou jutou, ktorá je omotaná okolo kábla. Ako mechanická ochrana boli použité dva pozinkované plechy impregnované bitúmenom a položené na prekrytie. Pre úplnú ochranu proti korózii boli opäť pokryté bitúmenom impregnovanou jutou.

Bitúmen je jedným z produktov, ktorý po mnoho desaťročí zanecháva čierne stopy na rukách inštalatérov podzemných káblov. Pretože sa známy ako „zemný decht“ alebo „kamenný decht“ ťažil ako „prírodný asfalt“ a dnes sa uvoľňuje najmä pri vákuovej destilácii ropy, používal sa už v roku 2500 pred Kristom pod názvom „asfalt“. obyvatelia Mezopotámie za pečate medzi doskami paluby ich lodí. Používa sa tiež ako prekurzor linolea na izoláciu podláh pred prenikaním vlhkosti.

Balík

Balata, produkt súvisiaci s kaučukom a gutaperčou, sa ťaží vo Venezuele. Svojimi vlastnosťami sa blíži gutaperči a používa sa ako prídavok k nej a ku gume.Balík obsahuje viac prírodných živíc ako guma a gutaperča a na rozdiel od gumy netvrdne. Vo veľkých množstvách sa používa ako impregnácia pri výrobe hnacích remeňov a dopravných pásov.

Pozri tiež:

Drôty a káble s gumovou izoláciou: typy, výhody a nevýhody, materiály, technológia výroby