Guma in gumijasti materiali: guma, ebonit, gutaperča, balata

Guma To je generično ime, pod katerim se prodaja koagulacijski produkt mlečnega soka, ki ga izločajo nekatere tropske rastline. Te rastline vključujejo brazilsko heveo (Hevea brasiliensis) in njej sorodne vrste. Približno 9/10 svetovne proizvodnje kavčuka prihaja iz divjih in plantažnih hevej.

Plantažni kavčuk je po kakovosti boljši od divjega kavčuka. Komercialna guma ima različna imena, najbolj dragocena pa je "para-guma". Kemično je glavna sestavina gume ogljikovodikova sestava (С10З16)n. Trenutno se sintetični kavčuk v velikih količinah proizvaja s polimerizacijo izoprena (C538). Kavčuk je topen v bencinu, benzenu, ogljikovem disulfidu itd.

Že pred odkritjem Brazilije so staroselci Indijanci imeli »gumijaste žoge«, steklenice iz nezlomljivega materiala, za razsvetljavo ob praznikih pa so uporabljali bakle, ki so gorele dolgo, a so oddajale veliko saj in so imele oster vonj. Narejene so iz mlečno belih "solz" kavčukovca.

Vzorce tega materiala v obliki gumijastih suhih pogač je domov prinesel francoski raziskovalec in znanstvenik Charles Marie de la Condamine leta 1744 med britansko pomorsko blokado Francije. Industrijski pomen pa je guma pridobila šele po tem, ko je ameriškemu kemiku Charlesu Nelsonu Goodyearu leta 1839 uspelo gumo z žveplom pod vplivom toplote pretvoriti iz plastičnega v elastično stanje (gumo).

Zaradi procesa vulkanizacije in proizvodnje ebonita je leta 1848 postal začetnik moderne gumarske industrije. Leta 1898 je bilo v Akranu v Ohiu ustanovljeno podjetje Goodyear Tire & Rubber Company. Še danes je eden največjih proizvajalcev gume in izdelkov iz sintetičnega kavčuka na svetu.

Predelava gume

V svoji čisti obliki se guma ne uporablja, ampak je predhodno zmešana z različnimi snovmi, med katerimi ima glavno vlogo žveplo. Nastala mešanica se oblikuje in vulkanizira. Mešanje poteka z mletjem gume na valjih, s postopnim dodajanjem ene ali druge snovi.

Sestava gumijaste mase lahko vključuje naslednje snovi:

• guma;

• nadomestki kavčuka (pridobivanje — stara guma in dejstva — z žveplom vulkanizirana maščobna olja);

• polnila (cinkov oksid, kreda, kaolv itd.);

• žveplo;

• pospeševalci vulkanizacije;

• mehčalci, dodani z velikim odstotkom polnil (parafin, cerezin, asfalt itd.);

• barvila.

V elektrotehniki se uporablja mehka guma z visoko vsebnostjo polnil (do 60% in več), vendar z nizko vsebnostjo žvepla, in trda guma - rožna guma, ebonit, z visoko vsebnostjo žvepla.

Guma

Kavčuk je mešanica kavčuka in žvepla, obdelana pri povišani temperaturi. Izjemno fleksibilen, elastičen, popolnoma vodoodporen material z visokimi izolacijskimi lastnostmi.Proizvaja se v obliki listov različnih debelin in se pogosto uporablja za izolacijo žic. Negativne lastnosti so nizka toplotna odpornost in odpornost na olje.

Vulkanizerstvo Sem

Za električne izdelke se uporablja izjemno vroča vulkanizacija. Temperatura vulkanizacije je 160-170 ° C za trdo gumo in 125-145 ° C za mehko gumo. Čas vulkanizacije je odvisen od vrste izdelkov in njihove velikosti.

Da bi pospešili proces vulkanizacije, mešanici pene dodamo posebne snovi organskega in anorganskega izvora - pospeševalce. Te snovi vključujejo okside nekaterih kovin, pa tudi nekatere kompleksne organske spojine. Imam pospeševalnike, ki ne samo skrajšajo čas vulkanizacije za 4-6 krat, ampak tudi dajejo bolj homogen izdelek in v vseh pogledih najboljše kakovosti.

Zdrobljene lastnosti gume

Lastnosti gume so odvisne od njene vrste, vrste polnila, količine žvepla, časa vulkanizacije itd. Povečanje vsebnosti žvepla poveča kot dielektrične konstante in kot izgube. Od primesi na električne lastnosti najbolj škodljivo vplivajo saje, najmanj pa mleti kremen.

Oudsmruch aboutbkapacitivna upornost je v povprečju 1014 - 1016 Ohm x cm ... Dielektrična konstanta od 2,5 do 3. Električna trdnost za surovo gumo - 24 kV / mm, za vulkanizirano gumo - 38,7 kV / mm ... Tangens izgube za vulkanizirano gumo 0,005 - 0,02. teža čiste gume 0,93 - 0,97, mešanica gume - 1,7 - 2. Začasna upornost odpornosti NSin raztezanje dobre gume - 120 kg / cm2, poleg tega se pri trganju guma podaljša za 7-krat .

Mehka guma je predvsem izolacija žic, za proizvodnjo cevi, trakov, rokavic itd.Pri električnih delih se pogosto uporablja izolacijski trak, ki je preprost navaden trak, na eni strani prekrit z gumijasto lepilno maso.

Ebonit

Imenuje se tudi trda guma. Najboljše znamke ebonita vsebujejo 75 % čiste gume in 25 % žvepla. Nekatere sorte vsebujejo tudi predelavo in polnila. Včasih pa se dodajo polnila, da spremenijo lastnosti ebonita v želeno smer, na primer imer, da povečajo njegovo toplotno odpornost.

Oudsmruch o bKapacitivni upor najboljših vrst ebonita sega do 1016 — 1017 Ohm x cm Površinski upor do 1015 Ohm ... Vendar pa se površinski upor znatno zmanjša pri dolgotrajni izpostavljenosti svetlobnim žarkom. Da bi zmanjšali ta učinek, je treba površino ebonita dobro polirati.

Staranje nastane zaradi sproščanja prostega žvepla iz ebonita, ki se z atmosferskim kisikom in vlago poveže v žveplovo kislino. Za obnovitev površine. ebonit najprej speremo z amoniakom in nato večkrat z destilirano vodo.

Električna trdnost eboint je od 8 do 10 kV / mm pri debelinah reda 5 - 10 mm ... Največja upogibna trdnost od 400 do 1000 kilogramov / ° Cm2 ... Začasna odpornost pri udarnem upogibanju 5 - 20 (kg x cm) / cm2 … Toplotna odpornost 45 - 55 ° C.

Podjetja, ki proizvajajo ebonit, običajno proizvajajo več njegovih vrst. Nižji kot je razred, več gumijastih nadomestkov in polnil vsebuje. Ebonit se pogosto uporablja v elektrotehniki. Ebonit se prodaja v ploščah, palicah in ceveh.

Posebne vrste ebonita vključujejo acestonit in vulkanski azbest.Njihova izdelava se nekoliko razlikuje od izdelave ebonita, in sicer: ker azbestna vlakna v celoti zmeljejo z valji, se guma raztopi v bencinu in nato zmeša z azbestom in drugimi polnili. Takšne mešanice lahko vsebujejo zelo malo gume, do 10%, zaradi česar se lahko toplotna odpornost teh izdelkov poveča do 160 ° C.

Ebonitni prah se uporablja za izdelavo umetnih mas, iz katerih se stiskajo različni izolacijski deli.

Sintetična umetna guma

V sodobni kabelski industriji ni prednostna naravna guma, temveč njene sintetične vrste in mešanice. Te mešanice dajejo posebne lastnosti izolacijskemu sloju in plašču končnih izdelkov (žice, žice in kabli). Mešanicam so dodani dodatki, ki pospešijo reakcijo zamreženja, ter barvni pigmenti in dodatki, ki ščitijo končni izdelek pred staranjem.

Obstaja več vrst sintetičnega kavčuka - karboksilatni, polisulfidni, etilen propim itd. Električne lastnosti sintetičnega kavčuka so podobne lastnostim naravnega kavčuka, vendar so mehanske lastnosti nižje.

Gutaperča

Gutaperča je produkt koagulacije mlečnega soka nekaterih rastlin, ki rastejo na otokih Malajskega arhipelaga.

Gutaperča vsebuje 20-30% smol in 70-80% gume z ogljikovodiki, po kemični sestavi pa je blizu naravnega kavčuka. A ker si sorodniki niso vedno enaki, se tudi gutaperča obnaša drugače kot naravni kavčuk. Pri temperaturi 50-70 OC gutaperča postane plastična, vendar ne elastična, kot je guma, in se strdi, ko je izpostavljena mrazu.

Gutaperča se ne celi. Pri 37 °C se začne mehčati, pri 60 °C postane popolnoma plastičen in pri 130 °C se stopi. Oudsmruch volumetrični upor 1014 — 1016 Ohm x cm.

Je eden najstarejših elektroizolacijskih materialov. Od leta 1845 so bile telegrafske žice v Veliki Britaniji izolirane z gutaperčo, vklj. za izolacijo podvodnih vodov.

Podvodni telegrafski kabel 1864

V sedemdesetih letih XIX stoletja so se pojavile prve tovarne kablov v tujini in v Rusiji. Te tovarne v glavnem izdelujejo izolirano žico za telegraf, nekatere pa izdelujejo podmorski telegrafski kabel z gutaperčno izolacijo.

Za uporabo novih surovin, kot so guma, gutaperča in balata, se je zavzemal Franz Klout (1838 - 1910), rojen v Kölnu, ki je postal inovator in najpomembnejši začetnik gumarske industrije v Nemčiji.

Poskuse z gutaperčo kot izolacijsko oblogo je izvajal tudi Werner von Siemens, ki jo je želel uporabiti za podzemne kable. V treh letih testiranj v imenu nemške vlade se je izkazalo, da gutaperčo uničijo naravne agresivne snovi zemlje in po kratkem času v podzemni vodi izgubi svoje izolacijske lastnosti.

Kot izolator za jedro električnega kabla je gutaperča zdržala razmeroma kratko, saj je izolacija na mrazu postala trda, pod vplivom toplote pa mehka, bila je draga in je zato ni bilo mogoče narediti idealne (glej — Kaj so kabelski izdelki).

Prekrivanje vrvice z gutaperčo. Greenwich, 1865-66. Slika R. C. Dudleyja

Takrat so bile žile položene v cevi iz železa in svinca ter ovite s trakovi iz bombaža, lanu ali jute. In leta 1882 se je pojavila ideja o uporabi teh materialov za izolacijo. V ta namen so bila ustvarjena sredstva za impregniranje na osnovi vazelina z dodatkom naravnih smol za zgoščevanje.

Nato uporabljena gutaperčna stiskalnica je postala hidravlična svinčena stiskalnica, s katero se je svinčena obloga nanašala neposredno na jedro in ni bilo treba uporabljati železnih cevi.

Plašč je proti koroziji zaščiten z juto, impregnirano z bitumnom, ki je ovita okoli kabla. Kot mehanska zaščita sta bili uporabljeni dve pocinkani pločevini, impregnirani z bitumnom in položeni prekrivki. Za popolno zaščito pred korozijo so jih ponovno prekrili z juto, impregnirano z bitumnom.

Bitumen je eden izmed produktov, ki že dolga desetletja pušča črne sledi na rokah podzemnih kablovcev. Ker so ga, poznanega kot »zemeljski katran« ali »kamniti katran«, pridobivali kot »naravni asfalt«, danes pa se večinoma sprošča med vakuumsko destilacijo nafte, so ga uporabljali že leta 2500 pr. n. št. in ga imenovali »asfalt«. prebivalci Mezopotamije za pečate med deskami palub svojih ladij. Uporablja se tudi kot predhodnik linoleja za izolacijo tal pred vdorom vlage.

Bala

Balata, izdelek, povezan z gumo in gutaperčo, se pridobiva v Venezueli. Po lastnostih je blizu gutaperči in se uporablja kot dodatek k njej in gumi.Bala vsebuje več naravnih smol kot guma in gutaperča in se za razliko od gume ne strdi. V velikih količinah se uporablja kot impregnacija pri proizvodnji jermenov za prenos moči in transportnih trakov.

Poglej tudi:

Žice in kabli z gumijasto izolacijo: vrste, prednosti in slabosti, materiali, proizvodna tehnologija