Wulkanizacja jest procesem obróbki chemicznej, który polega na zastosowaniu substancji chemicznych - zazwyczaj siarki - w celu zmiany właściwości fizycznych gumy. W swoim naturalnym stanie guma posiada wiele atrakcyjnych właściwości, w tym odporność na rdzę, korozję i pleśń. Jednak guma jest bardzo miękka i elastyczna, co może ograniczać jej wydajność w niektórych zastosowaniach. W związku z tym niektóre firmy produkcyjne stosują gumę wulkanizowaną, aby sprostać temu wyzwaniu.
Historia wulkanizacji
Wulkanizacja została wynaleziona przez Charlesa Goodyeara w 1839 roku. W swoim patencie Goodyear opisał proces wykorzystania substancji chemicznych do zmiany właściwości fizycznych gumy. Goodyear napisał również o zastosowaniu dodatkowych substancji chemicznych w celu przyspieszenia procesu wulkanizacji w niższych temperaturach. Te dodatkowe substancje chemiczne, znane jako przyspieszacze, często zawierają węgiel lub cynk.
Wulkanizacja - wyjaśnienie: Co powinieneś wiedzieć
Wulkanizacja zazwyczaj wiąże się z zastosowaniem siarki. Siarka, dziesiąty najbardziej obficie występujący pierwiastek we wszechświecie, zmienia właściwości fizyczne kauczuku naturalnego, jak również syntetycznego. Podczas procesu wulkanizacji, guma i siarka, wraz z innymi substancjami chemicznymi, jest podgrzewana do temperatury około 280 do 350 stopni Fahrenheita w formie pod ciśnieniem. Połączenie ciepła i substancji chemicznych zmusza gumę do zwijania się i twardnienia.
Podczas gdy siarka jest najczęstszym środkiem utwardzającym stosowanym w wulkanizacji, inne substancje chemiczne wykorzystywane w tym procesie obejmują:
- Nadtlenek
- Tlenki metali
- Acetoksysilan
- Uretan
- Niezliczone produkty i przedmioty gumowe są wulkanizowane, niektóre z nich to O-ringi, uszczelki, uszczelnienia, a nawet opony.
Wpływ wulkanizacji na gumę
ScienceDirect wyjaśnia, że wulkanizacja zmienia właściwości fizyczne gumy poprzez zmuszanie jej do zwijania się. Oczywiście, istnieją metody mechaniczne, które również mogą zmusić gumę do zwijania się. Różnica z wulkanizacją polega jednak na tym, że zachowuje ona oryginalny kształt gumy. Kiedy wulkanizacja jest wykonywana na gumie, guma kurczy się zachowując swój pierwotny kształt. Wulkanizacja zasadniczo skaluje gumę do mniejszego rozmiaru, a wszystko to bez deformacji lub zmiany jej kształtu.
Oprócz zmiany rozmiaru przy jednoczesnym zachowaniu kształtu, wulkanizacja chroni gumę przed przyszłymi odkształceniami. Po skurczeniu guma twardnieje i staje się mniej podatna na odkształcenia. Wulkanizowana guma nadal może się odkształcać pod wpływem wystarczających naprężeń, ale nie będzie się już tak łatwo deformować jak zwykła guma niewulkanizowana.
Wulkanizowana guma staje się również twardsza, co zwiększa jej wytrzymałość na rozciąganie i zmniejsza ryzyko uszkodzeń fizycznych.
Obecnie ogromnym problemem związanym z gumą wulkanizowaną jest jej wpływ na środowisko, ze względu na ograniczone możliwości jej recyklingu lub utylizacji. Wiele wyrzucanych produktów jest po prostu spalanych lub zakopywanych.
Naukowcy z Chin szukali sposobów na przezwyciężenie nieodwracalnych, trwałych struktur chemicznych powstałych w wyniku wulkanizacji. Odkryli, że CuCL2 (chlorek miedzi) może służyć jako katalizator do zmiany struktury sieci powiązań siarkowych w wulkanizowanej gumie
Inaczej niż w przypadku termoplastycznych procesów chemicznych, efekty wulkanizacji są trwałe. Po zwulkanizowaniu gumowego przedmiotu lub materiału nie można już tego odwrócić.
