Каучук и каучукови материали: каучук, ебонит, гутаперча, балата
Каучук Това е родовото наименование, под което се продава коагулационният продукт на млечния сок, секретиран от някои тропически растения. Тези растения включват бразилската хевея (Hevea brasiliensis) и сродните й видове. Около 9/10 от световното производство на каучук се добива както от диворастящи, така и от плантационни хевеи.
Плантационният каучук превъзхожда качеството си от каучук от диво отглеждане. Търговският каучук има различни имена, като най-ценният клас е «пара-каучук». Химически основната съставка на каучука е въглеводороден състав (С10З16)н. В момента изкуствен каучук се произвежда в големи количества чрез полимеризация на изопрен (С5З8). Каучукът е разтворим в бензин, бензен, въглероден дисулфид и др.
Още преди откриването на Бразилия местните индианци са имали „гумени топки“, бутилки от нечуплив материал и са използвали факли за осветление по празниците, които са горяли дълго време, но са отделяли много сажди и са имали остра миризма. Те са направени от млечно белите „сълзи“ на каучуковото дърво.
Проби от този материал под формата на каучукови сухи сладкиши са донесени у дома от френския изследовател и учен Шарл Мари де ла Кондамин през 1744 г. по време на британската военноморска блокада срещу Франция. Но каучукът придобива промишлено значение едва след като американският химик Чарлз Нелсън Гудиър през 1839 г. успява да преобразува каучук със сяра под действието на топлина от пластмаса в еластично състояние (каучук).
В резултат на процеса на вулканизиране и производство на ебонит, през 1848 г. той става основател на съвременната каучукова индустрия. През 1898 г. в Акран, Охайо е основана Goodyear Tire & Rubber Company. Дори днес той е един от най -големите производители на каучук и изделия от синтетичен каучук в света.
Преработка на каучук
В чистата си форма каучукът не се използва, а се смесва предварително с различни вещества, от които сярата играе основна роля. Получената смес се формова и вулканизира. Смесването става чрез смилане на гумата върху ролки, с постепенно добавяне на едно или друго вещество.
Съставът на каучуковата маса може да включва следните вещества:
-
каучук;
-
каучукови сурогати (регенериране — стар каучук и факти — мастни масла, вулканизирани със сяра);
-
пълнители (цинков оксид, креда, каолв и т.н.);
-
сяра;
-
ускорители на вулканизация;
-
омекотители, добавени с голям процент пълнители (парафин, церезин, асфалт и др.);
-
багрила.
В електротехниката се използва мек каучук, с високо съдържание на пълнители (до 60% и повече), но с ниско съдържание на сяра, и твърд каучук — рогов каучук, ебонит, с високо съдържание на сяра.
Каучук
Каучукът е смес от каучук и сяра, обработена при повишена температура. Изключително гъвкав, еластичен, напълно водоустойчив материал с високи изолационни свойства. Произвежда се под формата на листове с различна дебелина и се използва широко за изолиране на проводници. Отрицателните качества са ниска топлоустойчивост и маслоустойчивост.
ВулканизацияАз съм
За електрически продукти се използва изключително гореща вулканизация. Температурата на вулканизация е 160 — 170 ° С за твърд каучук и 125 — 145 ° С за мек каучук. Времето за вулканизация зависи от вида на продуктите и техния размер.
За да се ускори процесът на вулканизация в скъм сместа се добавят специални вещества от органичен и неорганичен произход — ускорители. Тези вещества включват оксиди на някои метали, както и някои сложни органични съединения. Имамускорители нe само намаляват времето за вулканизация с 4 — 6 пъти, но също така дават по -хомогенен продукт и във всички отношения най -добрите качества.
Смачкани свойства на каучука
Свойствата на каучука зависят от неговия вид, вид пълнител, количество сяра, време на вулканизация и т.н. Увеличаването на съдържанието на сяра увеличава диелектрикаелектрически постоянен ъгъл и ъгъл на загуба. От примесите саждите имат най -вредно въздействие върху електрическите свойства, а смленият кварц е най -малко вреден.
Оудсмърч относнобсъпротивлението на капацитета е средно 1014 — 1016 Ом х см… Диелелектрически константа от 2,5 до 3. Елелектрически якост за суров каучук — 24 kV / mm, за вулканизиран каучук — 38,7 kV / mm… Тангенс на загуба за вулканизиран каучук 0,005 — 0, 02. Оудсмърч тегло на чист каучук 0,93 — 0,97, каучукова смес — 1,7 — 2. Временна съпротиваотвращение NSи разтягане добра гума — 120 кг / см2, освен това при разкъсване гумата се удължава със 7 пъти.
Меката гума е предимно ни изолацията на проводници, за производство на тръби, ленти, ръкавици и пр. По време на електрически работи широко се използва изолационна лента, която е обикновена обикновена лента, покрита от едната страна с гумена адхезивна маса.
Ебонит
Нарича се още твърда гума. Най -добрите марки ебонит съдържат 75% чист каучук и 25% сяра. Някои сортове също съдържат възстановяване и пълнители. Понякога обаче се добавят пълнители, за да се променят свойствата на ебонита в желаната посока, напримерimer, за да се увеличи неговата устойчивост на топлина.
Оудсмърч относнобКапацитивна устойчивост на най -добрите класове ебонит отива до 1016 — 1017 Ом х см. Повърхностно съпротивление до 1015Ом… Повърхностното съпротивление обаче се намалява значително при продължително излагане на светлинни лъчи. За да се намали този ефект, ебонитовата повърхност трябва да бъде добре полирана.
Стареенето възниква поради освобождаването на свободна сяра от ебонита, която се комбинира с атмосферния кислород и влага, за да даде сярна киселина. За възстановяване на повърхността ,. ебонитът се промива първо с амоняк, а след това многократно с дестилирана вода.
Електрическата якост на eboint е от 8 до 10 kV / mm при дебелини от порядъка на 5 — 10 mm… Максимална якост на огъване от 400 до 1000 Килограма/ ° См2… Временна съпротивадне в ударно огъване 5 — 20 (kg x cm) / cm2… Топлоустойчивост 45 — 55 ° C.
Предприятия, произвеждащи ебонит, обикновено произвеждат няколко разновидности от него. Колкото по -ниска е степента, толкова повече каучукови заместители и пълнители съдържа. Ебонитът се използва широко в електротехниката.. Ебонитът се продава в листове, пръти и тръби.
Специалните класове ебонит включват асестонит и вулкан-азбест. Производството им е малко по -различно от производството на ебонит, а именно: тъй като азбестовите влакна са напълно смлени с валяци, каучукът се разтваря в бензин и след това се смесва с азбест и други пълнители. Такива смеси могат да съдържат много малко каучук, до 10%, в резултат на което топлоустойчивостта на тези продукти може да се повиши до 160 ° C.
Ебонитовият прах се използва за производство на пластмаси, от които се пресоват различни изолационни части.
Синтетичен изкуствен каучук
В съвременната кабелна индустрия се предпочита не естественият каучук, а неговите синтетични видове и смеси. Тези смеси придават специфични свойства на изолационния слой и обвивката на готови продукти (жила, проводници и кабели). Към смесите се добавят добавки, които ускоряват реакцията на омрежване, както и цветни пигменти и добавки, които предпазват крайния продукт от стареене.
Съществуват няколко вида синтетичен каучук — карбоксилат, полисулфид, етилен пропим и др. Електрическите свойства на синтетичния каучук са близки до тези на естествения, но механичните свойства са по -ниски.
Гутаперча
Гутаперча е продукт на коагулация на млечния сок на някои растения, растящи на островите на Малайския архипелаг.
Гутаперча съдържа 20 — 30% смоли и 70 — 80% каучук с въглеводороди, а химичният му състав е близък до естествения каучук. Но тъй като роднините не винаги си приличат, гутаперката също се държи различно от естествения каучук. При температура 50-70 ОС гутаперча той става пластмасов, но не еластичен, като каучук, и се втвърдява при излагане на студ.
Гутаперча не лекува. Той започва да омеква при 37 ° C, при 60 ° C става напълно пластичен и при 130 ° C се топи. Оудсмърч обемни съпротивление 1014 — 1016 Ом х см.
Това е един от най -старите електроизолационни материали. От 1845 г. телеграфните проводници във Великобритания са изолирани с гутаперча, вкл. за изолация на подводни линии.
Подводен телеграфен кабел 1864
През седемдесетте години на XIX век първите кабелни фабрики се появяват в чужбина и в Русия. Тези фабрики произвеждат главно изолиран проводник за телеграфа и малко от тях правят подводен телеграфен кабел, изолиран от гутаперча.
Използването на нови суровини като каучук, гутаперча и балата е подкрепено от Франц Клоут (1838 — 1910), роден в Кьолн, който става новатор и най -важният основател на каучуковата промишленост в Германия.
С гутаперча като изолационна облицовка експериментите бяха проведени и от Вернер фон Сименс, който искаше да я използва за подземни кабели. По време на тригодишни тестове от името на германското правителство се оказа, че гутаперката се разрушава от естествените агресивни вещества на земята и след кратко време губи изолационните си качества в подземните води.
Като изолатор за жилата на захранващия кабел, гутаперча продължи сравнително кратко, тъй като изолацията в студа стана твърда, а под въздействието на топлината беше мека, беше скъпа и следователно не можеше да стане идеална (виж — Какви са кабелните продукти).
Покриване на кабела с гутаперча. Гринуич, 1865-66. Живопис от R. C. Dudley
По това време вените бяха положени в тръби от желязо и олово и бяха увити с ленти от памук, лен или юта. И през 1882 г. се появява идеята да се използват тези материали за изолация. За целта са създадени импрегниращи агенти на базата на вазелин с добавка на естествени смоли за сгъстяване.
Използваната след това преса за гутаперча се превърна в хидравлична оловна преса, с помощта на която оловната облицовка се нанасяше директно върху сърцевината и нямаше нужда от използване на железни тръби.
Хастарът е защитен от корозия с битумно импрегнирана юта, която е обвита около кабела. Като механична защита бяха използвани два поцинковани железни листа, импрегнирани с битум и положени с припокриване. За пълна защита срещу корозия те отново бяха покрити с битумно импрегнирана юта.
Битумът е един от продуктите, оставили черни следи в ръцете на подземни монтажници на кабели в продължение на много десетилетия. Тъй като той, известен като „земна катран“ или „скален катран“, е добиван като „естествен асфалт“, а днес се отделя главно по време на дестилация на нефт във вакуум, той е бил използван още през 2500 г. пр. Н. Е. наречен „асфалт“ от жителите на Месопотамия за уплътненията между дъските на палубите на техните кораби. Използва се и като предшественик на линолеум за изолиране на подове от проникване на влага.
Балата
Балата — продукт, свързан с каучук и гутаперча, се добива във Венецуела. Свойствата му са близки до гутаперча и се използва като допълнение към него и към каучук.Балата съдържа повече естествени смоли от каучук и гутаперча и за разлика от каучука не се втвърдява. Използва се в големи количества като импрегниране при производството на ремъци за предаване на енергия и транспортни ленти.
Вижте също: