Str. Virtutii nr. 25 A - BucurestiTel: 021 430 03 48

Vulcanizarea cauciucului


Vulcanizarea este operatia absolut specifica si caracteristica industriei cauciucului. De buna ei conducere depinde în mod hotarâtor însusirile obiectelor din cauciuc.

În ultimul timp capata din ce în ce mai larga întrebuintare, în lucrarile stiintifice, noi termeni, ca reticulare, structurare etc., prin care se încearca înlocuirea partiala, daca nu totala a cuvântului propus de Goodyear, inventatorul vulcanizarii cu sulf.

Înca înainte de descoperirea vulcanizarii cu sulf se cunosteau si se aplicau în practica diverse alte metode, folosindu-se ca agenti de reticulare oxidanti (acid azotic, saruri etc.), oxizi metalici, amine etc. Desi de mai bine de un secol studiile teoretice si încercarile practice legate de fenomenul si practica vulcanizarii nu au încetat nici un moment, totusi vulcanizarea cu sulf si derivatii de sulf a ramas principala metoda de vulcanizare a cauciucului natural sau sintetic.

S-au cautat si s-au propus tot felul de explicatii ale fenomenului de vulcanizare. Astazi este adoptata în unanimitate teoria "puntilor". Este vorba despre crearea unor punti de legatura între macromoleculele elastomerilor, prin intermediul atomilor de sulf, de oxigen, azot, metal etc.

Factorii care influenteaza calitatile vulcanizatelor sunt:

- natura si cantitatea agentului de vulcanizare;

- natura si cantitatile de acceleratori;

- natura si cantitatea ingredientelor active, semiactive si chiar inactive;

- natura elastomerului;

- modul de prelucrare;

- temperatura de lucru, presiunea si durata cât materialul este supus la temperatura si presiune;

- forma si dimensiunile obiectului supus vulcanizarii;

- forma, marimea si constructia utilajelor, respectiv matritelor;

- mediul si metoda de încalzire.

Continutul în sulf, finetea si puritatea lui sau a altor agenti de vulcanizare influenteaza direct mersul reactiei de vulcanizare. Astfel, în amestecurile de cauciuc natural sulful se foloseste în proportie de 2-3%, în timp ce la unele cauciucuri sintetice este de ajuns un adaos de 1-1,5% sulf; la altele, nici nu este necesar. Un adaos de 30-40 % sulf conduce la vulcanizate rigide - asa-numitul "cauciuc tare" sau ebonita.

Acceleratorii reactiei de vulcanizare sunt, de regula, combinatii organice complexe, cu formula bine definita. Ei se introduc în amestecuri în cantitati reduse (0,1-1%); în rare cazuri cantitatea de acceleratori depaseste 2-3% fata de elastomer.

Temperatura este unul din factorii primordiali care trebuie precizati la stabilirea ciclului de vulcanizare. Astfel, sunt amestecuri care în functie de cantitatea de sulf si de acceleratori se vulcanizeaza la temperaturi de 120-130ºC, în timp ce altele necesita 150-160ºC si chiar mai mult. De exemplu, reticularea cauciucurilor etilen-propilenice are loc la temperaturi de peste 165ºC.

Presiunea aplicata pe suprafata vulcanizatelor este de mare importanta pentru obtinerea articolelor compacte. Ea variaza de la 1-2 la 10-20 kg/cm³ si chiar mai mult.

Un alt factor primordial în efectuarea vulcanizarii este timpul sau durata cât piesa este mentinuta la temperatura si presiunea de regim. Durata poate varia de la câteva zeci de secunde la câteva zeci de minute si chiar ore în sir.

Mersul vulcanizarii în timp - numit ciclu de vulcanizare - decurge, de regula, astfel:

la început se porneste cu o temperatura si o presiune redusa. Dupa câteva secunde (sau minute), în functie de grosimea obiectului supus vulcanizarii, se ridica presiunea si temperatura si eventual se respira, adica se deschide presa pentru evacuarea gazelor formate. Dupa aducerea temperaturii la valoarea prescrisa urmeaza vulcanizarea propriu-zisa, care poate dura de la câteva minute la câteva zeci de ore. La sfârsit temperatura se reduce, mai repede sau mai încet, în functie de obiectul si natura amestecului.

Un rol important în realizarea vulcanizarii îl au utilajul si dispozitivele folosite în acest scop. Astfel, folosirea unor matrite subtiri conduce la un transfer caloric rapid, dupa cum utilizarea aluminiului, mai bun conducator de caldura, contribuie de asemenea la micsorarea ciclului de vulcanizare.

Procesul de vulcanizare prezinta trei stadii bine determinate, si anume:

- stadiul în care caracteristicile vulcanizatului corespund scopului propus si care formeaza platoul sau optimul de vulcanizare;

- stadiul premergator în care legaturile dintre macromolecule sunt în numar redus si în care, deci, materialul este subvulcanizat;

- stadiul în care, optimul de vulcanizare fiind depasit, se obtin vulcanizate cu caracteristici mai slabe datorita fenomenului de supravulcanizare ce are loc.

La vulcanizarea articolelor groase, masive se pot întâlni la aceeasi piesa toate cele trei stadii. Pentru evitarea acestei situatii nedorite se aleg amestecuri cu un platou de vulcanizare cât mai larg, astfel încât în timpul suficient de lung necesar patrunderii caldurii în interior si vulcanizarii miezului piesei, suprafata acesteia sa nu depaseasca limitele vulcanizarii optime.

Un fenomen interesant se poate întâmpla la vulcanizarea articolelor groase confectionate din amestecuri cu mult sulf (de exemplu, în cazul ebonitei): reactia de vulcanizare se poate desfasura, ducând la "arderea" (supravulcanizarea) si chiar la degradarea completa (eventual aprinderea) a piesei respective. Pentru prevenirea acestor fenomene, durata vulcanizarii, ca si modul de lucru trebuie judicios alese.

Vulcanizarea se poate face în matrite închise si strânse cu ajutorul unor prese hidraulice sau în autoclave încalzite cu abur, direct sau indirect, precum si în prese-auto-clave sau cu ajutorul unor masini speciale.

Exista si alte sisteme si utilaje de vulcanizare: cu radiatii infrarosii, cu radiatii gama, în baie de saruri sau cu aliaje topite, etuve pentru vulcanizarea la rece cu protoclorura de sulf.

Cea mai importanta reactie a cauciucului este reactia cu sulful (vulcanizarea). Descoperirea acestei reactii a constituit o adevarata revolutie în industria cauciucului, contribuind prin efectele sale la cresterea consumului de cauciuc de circa 10000 de ori în 100 de ani.