Вулканизация резины: процесс, метод, температуна, технология

Понятие о вулканизации

Вулканизация – это химический процесс, в ходе которого, сырой каучук, улучшая свойства материала в прочности и упругости, становится резиной. По сути, каучук может применяться, как специальный клей, для заделывания прокола в камере или покрышке. Процессы вулканизации резины бывают такими:

Метод горячей вулканизации

электрическая;
серная;
горячая;
холодная.

Свойства материала

От вида примененного реагента во многом зависят эксплуатационные свойства полученной вулканизированной резины и изделий из нее. К таким характеристикам относят устойчивость к пребыванию в агрессивных средах, скорость деформирования при сжатии или повышении температуры, сопротивляемость термоокислительным реакциям.

Возникающие связи необратимо ограничивают подвижность молекул под механическим воздействием, одновременно сохраняя высокую эластичность материала со способностью к пластическим деформациям. Структура и численность этих связей определяется методом вулканизации резины и использованными для нее химическими агентами.

Процесс протекает не монотонно, и отдельные показатели вулканизируемой смеси в своем изменении достигают своего минимума и максимума в разное время. Наиболее подходящее соотношение физико-механических характеристик получаемого эластомера называется оптимумом.

Вулканизируемый состав, помимо каучука и химических агентов, включает ряд дополнительных веществ, способствующих производству резин с заданными эксплуатационными свойствами. По назначению их делят на ускорители (активаторы), наполнители, мягчители (пластификаторы) и противостарители (антиокислители). Ускорители (чаще всего это оксид цинка) облегчают химическое взаимодействие всех ингредиентов резиновой смеси, способствуют сокращению расхода сырья, времени на его переработку, улучшают свойства вулканизаторов.

Наполнители, такие как мел, каолин, сажа, повышают механическую прочность, сопротивление износу, истиранию и другие физические характеристики эластомера. Пополняя объем исходного сырья, они тем самым уменьшают расход каучука и понижают себестоимость получаемого продукта. Мягчители добавляют для повышения технологичности обработки резиновых смесей, снижения их вязкости и увеличения объема наполнителей.

Также пластификаторы способны повышать динамическую выносливость эластомеров, стойкость к истиранию. Стабилизирующие процесс антиокислители вводятся в состав смеси, чтобы предупредить «старение» каучука. Разные комбинации этих веществ применяют при разработке специальных рецептур сырой резины для прогнозирования и корректировки процесса вулканизации.

Виды резины

Резина один из немногих материалов, имеющих различную твердость. В зависимости от процентного содержания серы она бывает:

мягкая – содержит до 3% серы;
полу твердая – от 4 до 30% серы;
твердая – более 30%.

Мягкая резина Твердая резина

Полутвердая резина

Каучук, является природным материалом, и как правило продукция изготовленная из натуральных составляющих, получается наиболее качественной и долговечной. Поэтому комплектующие для велосипедных и автомобильных колес, изготавливается из мягкой резины, в основе которой каучук.

Электрическая вулканизация резины

В целом вулканизация бывает холодной и горячей. Процесс электрической вулканизации относится к горячему способу. В качестве нагревателя в домашних условиях, используется электроплита с керамическим нагревателем, также подойдет строительный фен или обычный утюг. Оптимальная температура для данного способа 145Со. Для определения температуры, можно также воспользоваться подручными средствами, например, если лист бумаги начал обугливаться, значит, температура достигла необходимых показателей.

Электрическая вулканизация резины

Существуют также специальные струбцины с элементом нагрева. Такие устройства могут работать от бытовой сети 220В, от автомобильного аккумулятора, через розетку прикуривателя и от собственной батареи. Все зависит от исполнения каждого прибора. Данные струбцины просты в использовании, необходимо приложить латку из резины к камере, зажать и включить в сеть.

Различия пластырей по типам шин

Современные производители предлагают шины радиального и диагонального типа. Ремонт проколов радиальных и диагональных шин имеет значительные отличия, по этой причине важно использовать подходящие расходные материалы.

Радиальные пластыри

Конструктивные свойства расходника данного типа полностью соответствуют радиальным шинам. Такие изделия призваны испытывать нагрузку начиная от края и до середины боковой дорожки. Они обеспечивают надежную, долговечную службу колеса независимо от места повреждения. Различают пластыри:

стандартные — могут использоваться для восстановления в любой части колеса, изготавливаются преимущественно из полиэстеровых нитей, уложенных в несколько слоев;
многослойные — позволяют выполнять ремонт камерных, бескамерных радиальных шин различных транспортных средств.

Производство радиальных пластырей осуществляется на основе вискозного или капронового корда, известного своей прочностью и слабой растяжимостью. Имея большую длину и незначительную толщину, данный вид изделия во время эксплуатации исключает риск увеличения уровня жесткости в боковой части стенки колеса и на местах прорыва. При этом значительно увеличивается качество и долговечность проведенных работ.

Обработанные дополнительным слоем резины края изделия устойчивы перед растрескиванием. Применение квадратной формы позволяет выполнить эффективные ремонтные работы в отношении беговых дорожек.

Вулканизироваться они могут холодным и горячим методом. В первом случае рекомендуется использовать закаточный валик, во втором — одноэтапную технологию «термопресс». При горячей вулканизации термопластырь прогревают до 135°С, используя давление не менее 3 Атм — это придает адгезивному слою особую прочность.

Диагональные пластыри

Помогают устранить дефекты в шинах диагонального типа. Данный вид расходного материала может иметь цельноформованную конструкцию и состоять из специально подобранных слоев корда — они придают изделию прочности, эластичности для работы в режиме переменной нагрузки.

Устанавливают их на внутреннюю часть автошины, обеспечивая высокие показатели герметичности. Подходят для работы с повреждениями в любой части колеса. Могут использоваться для ремонта шин грузовой, карьерной техники, легковых машин. Могут использоваться для ремонта как нейлонового, так и вискозного каркаса. Конструкция пластырей для дорожно-строительной техники предусматривает точное соответствие напряжения нитей углу пересечения нитей каркаса колеса.

Изготавливают этот тип изделий из синтетического или натурального каучука. Отсюда становятся очевидны следующие свойства диагональных пластырей:

высокая прочность;
максимальная устойчивость к повреждениям;
разнообразие форм.

Серная вулканизация резины

После вулканизации каучука

Эта операция состоит из химической реакции, в ходе которой к каучуку присоединяют атомы серы. При добавлении до 5%, получается сырье для изготовления камер и покрышек. В случае склеивания двух элементов, сера, помогает соединять молекулы каучука, образовывая так называемый мостик. Данная процедура относится к горячему способу, но вряд ли получится ее проделать ее в походе или на трассе.

Балансировка колес после ремонта грыж и порезов

Вулканизация шин, как и любые другие ремонтные действия, влияет на структуру покрышки, а значит, смещает центр тяжести колеса. В результате такого дисбаланса возникают неуравновешенные центробежные силы с различными векторами приложения.

Балансировка колес производят для устранения дисбаланса

Отсюда повышенная колесная вибрация и нагрузка на ступицу, что приводит к целому ряду негативных последствий:

Быстрый износ подвески вплоть до потери колеса во время движения.
Ухудшение сцепления с дорожным покрытием, увеличение тормозного пути.
Плохая управляемость и снижение безопасности передвижения.
Ускоренный неравномерный износ протектора.
Постоянные вибрации на руле и дискомфорт для водителя.

Чтобы избежать значительных затрат на ремонт подвески и не столкнуться с еще большими проблемами на дороге, рекомендуем отбалансировать колесо сразу после вулканизации шин!

Балансировка колеса выполняется на специальном станке с установкой свинцовых грузиков. Более точного результата позволяют добиться современные электронные стенды.

Источник

Горячая вулканизация

Каучук, как сырой материал, имеет свойство свариваться в единый состав при температуре 150 °С. Вследствие этого процесса, каучук становится уже резиной и в исходное положение вернуться не может. Благодаря своим возможностям каучук может исправить любые проколы и порезы в камере и покрышке.

Вулканизировать резину горячим способом нужно, только с применением пресса. Глубина и площадь пореза, подскажут, сколько времени нужно сваривать. Как правило, чтобы восстановить 1мм пореза, нужно 4 минуты варки. Соответственно если порез 4мм, то вулканизировать нужно 16 минут. При этом аппаратура должна быть разогрета и настроена.

Выполняя горячую вулканизацию при температуре выше 150Со, можно испортить каучук и ничего не добиться, так как материал будет разрушаться, и терять свои характеристики.

Использование струбцин или пресса, позволяет качественно залатать повреждение. После окончания работ следует убедиться, что в шве нет пустот или пузырьков воздуха. Если таковые имеются, нужно очистить место прокола от свежей резины и заново повторить весь процесс.

Для того, чтобы заклеить камеру в домашних условиях, горячим способом, необходимо выполнить следующее. Из сырой резины, нужно вырезать кусочек немного меньше, чем сама латка. Камера или шина зачищаются в месте повреждения несколько шире, до шероховатого состояния, после чего обезжириваются бензином. Подготавливая латку, нужно подрезать фаску таки под углом 45°, также зашкурить и обезжирить. После чего накрываем место пробоя заплаткой, зажимаем в тиски и нагреваем до нужной температуры.

Если растворить сырую резину в бензине, то можно получить специальный клей, для резины, применяя который повышается качество шва. Особое внимание следует уделять температурному режиму. Вулканизация производится при температуре 140 — 150 °С, если появился запах горелой резины, то значит заплатка перегрелась, а если она не слилась с общим изделием, то возможно не достигли нужной температуры. Во избежание прилипания резины к металлу, нужно проложить между ними бумагу.

«Горячее» преимущество одноэтапного метода

Если сравнивать две технологии ремонта, начать следует с основного различия. При одноэтапном методе ремонта пластырь и клей нагреваются до высокой температуры под давлением, а при двухэтапном нет. Возникает резонный вопрос: какие же преимущества получает одноэтапный метод над «холодной» вулканизацией, и получает ли вообще? Ответим по порядку:

При нагревании места ремонта выше 60°С происходит расширение оставшегося под пластырем воздуха. Далее разогретый воздух увеличивается в объеме и выдавливается из-под пластыря. По мере вытеснения воздуха, разогретый химический слой пластыря равномерно заполняет все пустоты. В результате соединение ремонтной поверхности с химическим слоем происходит на большей площади. На практике площадь соединения становится на 4-7% больше площади пластыря. Безусловно, это повышает качество ремонта.
После того, как разогретый воздух под давлением был выдавлен из-под пластыря, в оставшихся пустотах при остывании образуется вакуум и пластырь присасывается к ремонтной поверхности. Эффект присасывания увеличивает прочность соединения пластыря и шины.
Увеличение площади контакта несет еще одно важное преимущество. Удельная отрывная нагрузка, действующая на химический слой (который всегда является самым слабым местом в конструкции пластыря), снижается обратно пропорционально увеличению площади сцепления (т.е. на 47%). Чем больше площадь контакта, тем меньше отрывная нагрузка на химический слой.
На качество ремонта существенно влияет и плотность сжатия самого химического слоя, который при нагревании под давлением всегда будет на 2030% прочнее химического слоя, завулканизированного «на холодную» без давления.
Кроме того, нагревание резко повышает активность клея и улучшает связующие качества химического слоя пластыря, что позволяет уверенно перекрывать все возможные ошибки мастера, допущенные в процессе ремонта.
Наконец, нагревание пластыря под давлением разрушает потожировую пленку от случайного прикосновения к нему руками.

Таким образом, нагревание под давлением обеспечивает одноэтапной технологии ремонта ряд неоспоримых технологических преимуществ.

Теперь рассмотрим недостатки “холодной” вулканизации.

Пластырь не нагревается и поэтому площадь его контакта с зачищенной поверхностью меньше.
Под пластырем всегда остается воздух.
Его количество зависит от аккуратности зачистки и жесткости наложенного пластыря. По данным фирмы TECH, даже под мягкими пластырями остаточный воздух занимает до 7% площади. Соответственно, под жесткими пластырями Tip-Top пустот будет оставаться еще больше. Оставшийся под пластырем воздух при нагревании шины во время езды будет расширяться и стремиться выйти наружу. Поэтому пластыри, установленные «холодным» способом, обязательно промазывать герметиком бескамерного слоя. При одноэтапном ремонте эта мера не требуется.
Клей не нагревается, и его активность не повышается.
Соотношение плюсов и минусов свидетельствует не в пользу импортного метода ремонта. Но это вовсе не значит, что “холодная” вулканизация ненадежная технология. Вовсе нет. Просто она рассчитана на совершенно другие дорожные условия. В благополучной Европе нет нужды в сверхнадежном ремонте, чего нельзя сказать о нас. Задача Rossvik’а – донести эту несложную идею до тех, кто до сих пор отдает предпочтение «холодной» вулканизации.

Холодная вулканизация

В наше время воспользоваться этим методом не составляет труда, так как приобрести набор для ремонта можно в каждом магазине авто или вело запчастей. Комплектация такого набора может отличаться, но в каждом есть латки и специальный клей.

Холодная вулканизация резины

Процедура ремонта в этом случае похожа на горячий способ. Также нужно обработать поврежденную поверхность абразивом, удалить резиновую пыль и обезжирить. После высыхания нанести клей на камеру и приклеить заплатку. В этом случае играет роль не продолжительность прижатия, а его сила. Поэтому недостаточно будет просто придавить камнем, необходимо большее усилие.

Холодная вулканизация резины своими руками довольно-таки несложный процесс, который можно выполнить, где бы ни находился, если есть специальный набор. Однако сырая резина своими руками в домашних условиях не делается. Для таких работ нужно специальное оборудование.

Вулканизатор для шин своими руками

Его можно сделать даже собственными руками, имея смекалку и умелые руки. Изготовить агрегат можно:

из бытового утюга;
из электроплитки;
из поршня от двигателя авто.

Если использовать утюг, то его подошва будет служить нагревательным элементом. Идеальным будет прибор, имеющий терморегулятор. В качестве пресса может выступать струбница. Для такого вулканизирующего устройства понадобится минимум затрат денег и материала.

Поршневой вулканизатор станет незаменимым помощником, если прокол шины случился в пути, а под рукой нет никаких специальных материалов для вулканизации и розетки. Такой агрегат работает по следующей схеме:

Камера укладывается на ровной металлической поверхности.
Поврежденный участок прижимается днищем поршня и плотно фиксируется.
Между резиной и металлом укладывается бумага.
Рядом с поршнем рассыпается песок (чтобы бумага не горела).
В поршень заливается бензин и поджигается.

Произвести самодельную вулканизацию вполне возможно, но лучше, если эту работу сделают профессионалы на СТО. Данная процедура не займет много времени, да и стоит недорого.

Источник

Изготовление приспособления для вулканизации

Каждый вулканизатор имеет два основных элемента – нагревательную часть и зажимное устройство. В основе такого оборудования для обработки резины, может использоваться:

утюг;
«базарная» электроплитка;
поршень от двигателя.

В приспособлении с утюгом, нагревательной частью является поверхность, которой в быту гладят. Если планируем использовать электроплиту, то нагревательную спираль следует закрыть, металлическим листом, а при работе нужно прокладывать бумагу между резиной и металлом. Такое устройство должно быть оборудовано терморегулятором, во избежание перегрева материала.

Прижимную часть вулканизатора проще всего сделать из струбцины. Наиболее простым в изготовлении будет устройство, состоящее из утюга и струбцины. Поскольку они оба металлические, соединить их при помощи дуговой сварки не составит труда. Утюг же имеет терморегулятор.

В вулканизаторе из поршня, также используется металлическая пластина. На нее укладывается резиновая камера. Поршень, своей гладкой частью, которая контактирует со взрывной смесью в двигателе, при помощи самодельного зажима, придавливает латку. Между поршнем и латкой, также прокладывается бумага. После чего в поршень заливается бензин и поджигается.

Такое устройство из поршня, особенно актуально в дороге, когда нет возможности подключиться к электрической сети. Однако такое устройство лишено терморегулятора, и контролировать температуру придется вручную.

Обработка внутренней поверхности

Первоначальной задачей при начале работ на внутренней поверхности шины является определение оптимальных размеров пластыря. Для этой цели рекомендуется воспользоваться таблицей предельных размеров, учитывающей ширину и длину пореза.

Разметив осевыми линиями сам пластырь и ремонтируемый участок, следует совместить их и выделить требуемую зону зачистки, которая на 5-10 мм превышает габариты пластыря. Перед зачисткой ее поверхность обезжиривают при помощи буферного очистителя, наносимого кистью или распылителем. Не дожидаясь высыхания очистителя, скребком тщательно удаляют слой грязи.

Зачистку ремонтируемого участка производят той же низкооборотной пневмодрелью, но используя полусферическую карбидную фрезу. Наиболее удобно производить данную операцию на борторасширителе. При этом небольшой фрагмент камеры от колеса велосипеда, надетый на пневмоинструмент, выполняет сразу две важные функции: отводит воздушную струю за пределы рабочего участка и исключает загрязнение зачищенной поверхности каплями маслянистого конденсата.

Учтите, что применение высокооборотистого инструмента и абразивных камней приводит к ухудшению прочностных характеристик верхних слоев резины вследствие их оплавления. Использование же узких карбидных фрез не позволяет получить достаточно ровной поверхности после зачистки – в итоге слой наносимого клея высыхает неравномерно, а под плоскостью прилегания пластыря остаются воздушные зоны.

Завершает зачистку дополнительная шероховка поверхности с помощью кордовой щетки – несложная, но крайне эффективная и полезная операция. Готовая поверхность не нуждается в обезжиривании, необходимо лишь удалить пылесосом оставшиеся во внутренней полости шины частицы резиновой крошки и пыли.

Плюсы и минусы вулканизации

Основным достоинством процесса ремонта резины является то, что отремонтировать дешевле, чем купить новое. Однако каждая ситуация индивидуальна, поэтому важно определить спасет ли ремонт ситуацию.

Холодный способ достаточно прост в использовании, это не займет много времени, а затраты будут минимальными. Главный же минус такого способа, это ненадежность склеивания. Такая процедура является временной, и следует как можно быстрее обратиться на СТО.

Горячая вулканизация надежно сваривает резину, позволяет проводить такие работы при любой температуре и имеет невысокую стоимость.

Итак, выполнить ремонт камеры или покрышки можно разными способами, но лучше доверить эту работу специалистам, потому что это собственная безопасность.

Что такое «сырая» резина и где применяется?

Стоит отметить, что смеси с таким составом – низкого качества. Впрочем, этот показатель напрямую зависит от количества стирола в составе: чем больше этого вещества, тем прочнее получается материал.

Смеси общего назначения бывают повышенной и средней плотности. Первые используют для работы с амортизационными деталями. Резина второй категории идёт на уплотнительные РТИ.

Отдельно стоит упомянуть о смесях, которые предназначены для выполнения ремонтов или работ с восстановленными шинами:

для заливания в воронки повреждений. Имеют вид длинного шнура диаметром от 8 до 10 мм, используются в экструдерах;
боковые. Эта резина востребована для починки плечевой области покрышек;
праймеры – для протектора, каркаса автошин;
вулканизированные составы в виде лент, прошедших обработку. Используются для ремонта грузовых и крупногабаритных шин;
невулканизированные составы, не подвергшиеся обработке. Такую сырую резину берут при наварке протекторов на покрышках в прессах.

Разновидностей сырья действительно много. И в каждом случае оно находит широкое применение в промышленности и при ремонте автопокрышек. С появлением этого материала значительно упростились привычные сегодня процессы починки повреждений на шинах или наварки протектора. А ведь раньше, когда смесей не существовало, мастер-монтажник самостоятельно готовил составы, пригодные для работы. Конечно, это занимало много времени и не гарантировало надёжность, поэтому изобретение сырой резины значительно упростило ремонтные задачи.

Добавлено: 4.12.2017 23:59:30