So entstand der Vulkanisationsprozess. Der Großteil des heute von uns verwendeten Kautschuks entsteht durch den Vulkanisations-Härtungsprozess. Vulkanisierter Kautschuk hat ein breites Anwendungsspektrum, darunter unter anderem Autoreifen, Industriedichtungen und Schuhsohlen. Lassen Sie uns lernen, wie der Vulkanisationsprozess eingeführt wurde und was er bewirkt!
Was ist Vulkanisation?
Vulkanisation ist ein Prozess, der eine Kombination aus Rohkautschuk und Schwefel in einem Bad erfordert. Der nächste Schritt erfordert das Erhitzen der Kombination. Dadurch erhöht sich die Festigkeit und Elastizität des Gummis im Vergleich zum Originalzustand. Zu den gebräuchlichsten vulkanisierten Kautschuken gehören: Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR) und Polyisopren (Naturkautschuk).
Der Prozess hat mehr zu bieten!
Was den Vulkanisations-Härtungsprozess selbst betrifft, finden Sie verschiedene Techniken. Beispielsweise bietet Schwefel allein keinen schnellen Prozess. Daher ist die Zugabe von Additiven in Form von Beschleunigern, Aktivatoren und Verzögerern zur Ergänzung des Prozesses unerlässlich. Dadurch wird der Vulkanisationshärtungsprozess auch bei niedrigeren Temperaturen effizienter.
Darüber hinaus tragen Additive auch dazu bei, die im Prozess benötigte Schwefelmenge zu reduzieren. Dies wiederum ermöglicht eine länger anhaltende vulkanisierte Gummileistung mit besseren Alterungs- und mechanischen Eigenschaften.
Aber warum findet der obige Prozess statt? Um zu verstehen, müssen wir die Grundlagen von natürlichem und synthetischem Rohkautschuk lernen:
Natürliches Gummi
Typischerweise natürliches Gummi hat weniger Geruch und eine höhere Festigkeit als synthetische Kautschuke. Allerdings hält Naturkautschuk im Rohzustand extremen Temperaturen nicht stand. Darüber hinaus stammt Naturkautschuk aus dem Latex des Gummibaums, der Kautschuk produziert. Obwohl es Hunderte von Kautschuk produzierenden Betrieben gibt, stammt der von uns verwendete Naturkautschuk hauptsächlich vom Kautschukbaum Hevea Brasiliensis.
Synthesekautschuk
Im Gegensatz zu Naturkautschuk sind synthetische Kautschuke bei extremen Wetterbedingungen leistungsfähiger. Darüber hinaus hat es vergleichsweise auch eine längere Lebensdauer. Darüber hinaus sind synthetische Kautschuke eine hervorragende Alternative für Menschen, die unter einer Allergie gegen Naturkautschukproteine leiden.
Daher sind heute etwa 70 % des in den USA verwendeten Gummis synthetischer Natur. Was seinen Ursprung betrifft, so stammt synthetischer Kautschuk aus künstlichen Polymeren. Diese Polymere sind die Nebenprodukte von Erdöl.
Warum brauchen wir also Vulkanisierung? Nun, sowohl Natur- als auch Synthesekautschuk erweisen sich im Rohzustand als nicht wertvoll genug. Daher wurde die Vulkanisierung eingeführt, um daraus robustere und widerstandsfähigere Produkte zu machen.
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Wer hat die Vulkanisation erfunden?
Die Ureinwohner Mittel- und Südamerikas verwenden seit Jahrhunderten Gummiprodukte. Sie hatten jedoch Probleme, als das Gummiprodukt extremen Wetterbedingungen nicht standhalten konnte. Kommen Sie in die 1830er Jahre. Die Bemühungen begannen, robustere und festere Gummiprodukte zu entwickeln.
Schneller Vorlauf bis 1839, Karl Goodyear, ein Amerikaner, entdeckte den Vulkanisations-Härtungsprozess, bei dem er Schwefel zu Gummi hinzufügte und ihn erhitzte. Dies führte zu einem entschlosseneren Gummi, der auch seine Elastizität beibehielt. Daher fand die Welt eine Lösung für Weichgummi in Form von vulkanisiertem Gummi, der dann bei extremen Wetterbedingungen eingesetzt wurde.
Im Laufe der Jahre haben nach Charles Goodyear immer mehr Experten ihre Beiträge in den Prozess eingebracht. So haben wir komplexe, elastische, starke und abriebfeste Gummiprodukte, die viel besser funktionieren als Gummi in seiner Rohform.
Der Vulkanisationsprozess
Nun richten wir unseren Fokus auf die Vulkanisations-Härtungsprozess, das aus mehreren Schritten besteht.
Schritt eins:
Zunächst wird Kautschuk oder synthetischer Kautschuk in seiner Rohform in ein Schwefelbad gegeben. Dieses Bad enthält auch Zusätze, die den Prozess beschleunigen. Darüber hinaus fügen die Hersteller in dieser Phase auch Farbpigmente hinzu, wenn sie möchten, dass das endgültige Gummiprodukt eine bestimmte Farbe hat.
Schritt zwei:
Sobald alles in Ordnung ist, ist es an der Zeit, den Gummi in die gewünschte Form zu bringen. Da die Zugabe von Schwefel und anderen Zusatzstoffen ihn jedoch fester und elastischer macht, ist das Formen des vulkanisierten Gummis nicht einfach.
Schritt Drei:
Dadurch kommt Wärme mit der Mischung in Kontakt, was den Prozess beschleunigt und das Formen des Gummis erleichtert. Dafür geht die Temperatur so hoch wie 300 bis 400 Grad Fahrenheit. Nach Erreichen dieses Temperaturniveaus muss der geformte vulkanisierte Gummi aus der Kammer entfernt und abkühlen gelassen werden.
Vulkanisationszusätze
Wie diskutiert, erfordert der Vulkanisationshärtungsprozess ein Härtungsmittel. Schwefel wird seit jeher als Fugenhärter verwendet. Jedes Teil Schwefel erfordert ungefähr 100 Teile Kautschuk. Da Schwefel den Prozess jedoch nicht beschleunigt, verwenden Hersteller häufig Zusatzstoffe wie Fettsäuren und Metalloxide. Das am häufigsten vorkommende Metalloxid ist Zinkoxid.
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Was ist vulkanisierter Kautschuk?
Vulkanisierter Gummi wird nach der Kategorie der Elastomere klassifiziert. Diese Art von Gummi durchläuft den biochemischen Prozess, die Vulkanisation, um sie haltbarer zu machen. Dazu wird dem milchigen Latex des Kautschukbaums Schwefel und andere Zusatzstoffe zugesetzt und anschließend erhitzt. Das Ergebnis ergibt einen viel stärkeren Gummi mit zahlreichen Anwendungen in unserem täglichen Leben.
Die Verwendungen und Vorteile von vulkanisiertem Gummi sind zahllos. Wir werden beide Abschnitte separat besprechen, um Ihnen eine bessere Vorstellung davon zu geben, wie vulkanisierter Gummi die Art und Weise verändert hat, wie wir Gummiprodukte implementieren und verwenden.
Verwendung von vulkanisiertem Gummi
Vulkanisierter Gummi ist in der Regel besser gegen Abrieb geschützt als herkömmlicher Gummi. Vulkanisierter Kautschuk kann in einer Vielzahl von Branchen eingesetzt werden. Sie finden sie in fast jedem anderen Produkt, das Sie verwenden. Sogar die Laptops, die wir verwenden, haben Gummifüße, um ein Verrutschen zu verhindern. Die vielleicht beliebteste Verwendung für vulkanisierten Kautschuk ist die Reifenindustrie. Alle Fahrzeugreifen, die Sie auf der Straße sehen, verwenden vulkanisierten Gummi mit dem Zusatz von Ruß, um die Festigkeit zu erhöhen.
Allerdings ist die Reifenindustrie nicht die einzige, die vulkanisierten Kautschuk verwendet. Viele andere Branchen verwenden vor allem Gummiprodukte. Dazu gehören Gummischläuche, Schuhsohlen, Radiergummis, Stoßdämpfer, O-Ringe, Dichtungen, Gummifüße, Dämmplatten, Gummi Dichtungen, Tüllen, Förderbänder usw.
Vorteile von vulkanisiertem Gummi
Auch wenn die Vulkanisation den Vollgummi schrumpft, tut sie dennoch mehr gut als schaden. Zum Beispiel macht es den Gummi komplexer und weniger anfällig für Verformungen. Obendrein erhält der Gummi auch mehr Reißfestigkeit, wodurch er auch unter hohem Druck seine ursprüngliche Form behält. Hier sind einige weitere herausragende Vorteile, die die Vulkanisation von Kautschuk bietet:
- Hervorragende Abriebfestigkeit und Oxidationsbeständigkeit: Die Zugabe von Additiven macht Natur- oder Synthesekautschuk widerstandsfähiger gegen Oxidation und Abrieb. Daher wird es unter Außenbedingungen nützlicher.
- Verbesserte elektrische Isolierung: Ein weiterer Vorteil der Gummivulkanisation ist die elektrische Isolierung. Da das Gummi anspruchsvoller und fester wird, verhindert es elektrischen Fluss und ist somit ein ausgezeichneter Isolator.
- Geringe Wasseraufnahme: die weniger Klebrigkeit und mehr Festigkeit helfen auch, Flüssigkeiten fernzuhalten. Daher führt vulkanisiertes Gummi auch zu einer geringen Wasseraufnahme, wodurch es sich hervorragend zum Abdichten von Produkten eignet.
- Hohe Zugfestigkeit: Dadurch behält der Gummi auch nach Dehnung seine ursprüngliche Form. Daher ist es haltbarer und langlebiger. Dadurch werden die Austauschkosten minimiert, da der Gummi recht lange hält.
- Widerstandsfähigkeit gegenüber extremen Wetterbedingungen: dies war der Hauptgrund, warum nach Vulkanisierung gesucht wurde. So verwandelt die heutige Vulkanisation Gummi in ein hochbelastbares Material, das extremer Kälte und sengender Witterung standhalten kann.
- Beständig gegen organische Lösungsmittel: Die Vulkanisation ermöglicht auch den Einsatz von Kautschuk in Anwendungen mit organischen Lösungsmitteln. Früher war dies ein Problem, da Rohkautschuk zu zerbrechlich war, um Lösungsmitteln standzuhalten.
Was ist mit der Umweltfreundlichkeit von vulkanisiertem Gummi?
Vulkanisierter Kautschuk bietet im Vergleich zu natürlichem Rohkautschuk eine höhere Zersetzungsbeständigkeit. Studien haben jedoch die Möglichkeit des biologischen Abbaus von vulkanisiertem Kautschuk gezeigt. Dazu muss eine Heißrotte verwendet werden.
Darüber hinaus bringt vulkanisierter Gummi, obwohl er gegen Zersetzung beständig ist, mehr Gutes für die Umwelt. Wie? Nun, die Aufarbeitung und Wiederverwendung von Produkten aus vulkanisiertem Gummi findet weltweit statt. Infolgedessen werden sie kaum verschwendet. Ein gutes Beispiel ist die Verwendung von alten Gummireifen als Viehmatten oder Asphalt.
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Schlussfolgerung
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der Vulkanisations-Härtungsprozess die Art und Weise verändert hat, wie wir heute Gummiprodukte verwenden. Es hat die Gummiindustrie revolutioniert und es Gummiprodukten ermöglicht, in fast jeder anderen Branche eine entscheidende Rolle zu spielen. Daher werden Sie auf verschiedene Geschäftsmöglichkeiten stoßen, insbesondere angesichts der Verwendung, des Nutzens und der Umweltfreundlichkeit des Produkts.
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