История получения резины кратко

Обновлено: 02.07.2024

Резина – эластичный материал, получаемый вследствие вулканизации каучука с добавлением активатора, обычно серы. В основном используется для изготовления автомобильных шин, камер, мячей, спортивных снарядов, лодок, шлангов.

История появления

Изначально резина изготавливалась исключительно из натурального каучука. Это сок гевеи, произрастающей в Южной Америки. С древних пор его использовали индейские племена для изготовления мячей, а также непромокаемых чулок. На территорию Европы каучук попал только в первой половине 18 века. Исследовав его качества, тогдашние промышленники придумали использовать получаемую из него массу только для изготовления ластиков для стирания карандаша.

Вся проблема в том, что эластичный каучук после обработки становился твердым. Лишь в 1823 году был найден способ и пропорции компонентов, при котором он сохранял эластичность. Тогда примитивную резину начали применять для пропитки тканей с целью обеспечения их водонепроницаемости.

Полноценную же резину впервые получили лишь 1839 году, когда была разработана технология вулканизации. Новый материал сразу получил признание и начал использоваться для изготовления уплотнителей и изоляции.

Состав резины

Для производства резины требуется провести полимеризацию каучука, но не просто нагревом, а с добавлением серы. Создаваемая ею среда позволяет сделать вулканизацию, благодаря чему масса становится не твердой, а эластичной.

Вещество, полученное этим способом, уже является резиной, но с совершенно не такой, какой ее знают сейчас. Она имеет мутный сложно определяемый цвет, сильно подвержена эффекту старения и обладает многими другими недостатками. Для ее улучшения первоначальный состав был усовершенствован.

Сейчас в него входит:

Каучук.
Регенерат.
Вулканизирующие вещества.
Ускорители вулканизации.
Наполнители.
Размягчители.
Противостарители.
Красители.

Регенерат – это вторсырье. В состав практически всей резины, кроме высококачественной медицинской и подобной ей, входят уже отработанные резиновые изделия. Их наличие снижает необходимую концентрацию каучука, который является самым дорогостоящим компонентом состава.

В качестве вулканизирующего вещества обычно применяется сера. Она включается в 1-35%. Причем от ее количества зависит уровень эластичности. У самой тягучей ее всего 1-4%. Процесс вулканизации достаточно продолжителен. Чтобы его ускорить, используются добавки, обычно каптакс или окись свинца. Их нужно совсем немного 0,5-2%. Причем они не только работают как ускорители, но и уменьшают температуру вулканизации.

Современная резина не является чистым вулканизированным каучуком. В ее состав входят различные наполнители, доля которых может доходить до 80%. От того какой из них применяется, зависят качества резины.

Всего используется 3 типа наполнителей:

Активные.
Неактивные.
Специальные.

В качестве активного применяется сажа или свинцовые белила. Такие наполнители укрепляют резину, делают ее более прочной, но при этом в некоторой мере позволяют ей сохранить эластичность. С ними она становится более прочной на разрыв и истирание. Автомобильные покрышки являются ярким примером резины, которая изготовлена на основании сажи.

К неактивным наполнителям для резины можно отнести тальк и мел. С ними получается менее прочный и стойкий материал, но более дешевый. Талька и мела много, их несложно добыть, намного проще, чем производить сажу. Такой наполнитель просто увеличивает объем резины.

Специальные наполнители это каолин и асбест. С ними резина приобретает нехарактерные для себя свойства, такие как температурная или химическая стойкость. Применение в качестве наполнителя диатомита делает ее улучшенным электроизолятором.

Размягчители в составе резины как понятно из названия делают ее более мягкой. Это дает характерную упругость, гибкость. Противостарители же снижают склонность материала к эффекту старения. С ними растрескивание резины со временем проявляется в меньшей мере.

Где используется резина

Применение резины получило широкое распространение благодаря ее упругости, долговечности, устойчивости отдельных ее видов к воздействию масла, бензина. Даже в обычном легковом автомобиле используется 200 видов резиновых деталей. Это шланги, приводные ремни, манжеты, втулки и т.д.

Из резины производят десятки тысяч наименований продукции. Большая доля этого сырья идет на изготовление автомобильных шин. Из нее делают коврики, тротуарную плитку, жгуты, транспортировочные ленты и т.д.

Виды резины

Изменяя соотношение компонентов, а также видов каучука и наполнителя, можно получать совершенно разные по своим качествам типы резины. Одни ее образцы отличаются великолепной тягучестью и упругостью, другие жесткостью, температурной устойчивостью, стойкостью к истиранию.

Таким образом, различают много видов резины, которые можно разделить на несколько объединенных групп:

Армированная.
Пористая.
Твердая.
Мягкая.

Армированной называют резину, внутри которой имеются армирующие включения. Это может быть металлическая сетка, спираль, трос, нитка. Сталь обычно покрывается тонким слоем латуни, что обеспечивает ее устойчивость к коррозии. Армирующее включение размещается в массе, которая еще не является резиной, и поддается вулканизации. После срабатывания серы в условиях высокой температуры и происходит надежное закрепление сетки, проволоки и т.д. Обычно армированными делают резиновые изделия, такие как шины, ремни, ленты транспортеров, трубы высокого давления и т.п. Также армируют и рулонную резину, но обычно ниткой или проволокой, так как они позволяют сохранить хорошую гибкость.

Пористая резина имеет внутри небольшие поры. Это достигается за счет свойства каучука абсорбировать на себе пузырьки газа. Для изготовления данной резины через подготовленную массу пропускают газ, который задерживается в ее толще. Для этого необходимо включение большего количества каучука, размягчителей и меньшего наполнителей. Пористая резина бывает губчатая и однородная. У первой поры получаются крупными и открытыми. У однородной они представляют собой внутренние закрытые ячейки. Пористую резину используют при изготовлении амортизаторов, прокладок, в частности уплотнителей для окон. Она отличается высокой мягкостью, отлично заполняет неровности при сжатии. Кроме этого пористость снижает вес резины, уменьшает теплопроводность.

Для твердой резины характерно присутствие большого количества серы при вулканизации. За счет этого происходит ее отвердевание. Одним из ее видов выступает эбонит. Он отличается высокой прочностью и жесткостью, благодаря чему может применяться для изготовления корпусов электроприборов вместо пластика. Эбонит меньше подвержен растрескиванию при ударах или понижении температуры, при этом обладает лучшей электроизоляцией. Для твердой резины характерна большая масса. Так, эбонит имеет плотность в среднем 1300 кг/м³.

Мягкие резины занимают основной ассортимент всей продукции производимой из каучука. Они имеют различную степень эластичности и упругости. Из них делают прокладки, медицинские жгуты, мембраны, манжеты и т.д.

Свойства резины

Для резины характерны уникальные качества, которых лишены прочие материалы. В связи с этим она и получила столь высокое значение.

К ее главным свойствам относят:

Эластичность.
Непроницаемость.
Выраженная химическая стойкость.
Электроизоляция.
Малая теплопроводност.

Самым выдающимся качеством резины выступает высокая эластичность. Она может подвергаться любым деформациям, в том числе и растяжению. При этом после механического воздействия практически полностью возвращает свою первоначальную форму, причем мгновенно. Она обладает высоким сопротивлением к разрыву. Выраженная упругость позволяет ее применять для изготовления, к примеру, оружия для подводной охоты, жгутов для остановки кровотечений на конечностях.

Резина является непроницаемым материалом для воды, газов. Не удивительно, что из нее делают водонепроницаемые сапоги, перчатки. Но нужно отметить, что большинство видов резины все же могут пропустить сквозь себя агрессивные жидкости если будут с ними долго контактировать. Те просто ее растворят. Так, зачастую она боится бензина, масла. Но в целом ее химическая стойкость более чем высокая.

Материал выступает отличным электроизолятором. Именно поэтому защитные перчатки для электриков делают из резины. Кроме этого самая лучшая изоляция для гибких проводов также изготавливается из нее. Резину используют для получения уплотнителей на окна, так как она обладает низкой теплопроводностью, особенно если имеет пористую структуру.

Важные недостатки резины:

Низкая теплостойкость и морозостойкость.
Эффект старения.

Под воздействием высоких температур резина начинает сильно размягчаться, приобретает текучесть. В холод она наоборот затвердевает, от чего ее упругость снижается. В таких условиях ее действительно можно разорвать, приложив усилие, которое она с легкостью переносит при нормальной температуре.

Для резины характерным является эффект старения. Она теряет свои качества под воздействием света, воздуха, тепла, особенно бензина и масла. Это проявляется растрескиванием, появлением белесого цвета, потерей упругости. Для решения этой проблемы в ее состав добавляют различные добавки. Чем их больше и они лучше, тем меньше проявляется эффект старения. Большинство видов резиновых изделий без проблем служат десятки лет, так что эта проблема почти решена.

Начинается история создания резины ещё во времена Колумба, который, путешествуя, столкнулся с коренными народами Америки – индейцами, которые играли в мяч. В отличие от тех мячей, созданных из кожи, которыми играли в Европе, индейские лучше прыгали. Для из создания они использовали сок деревьев, произрастающих в тропическом климате.

Для этих целей часто использовали сок гевеи, который при длительном нахождении на солнце, превращался в желтоватую массу, отличающуюся своей липкостью и тягучестью. Именно благодаря этому свойству можно создавать любую форму, чем и пользовались индейцы, делая непромокаемую обувь, бутылки, сосуды и т.д.

Немного позже путешественник французского происхождения Ш. Кондамин обратил свое внимание на каучук. Именно с его именем связано происхождение натурального каучука. Он первый представил в Академию наук образцы каучука, а также описание способов его добычи. Конечно, этого было недостаточно для того, чтобы запустить производственный процесс по созданию изделий из этого материала. Единственное, для чего пригодились исследования Кондамина, - создание ластика, который предназначен для стирания записей карандашом.

Спустя несколько десятков лет Ч. Макинтош провел очередное испытание каучука и пропитал его особым веществом, которое добывалось из каменноугольной смолы. Ему удалось добиться того, что материя стала устойчивой к избытку влаги. Попросту она стала непромокаемой. Именно так появились первые плащи, получившие название своего изобретателя – макинтош. После этого каучуком покрывали галоши, сумки для перевозки почты и др. Однако в жаркую погоду материал становился очень мягким, а в холодную, наоборот, твердым, как камень, что делало его фактическое использование затруднительным.

Ч. Макинтош провел очередное испытание каучука. Одно из предложение, ввести в обиход резиновые плащи. Источник фото Яндекс Картинки

С 1839 г. Ч. Гудьир начал свои эксперименты с каучуком. Он пытался сделать его устойчивым к перепадам температуры. В конечном итоге, он убедился в том, что чрезмерная липкость исчезает, если посыпать каучук серой и хорошо просушить его. Абсолютно случайно он положил небольшой кусок каучука, посыпанного серой, на горячую печь и, о чудо! Вместо липкой массы, перед ним лежала резина! Действительно, под действием серы и умеренном нагревании каучук становился более прочным, твердым и менее чувствительным к перепадам температуры.

Позже этот процесс был именован вулканизацией, а каучук, подвергшийся вулканизации, - резиной.

Резиновые изделия постепенно завоевали прочные позиции на рынке, что объяснялось высоким качеством, практичностью и функциональностью этого материала. Из него делали обувь, сумки, предметы быта и домашнего обихода, игрушки и др. С развитием электричества, его применяли в качестве надёжного изолятора .

После революции Октября отечественная каучуковая промышленность обладала колоссальным значением для страны и народа. Однако она полностью зависела от зарубежного сырья. Это послужило толчком к тому, чтобы отыскать деревья, которые бы давали каучук, в районах с умеренным климатом либо перейти к созданию синтетического сырья. Эти мероприятия связаны с именами таких учёных, как Н.И. Вавилов, С.В. Лебедев, А.Л. Клебанский и др. Их труды послужили отправным пунктом для запуска завода синтетического каучука в Ярославле.

Такой материал, как резина повсеместно используется в современном мире. Из нее производят разнообразные изделия, которые широко применяются не только на производстве, но и в быту. Резиновым составом обрабатывают ткани. Прорезиненная ткань – незаменимый материал для изготовления палаток, спецодежды. Но были времена, когда о резине никто не знал.

Откуда взялась резина

Именно из каучука индейцы делали мячи, с его помощью заклеивали брешь в лодках – пирогах. Помимо этого, они наносили каучуковый состав на ноги, затем держали их у огня до застывания массы. Получались своеобразные чулки, которые не промокали. По возвращению домой мореплаватель рассказал о том, что видел, но в Европе к его истории отнеслись скептически.

Лишь в 1738 году французский астроном и математик Шарль Мари де ля Кондамин познакомил европейцев с каучуком. Вернувшись из экспедиции по Южной Америке, он показал экземпляры вещества академии наук в Париже. После этого европейцы стали искать возможность применения этого материала. Но так как каучук быстро высыхал и затвердевал на воздухе, его использовали только в качестве ластика, чтобы стереть карандаш с бумаги.

Каучуку не хватало эластичности. И в 1823 году Чарльз Макинтош изобрел водонепроницаемую ткань. Он пропитывал ее каучуком, растворенном в керосине. Из полученной материи стали активно производить непромокаемые плащи, галоши, сумки для разноски писем. И всё же материал имел два серьезных минуса – он затвердевал при низких температурах, а в жару становился мягким.

Чтобы придать резины особые свойства, впоследствии в смесь стали вводить различные вещества:

Наполнители: активные – для повышения прочности (сажа, каолин), неактивные –для увеличения объема полученного продукта (тальк, мел) и специальные – придают резине химическую стойкость и электроизоляционные свойства (асбест, диатомит).
Пластификаторы. Облегчают обработку резины, делают ее мягкой и пластичной.
Противостарители. Продлевают срок службы материала.

На сегодняшний день резина является незаменимым материалом в сельском хозяйстве, спорте, медицине, строительстве и в различных областях промышленности.

И так представим себе Южную Америку, вот именно там индейцы из застывшего сока дерева гевеи бразильской научились первыми изготавливать интересные и полезные изделия из каучука, например: мячи, непромокаемую обувь, посуду. Так же каучук использовали в строительстве т.к. он обладал уникальными водоотталкивающими свойствами, а так же его использовали в качестве клея. Дерево гевеи бр. — просто уникальное, сок этого дерева содержит до 50% каучука(!) Для того чтобы собрать сок делают надрез на коре дерева, вешают сосуд и за 3-5 часов латекс наполняет абсолютно полный сосуд. Вот например чтобы сделать себе обувь, индейцы обмазывали свои ноги соком дерева, слой за слоем, на остывший предыдущий слой. Получалась надежная и непромокаемая обувь. К большому сожалению каучук сам по себе не обладал в полной мере практичными свойствами, в жару он становился липким, а на холоде трескался.

Появление резины в Европе

Появление резины в России

Читайте также: