Процесс вулканизации
Процесс вулканизации каучука можно разделить на холодный и горячий. Первый, может быть разделен на два типа. Первый подразумевает использование полухлористой серы. Механизм вулканизации с применением этого вещества выглядит таким образом. Заготовку, выполненную из натурального каучука, размещают в парах этого вещества (S2Cl2) или в ее растворе, выполненный на основе какого-либо растворителя. Растворитель должен отвечать двум требованиям:
- Он не должен вступать в реакцию с полухлористой серой.
- Он должен растворять каучук.
Как правило, в качестве растворителя можно использовать сероуглерод, бензин и ряд других. Наличие полухлористой серы в жидкости не дает каучуку растворяться. Суть этого процесса заключается в насыщении каучука этим химикатом.
Чарльз Гудьир изобрел процесс вулканизации каучука
Длительность процесса вулканизации с участием S2Cl2 в результате определяет технические характеристики готового изделия, в том числе эластичность и прочность.
Время вулканизации в 2% — м растворе может составлять несколько секунд или минут. Если процесс будет затянут по времени, то может произойти так называемая перевулканизация, то есть заготовки теряют пластичность и становятся очень хрупкими. Опыт говорит о том, что при толщине изделия порядка одного миллиметра операцию вулканизации можно проводить несколько секунд.
Эта технология вулканизации является оптимальным решением для обработки деталей с тонкой стенкой – трубки, перчатки и пр. Но, в этом случае необходимо строго соблюдать режимы обработки иначе, верхний слой деталей может быть вулканизирован больше, чем внутренние слои.
По окончании операции вулканизации, полученные детали необходимо промыть или водой, или щелочным раствором.
Существует и второй способ холодной вулканизации. Каучуковые заготовки с тонкой стенкой, помещают в атмосферу, насыщенную SO2. Через определенное время, заготовки перемещают в камеру, где закачан H2S (сероводород). Время выдержки заготовок в таких камерах составляет 15 – 25 минут. Этого времени достаточно для завершения вулканизации. Эту технологию с успехом применяют для обработки клееных швов, что придает им высокую прочность.
Специальные каучуки обрабатывают с применением синтетических смол, вулканизация с их использованием не отличается от той, что описана выше.
Двухэтапный метод ремонта шин
Именно этот способ ремонта когда-то пришел в Россию из-за рубежа и стал известен как «холодная» вулканизация. Он производится в два этапа.
Сначала мастер зачищает повреждение и выполняет наружный косметические ремонт шины путем «горячей» вулканизации сырое резины. Затем он повторно зачищает ремонтную поверхность внутри шины и устанавливает химический пластырь. По рекомендации ведущих мировых производителей, после ремонта «холодным» методом шина должна отстояться не менее 24 часов при температуре окружающей среды не ниже 20°С. Чем ниже температура, тем дольше нужно выдерживать отремонтированную шину.
Первое время, когда самовулканизирующиеся ремонтные материалы только появились на рынке и были в диковинку, они преподносились продавцами как панацея от всех бед. Но по мере накопления практического опыта наряду с преимуществами стали очевидны и недостатки двухэтапного метода. С течением времени стало ясно, что «холодная» вулканизация не дает желаемых результатов, а большое срок выдержки после ремонта создает проблемы при высоком машинопотоке, и вынуждает мастеров пренебрегать техническими условиями.
Ремонт двухэтапным методом производится, как правило, в мастерских, где есть только С-образныи вулканизатор с плоским нагревательным элементом малой площади. В России такие вулканизаторы широко представлены продукцией зарубежных и отечественных производителей. Но, несмотря на привлекательные внешний вид, конструктивные особенности этих вулканизаторов не позволяют достичь высокого качества ремонта. Их недостаток состоит в малое площади нагревательного элемента, который не может обжать повреждение и поэтому вызывает вздутие на шине. Такие вулканизаторы можно рекомендовать только для ремонта самых небольших повреждений.
Чтобы не нарушать технологию ремонта шин, вулканизатор необходимо дополнительно укомплектовать нагревательными элементами большей площади, которые позволят обжимать весь ремонтный участок без деформации каркаса шины.
Следует отметить, что холодная вулканизация очень требовательна к соблюдению технологии и она не прощает ошибок. Будь то пересохшие клеи или старый пластырь – качественного результата вам уже не видать.
Реальность такова, что несоблюдение всех технологических условий – обычное явление при двухэтапном методе ремонта. Отсутствие необходимого инструмента, недостаточная квалификация персонала, банальная нехватка времени приводят к неудовлетворительным результатам.
Поэтому для России больше подходит менее проблемный одноэтапный метод ремонта.
Виды вулканизации
Чаще всего общеупотребимые каучуки (бутадиен-стирольный, бутадиеновый и натуральный) вулканизируют в сочетании с серой, нагревая смесь до 140-160°С. Этот процесс называется серной вулканизацией. В образовании межмолекулярных поперечных связей участвуют атомы серы. При добавлении в смесь с каучуком до 5% серы производят мягкий вулканизат, используемый для изготовления автомобильных камер, покрышек, резиновых трубок, мячей и т.п.
Когда присоединяется более 30% серы, то получается довольно жесткий, малоэластичный эбонит. В качестве ускорителей в этом процессе используют тиурам, каптакс и др., полноту действия которых обеспечивает добавление активаторов, состоящих из окислов металлов, как правило, цинка.
Еще возможна радиационная вулканизация. Ее проводят посредством ионизирующей радиации, применяя потоки электронов, излучаемых радиоактивным кобальтом. Такой процесс без использования серы способствует получению эластомеров, наделенных особой стойкостью к химическому и термическому воздействию. Для производства специальных видов резин добавляют органические перекиси, синтетические смолы и другие соединения при тех же параметрах процесса, что и в случае добавление серы.
В промышленных масштабах вулканизируемый состав, помещенный в форму, нагревают при повышенном давлении. Для этого формы помещают между нагретыми плитами гидропресса. При изготовлении неформовых изделий смесь засыпают в автоклавы, котлы или индивидуальные вулканизаторы. Нагревание резины для вулканизации в этом оборудовании проводится при помощи воздуха, пара, нагретой воды или высокочастотного электрического тока.
Крупнейшими потребителями резинотехнической продукции на протяжении многих лет остаются предприятия автомобильного и сельскохозяйственного машиностроения. Степень насыщенности их продукции изделиями из резины служит показателем высокой надежности и комфорта. Кроме того, детали из эластомеров часто используют при производстве монтажа сантехники, изготовлении обуви, канцелярских и детских товаров.
Вулканизатор для шин своими руками
Любой вулканизатор обязательно должен состоять из пресса и нагревательного элемента.
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.
Обратите внимания! Если использовать электроплитку, то в данном случае на спираль потребуется положить металлическую пластину. Перед тем как укладывать на нее резину, рекомендуется положить бумагу, дабы пластина не прилипла. Сюда же потребуется присоединить терморегулятор, который настроить на отключение при 150 °. Здесь также в качестве пресса можно использовать струбницу.
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.
Таким образом получается произвести вулканизацию практически подручными средствами.
Самодельный вулканизатор
Произвести самодельную вулканизацию вполне возможно, но лучше, если эту работу сделают профессионалы на СТО. Данная процедура не займет много времени, да и стоит недорого.
Преимущества и недостатки холодной и горячей вулканизации
Преимуществами того и другого способа ремонта шины являются:
- возможность самостоятельного осуществления ремонта (даже на природе);
- весь ремонт занимает небольшой промежуток времени;
- набор для ремонта можно купить в магазине (он доступен и не дорог по стоимости–от 150 рублей).
Из недостатков можно выделить:
- холодный метод не придает долговечности отремонтированному изделию;
- для горячего способа требуется специальный вулканизатор, который нужно будет покупать или изготавливать самостоятельно;
- при осуществлении ремонта собственными силами нельзя достичь идеального эффекта (через короткий промежуток времени требуется новый ремонт).
Данные способы вулканизации помогают в экстренных случаях и обходятся намного дешевле. После обращения же в сервисный центр можно получить качественно отремонтированное велосипедное изделие (стоит дороже – от 400 рублей).
Вулканизация резины самостоятельными методами является очень быстрым и эффективным способом. Он обходится недорого и нет необходимости обращаться в дорогостоящие сервисные центры. По мнениям владельцев велосипедов – это надежный способ решения практически любой проблемы, связанной с шинами.
Есть несколько способов заделать прокол или порез в велосипедной камере, один из которых – горячая или холодная вулканизация шин. Такой метод можно с уверенностью назвать надежным и долговечным, колесо, закрепленное при помощи сырой резины, будет служить как новое и не спустит в самый неожиданный момент. Осуществлять такой ремонт можно легко самому своими руками, как в домашних условиях, так и на природе в походе при наличии некоторых необходимых деталей. Горячий метод вулканизации отличается от холодного только тем, как закрепляется накладываемая на колесо заплатка – с нагревом или без.
Что такое вулканизация? Это такой химический процесс, благодаря которому, при затрате тепла, прочностные свойства резины улучшаются, она становится эластичной и твердой. Наложить латку на прокол можно при помощи отрезка старой камеры или готовой заплатки из ремонтного набора, а для их закрепления необходима сырая резина своими руками, которая продается в рулонах с защитной пленкой. Это очень пластичный материал, он прилипает к любым поверхностям, легко слепляется в комок и т.д. сырая резина инструкция по применению указана на упаковке.
Различают два вида вулканизации – холодная и горячая, рассмотрим их оба поподробнее.
Изготовление резины
Выделяют три основных неизменных этапа, если готовится сырая резина. Инструкция и технология простые, требующие несложного оборудования. Последовательно выполняются:
- подогрев каучука;
- смешивание с добавками;
- формовка.
Натуральный каучук, постояв некоторое время и перебродив, превращается в густую вязкую массу. Искусственный сразу производится в таком виде. Перед применением его разминают подобно тесту и подогревают до 50 градусов. В таком состоянии он теряет свою упругость, становится податливым и мягким и способным смешиваться с другими веществами.
Компоненты будущей резины засыпают в шнековую машину для перемешивания. Пропорции и добавки берутся в зависимости от запланированных качеств. Все марки производимой сырой резины стандартизированы, и количество каждого материала указано в процентах. Остается только пересчитать в соотношении к имеющейся массе каучука.
Полученная однородная масса остается подогретой, поскольку трение о детали машины и частиц друг о друга происходит с выделением температуры. В результате процесса образуется сырая резина. Ей придают форму полос заданных размеров (реже шнура) и упаковывают между полиэтиленом.
Что значит понятие «вулканизация шин»?
Длительный срок эксплуатации и плохое качество дорог не наилучшим образом сказываются на состоянии автомобильных шин. Агрессивное влияние внешних факторов приводит к тому, что на их поверхности образуются повреждения. Оптимальный вариант в данном случае — отправиться в станцию техобслуживания, где специалисты проведут вулканизацию покрышек.
Вулканизация — высокотехнологичный процесс, при котором каучук образуется в резину. Данное сырьё позволяет в разы минимизировать расходы на обслуживание и ремонтные работы покрышек.
Любая автомастерская предлагает несколько вариантов вулканизации:
- горячая — «сырая резина» поддается термической обработке и крепится на порезанном участке;
- холодная — применяется подобранная заплатка и клеевое вещество.
Первая разновидность ремонта проблемы более эффективна и отличается надежностью, поскольку колесо можно использовать в обычной среде длительное время. Второй тип чаще всего применяется в качестве временной закладки. Согласно инструкции, вулканизацию допустимо применять при следующих разрезах: при поперечных порезах — до 25 мм, продольных — до 35 см.
«Горячая вулканизация»
Метод «горячей вулканизации» основывается на обработке пореза каучуком при помощи высоких температур. Термическое воздействие позволяет превратить резиновые компоненты в один монолитный слой. Время проведения процедуры в среднем составляет 1-2 часа (в зависимости от уровня повреждения).
Горячая вулканизация включает в себя несколько этапов:
- Демонтаж покрышки и обработка пореза фрезой.
- Покрытие ранее обработанного участка защитными средствами.
- Тщательно высушенный участок равномерно заполняется каучуком и отправляется на специализированный станок.
- Вулканизация шины проводится при температуре 120-140 градусов.
- Нанесения кордовой заплатки для улучшения технических характеристик.
- Финишная обработка покрышки и ее монтаж на место.
Расценки на такую процедуру составляют от 400 рублей и напрямую зависят от радиуса шины, определенного региона и стоимости исходных материалов.
«Холодная вулканизация»
Такой способ не нуждается в нагреве и применяется в экстренных ситуациях. Заплатки или так называемые жгуты скрепляются при помощи «цемента». Проводится холодная вулканизация следующим образом:
- Демонтаж колеса и визуальная диагностика пореза.
- Обезжиривание и очищение повреждения.
- На обработанное место наносится клей.
- Колесо накачивается и монтируется обратно.
Предварительная стоимость данной процедуры составляет 250 рублей (все исходит от марки используемых материалов и степени сложности повреждения).
Надежность шин после ремонтных работ
- Ремонт боковых и продольных порезов на шине при помощи вулканизации позволяет в разы продлить срок службы покрышки. При соблюдении технических требований во время проведения процесса, отремонтированное колесо может прослужить еще несколько сезонов в условиях ежедневной эксплуатации транспортного средства.
- Холодная вулканизация должна применяться исключительно с использованием качественных клеевых составов. В особо сложных случаях необходимо проводить разбортовку колеса и наносить дополнительную заплатку на покрышку с внутренней стороны.
- Наиболее распространенным дефектом, который появляется в следствие непрофессиональной работы является появление грыжи на заклеенном участке покрышки. Они также незамедлительно требуют ремонта и вмешательства специалистов. При повторном возникновении проблемы рекомендуется заменить комплектующие детали.
Балансировка колеса после проведения вулканизации
Вулканизация оказывает влияние на структуру колеса, смещая в сторону его центр тяжести. Это приводит к дисбалансу векторов приложения, что может сказаться на качестве езды и привести к возникновению аварийной ситуации. Помимо этого, может случится следующее:
- Преждевременный износ подвески и протектора;
- увеличение тормозного расстояния;
- неприятные вибрации в рулевой системе управления.
Чтобы свести всевозможные риски на автомагистралях, необходимо провести балансировку шин сразу же после вулканизации. Балансировку колеса проводят на специализированном станке. Более эффективного результата удается достичь благодаря использованию инновационных электронных стендов.
P.S. Некоторые автолюбители несмотря на это считают, что правильный ремонт шины с боковым порезом — отнести её на помойку и купить новую. Ремонт бокового пореза допустим исключительно шинах для сельхоз и спецтехники, где скорости небольшие. Выбор остаётся только за Вами.
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.
Ремонт велосипеда: Как пользоваться вулканизатором
Что вы обычно делаете, если пробили колесо? Правильно, достаёте заплатку и при помощи клея избавляетесь от лишнего отверстия в вашей камере. Но что, если порез будет длиной 20мм? Скорее всего в таком случае камеру придётся выбросить, ведь латки едва ли помогут удержать воздух в такой камере. Скорее всего латка просто отклеится от камеры. Хотя мы уверены, что после такого пореза вам доводилось видеть вздутые прямо на латке шишки. В любом случае такую камеру уже не стоит использовать.
История
Инструмент
Алгоритм
Выводы
Но что, если я скажу вам, что, используя особый инструмент можно избавиться от практически любого прокола и пореза? Имя этого инструмента – Вулканизатор! Звучит впечатляюще, да. Сам процесс назван честь Вулкана, древнеримского бога огня.
Как учит нас Википедия:
Вулканизация – технологический процесс взаимодействия каучуков с вулканизирующим агентом, при котором происходит сшивание молекул каучука в единую пространственную сетку. При этом повышаются прочностные характеристики каучука, его твёрдость и эластичность, снижаются пластические свойства
Открыл процесс вулканизации Чарльз Гудьир (Charles Nelson Goodyear), запатентовавший его в 1844 году. Если его имя вам кажется знакомым, то не стоит удивляться. Фирма Goodyear Tire and Rubber Company или просто Goodyear, известный производитель шин и других резинотехнических изделий, названа в его честь. Вот такая дань изобретателю, хотя умер Чарльз за 48 лет до основания фирмы.
Если у вашего дедушки или отца был автомобиль, то он наверняка расскажет вам про вулканизацию, а если повезет, и презентует вулканизатор, ведь именно так во времена СССР избавлялись от проколов в камерах автомобилей, грузовиков, автобусов и прочей колёсной техники.
Чтобы вулканизировать камеру вам понадобится:
- Вулканизатор (не удивляйтесь)
- «Сырая» резина
- Ножницы
- Камера с лишним отверстием
- Сольвент
- Ветошь
Вулканизатор сейчас легко купить на вторичном рынке или барахолке, там же можно достать специальную «сырую» резину. Проверьте гараж или расспросите у старших родственников, вполне возможно у них есть такой девайс. Автору статьи вулканизатор, вместе с резиной для заплаток, достался от отца. Эта штука, с 1974 года прекрасно ставит заплатки на камеры. Вот небольшая инструкция как ним пользоваться:
Подготовьте камеру
Обезжирьте камеру в том месте, где планируете её вулканизировать, прям как с обычной установкой латки. В моём случае был простой прокол иглой акации, но вулканизатору поддаются любые порезы, лишь бы хватило рабочей поверхности самого аппарата.
Подготовьте заплатку
При помощи ножниц вырежьте подходящую заплатку, от края заплатки до отверстия должно быть не менее 5мм. Не забудьте снять с заплатки защитную плёнку. Прилепите заплатку к камере в месте прокола слегка прижав её. Сырая резина отлично прилипает, так что у вас не должно быть никаких проблем с этим.
Очистите и обезжирьте рабочую поверхность вулканизатора. Вы же не хотите, чтобы в вашу камеру впечатался мусор?
Установите камеру на вулканизатор
Положите камеру так, чтобы сырая резина оказалась на рабочей поверхности вулканизатора. Следите за тем, чтобы на камере не было изгибов резины, в противном случае после нагревания останутся следы. Придавите камеру при помощи «башмака» вулканизатора.
Включите вулканизатор
Обычно вулканизаторы работают от сети 220В, хотя встречаются модели наших китайских друзей, питающиеся от 12В аккумулятора автомобиля. Если на вулканизаторе нет никаких индикаторов, то уже через пару минут определить его работу не составит труда, рабочая поверхность прогревается до 140-160 °C
Осторожно! Не обожгитесь
Выключите вулканизатор
Обычно, через 15-20 минут, вулканизатор отключается сам. Однако во избежание повторного нагревания стоит отключить его от источника питания.
Дождитесь остывания
Через 40-60 минут рабочая поверхность должна остыть, камеру можно снимать. Не бойтесь, когда обнаружите, что камера прилипла к вулканизатору
Осторожно снимите её с прибора и радуйтесь её второй жизни
Конечно, вулканизатор не так практичен и портативен, как обычные латки. Однако он справляется с гораздо более сложными проколами и порезами и поможет оживить не одну старую камеру, а учитывая стоимость брендовых камер поможет сэкономить денег.
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.
