Cautxú i materials de cautxú: cautxú, ebonita, gutaperxa, balata
Goma d'esborrar Aquest és el nom genèric amb el qual es ven el producte de la coagulació de la saba lletosa secretada per determinades plantes tropicals. Aquestes plantes inclouen l'hevea brasilera (Hevea brasiliensis) i les seves espècies relacionades. Al voltant de 9/10 de la producció mundial de cautxú prové tant d'hevea silvestre com de plantació.
El cautxú de plantació és de qualitat superior al cautxú salvatge. El cautxú comercial té diversos noms, el grau més valuós és «para-cautxú». Químicament, el component principal del cautxú és una composició d'hidrocarburs (С10З16)n. Actualment, el cautxú sintètic es produeix en grans quantitats per polimerització d'isoprè (C538). El cautxú és soluble en gasolina, benzè, disulfur de carboni, etc.
Fins i tot abans del descobriment del Brasil, els indis nadius tenien "pilotes de goma", ampolles de material irrompible i feien servir torxes per il·luminar els dies festius, que cremaven durant molt de temps, però despreniaven molt de sutge i feien una olor picant. Estan fets de les "llàgrimes" blanques de llet de l'arbre del cautxú.
L'explorador i científic francès Charles Marie de la Condamine va portar a casa mostres d'aquest material en forma de pastissos secs de goma el 1744 durant el bloqueig naval britànic de França. Però el cautxú va guanyar importància industrial només després que el químic nord-americà Charles Nelson Goodyear el 1839 aconseguís convertir el cautxú amb sofre sota l'acció de la calor del plàstic a un estat elàstic (cautxú).
Com a resultat del procés de vulcanització i producció d'ebonita, el 1848 esdevingué el fundador de la moderna indústria del cautxú. El 1898, la Goodyear Tire & Rubber Company es va fundar a Akran, Ohio. Encara avui, és un dels majors productors de cautxú i productes de cautxú sintètic del món.
Processament del cautxú
En la seva forma pura, el cautxú no s'utilitza, sinó que es barreja prèviament amb diverses substàncies, de les quals el sofre té un paper important. La mescla resultant és modelada i vulcanitzada. La barreja es fa triturant el cautxú sobre rodets, amb l'addició gradual d'una o altra substància.
La composició de la massa de cautxú pot incloure les substàncies següents:
-
goma d'esborrar;
-
substituts del cautxú (recuperació - cautxú antic i fets - olis grassos vulcanitzats amb sofre);
-
farcits (òxid de zinc, guix, kaolv, etc.);
-
sofre;
-
acceleradors de vulcanització;
-
suavitzants afegits amb un gran percentatge de farciments (parafina, ceresina, asfalt, etc.);
-
tints.
En enginyeria elèctrica s'utilitza cautxú tou, amb un alt contingut de farcits (fins a un 60% i més), però amb un baix contingut de sofre, i cautxú dur - cautxú de banya, ebonita, amb un alt contingut de sofre.
Goma d'esborrar
El cautxú és una barreja de cautxú i sofre processada a una temperatura elevada. Material extremadament flexible, elàstic, completament impermeable amb altes propietats aïllants.Es produeix en forma de làmines de diferents gruixos i s'utilitza àmpliament per aïllar cables. Les qualitats negatives són la baixa resistència a la calor i la resistència a l'oli.
Vulcanització sóc
Per als productes elèctrics, s'utilitza una vulcanització extremadament calenta. La temperatura de vulcanització és de 160 a 170 ° C per a cautxú dur i de 125 a 145 ° C per a cautxú tou. El temps de vulcanització depèn del tipus de productes i de la seva mida.
Per tal d'accelerar el procés de vulcanització, s'afegeixen substàncies especials d'origen orgànic i inorgànic -accelerants- a la barreja d'escuma. Aquestes substàncies inclouen òxids d'alguns metalls així com alguns compostos orgànics complexos. Tinc acceleradors no només redueixen el temps de vulcanització en 4-6 vegades, sinó que també donen un producte més homogeni i en tots els aspectes les millors qualitats.
Propietats triturades del cautxú
Les propietats del cautxú depenen del seu tipus, tipus de farciment, quantitat de sofre, temps de vulcanització, etc. L'augment del contingut de sofre augmenta l'angle constant dielèctric i l'angle de pèrdua. De les impureses, el negre de carboni té l'efecte més nociu sobre les propietats elèctriques, i el quars mòlt és el menys nociu.
La resistència a la capacitat és de mitjana 1014 — 1016 Ohm x cm… Constant dielèctrica de 2,5 a 3. Resistència elèctrica per cautxú brut — 24 kV / mm, per cautxú vulcanitzat — 38,7 kV / mm… Tangent de pèrdua per cautxú vulcanitzat 0,005 — 0002. Oudspruch. pes de cautxú pur 0,93 — 0,97, mescla de cautxú — 1,7 — 2. Resistència temporal NSand estirament de goma bona — 120 kg / cm2, a més, quan es trenca, la goma s'allarga 7 vegades .
El cautxú tou és principalment l'aïllament de cables, per a la producció de canonades, cintes, guants, etc.Durant el treball elèctric, s'utilitza àmpliament la cinta aïllant, que és una simple cinta ordinària coberta per un costat amb una massa adhesiva de goma.
Ebonita
També s'anomena cautxú dur. Les millors marques d'ebonita contenen un 75% de cautxú pur i un 25% de sofre. Algunes varietats també contenen recuperació i farcits. De vegades, però, s'afegeixen farcits per canviar les propietats de l'ebonita en la direcció desitjada, per exemple, imer per augmentar la seva resistència a la calor.
Oudsmruch sobre bLa resistència capacitiva dels millors graus d'ebonita puja fins a 1016 — 1017 Ohm x cm Resistència superficial fins a 1015 Ohm... No obstant això, la resistència superficial es redueix significativament amb una exposició prolongada als raigs de llum. Per reduir aquest efecte, la superfície d'ebonita ha d'estar ben polida.
L'envelliment es produeix a causa de l'alliberament de sofre lliure de l'ebonita, que es combina amb l'oxigen i la humitat atmosfèrics per donar àcid sulfúric. Per restaurar la superfície. l'ebonita es renta primer amb amoníac i després repetidament amb aigua destil·lada.
La resistència elèctrica de l'eboint és de 8 a 10 kV / mm amb gruixos de l'ordre de 5 - 10 mm ... Resistència màxima a la flexió de 400 a 1000 quilograms / ° Cm2 ... Resistència temporal a la flexió per impacte 5 - 20 (kg) x cm) / cm2 ... Resistència a la calor 45 — 55 ° C.
Les empreses que produeixen ebonita solen produir-ne diverses varietats. Com més baix sigui el grau, més substituts de cautxú i farcits conté. L'ebonita s'utilitza àmpliament en enginyeria elèctrica. L'ebonita es ven en làmines, varetes i tubs.
Els graus especials d'ebonita inclouen aquestonita i asbest volcànic.La seva producció és lleugerament diferent de la producció d'ebonita, és a dir: com que les fibres d'amiant es trituren completament amb rodets, el cautxú es dissol a la gasolina i després es barreja amb amiant i altres farcits. Aquestes mescles poden contenir molt poca goma, fins a un 10%, com a resultat de la qual cosa la resistència a la calor d'aquests productes pot augmentar fins a 160 ° C.
La pols d'ebonita s'utilitza per produir plàstics a partir dels quals es premen diverses peces aïllants.
Cautxú artificial sintètic
A la indústria moderna del cable, no es prefereix el cautxú natural, sinó els seus tipus i mescles sintètiques. Aquestes mescles donen propietats específiques a la capa aïllant i la funda dels productes acabats (filferros, filferros i cables). A les mescles s'afegeixen additius que acceleren la reacció de reticulació, així com pigments de color i additius que protegeixen el producte final de l'envelliment.
Hi ha diversos tipus de cautxú sintètic: carboxilat, polisulfur, propim d'etilè, etc. Les propietats elèctriques del cautxú sintètic són properes a les del cautxú natural, però les propietats mecàniques són inferiors.
Gutaperxa
La gutaperxa és un producte de la coagulació del suc lletós de determinades plantes que creixen a les illes de l'arxipèlag malai.
La gutaperxa conté un 20-30% de resines i un 70-80% de cautxú amb hidrocarburs, i la seva composició química és propera a la del cautxú natural. Però com que els familiars no sempre són iguals, la gutaperxa també es comporta de manera diferent al cautxú natural. A una temperatura de 50-70 OC la gutaperxa es torna plàstica, però no elàstica, com el cautxú, i s'endureix quan s'exposa al fred.
La gutaperxa no cura. Comença a estovar-se a 37 °C, a 60 °C es torna completament plàstic i a 130 °C es fon. Resistència volumètrica Oudsmruch 1014 — 1016 Ohm x cm.
És un dels materials aïllants elèctrics més antics. Des de 1845, els cables de telègraf a Gran Bretanya s'han aïllat amb gutaperxa, incl. per a l'aïllament de línies submarines.
Cable telegràfic submarí 1864
Als anys setanta del segle XIX van aparèixer les primeres fàbriques de cable a l'estranger i a Rússia. Aquestes fàbriques fabriquen principalment cables aïllats per al telègraf, i unes quantes fabriquen cables telegràfics submarí aïllats amb gutaperxa.
L'ús de noves matèries primeres com el cautxú, la gutaperxa i la balata va ser recolzat per Franz Klout (1838 - 1910), nascut a Colònia, que es va convertir en un innovador i el fundador més important de la indústria del cautxú a Alemanya.
Werner von Siemens també va fer experiments amb gutaperxa com a revestiment aïllant, que la volia utilitzar per a cables subterranis. Durant tres anys de proves per part del govern alemany, va resultar que la gutaperxa és destruïda per les substàncies agressives naturals de la terra i al cap de poc temps perd les seves qualitats aïllants a l'aigua subterrània.
Com a aïllant per al nucli del cable d'alimentació, la gutaperxa va durar relativament poc, ja que l'aïllament es va tornar dur al fred i suau sota la influència de la calor, era car i, per tant, no es podia fer ideal (vegeu: Què són els productes de cable).
Cobrint el cordó amb gutaperxa. Greenwich, 1865-66. Pintura de R. C. Dudley
En aquella època les venes es col·locaven en canonades de ferro i plom i s'embolicaven amb tires de cotó, lli o jute. I el 1882, va aparèixer la idea d'utilitzar aquests materials per a l'aïllament. Amb aquesta finalitat, s'han creat agents impregnants a base de vaselina amb l'addició de resines espessidores naturals.
La premsa de gutaperxa que s'utilitzava llavors es va convertir en una premsa hidràulica de plom, mitjançant la qual s'aplicava el revestiment de plom directament al nucli i no calia utilitzar tubs de ferro.
La funda està protegida de la corrosió per jute impregnat de betum, que s'embolica al voltant del cable. Com a protecció mecànica es van utilitzar dues làmines de ferro galvanitzat impregnades de betum i superposades. Per a una protecció completa contra la corrosió, es van tornar a cobrir amb jute impregnat de betum.
El betum és un dels productes que ha deixat marques negres a les mans dels instal·ladors de cables subterranis durant moltes dècades. Com que, conegut com a "quitrà de terra" o "quitrà de roca", es va extreure com "asfalt natural" i avui s'allibera principalment durant la destil·lació al buit del petroli, ja l'any 2500 a.C. es va anomenar "asfalt" per els habitants de Mesopotàmia pels segells entre els taulons de les cobertes dels seus vaixells. També s'utilitza com a precursor del linòleum per aïllar els sòls de la penetració d'humitat.
La bala
Balata, un producte relacionat amb el cautxú i la gutaperxa, s'extreu a Veneçuela. Les seves propietats són properes a la gutaperxa i s'utilitza com a complement a aquesta i al cautxú.La bala conté més resines naturals que el cautxú i la gutaperxa i, a diferència del cautxú, no s'endureix. S'utilitza en grans quantitats com a impregnació en la producció de corretges de transmissió de potència i cintes transportadores.
Vegeu també: