obradni procesi

Upload: marija-tesic

Post on 11-Jul-2015

1.630 views

Category:

Documents


9 download

TRANSCRIPT

VISOKA TEHNIKA KOLA STRUKOVNIH STUDIJA NOVI BEOGRAD

SEMINARSKI RAD

Predmet: Obradni procesi

GUMA

Mentor: Dr Radivoj Popovi

Student: Jelena Baji

25/2010 Beograd,novembar 2011. Sadraj: 1. Uvod........................................................................................................4 2. Obrada kaucuka I proizvodnja gume.....................................................42.1 Mastikacija...................................................................................................5 2.2 Kaucukova smesa.............................................................................................72.2.1 Sredstva za vulkanizaciju............................................................................7 2.2.2 Sredstva protiv starenja..............................................................................7 2.2.3 Punila............................................................................................................8 2.2.4 Pigmenti........................................................................................................8 2.2.5 Omeksivaci...................................................................................................8 2.2.6 Faktis............................................................................................................8 2.2.7 Priprema smese............................................................................................9

3. Oblikovanje poluproizvoda pre vulkanizacije........................................93.1 Ekstrudiranje...................................................................................................9 3.2 Kalandiranje...................................................................................................10 3.3 Oblikovanje u kalupima................................................................................113.3.1 Kompresorsko oblikovanje.......................................................................11 3.3.2 Oblikovanje ubrizgavanjem.....................................................................12 3.3.3 Ostali postupci oblikovanja......................................................................13

3.4 Konfekcioniranje............................................................................................13

2

4. Vulkanizacija...........................................................................................144.1 Vulkanizacija u autoklavima........................................................................14 4.2 Kontinuarna vulkanizacija...........................................................................154.2.1 Fluid bed vulkanizacija.............................................................................15

4.3 Vulkanizacija presovanjem...........................................................................16

5. Proizvodi od gume...................................................................................175.1 Pneumatika.....................................................................................................175.1.1 Tehnologija izrade spoljasneg pneumatika.............................................17

6. Regenerisani Kaucuk..............................................................................186.1 mokra prerada...............................................................................................18 6.2 Suva prerada..................................................................................................19 6.3 Kontnuiran proces........................................................................................19

7. Proizvodjaci gume u jugoslaviji............................................................19 8. Zakljucak................................................................................................19

3

1. UvodKauuk je prirodna ili sintetika makromolekulska supstanca, koja se hemijskim reakcijama prevodi u umreenu strukturu, dajui proizvod nazvan guma ili elastomer. Guma je izvanredno ilav materijal koji se u irokom temperaturskom podruju moe reverzibilno elastino deformisati. Za razliku od drugih krutih materijala, kao to su metali, kojima reverzibilna istegljivost iznosi samo 1%, tipina guma podnosi reverzibilnu istegljivost 5 do 10 puta od svoje prvobitne duine. Za istezanje eline ice od 1% potrebna je 105 puta vea sila od potrebne za isto istezanje gumenog uzorka. Mogunost elastine deformacije usko je povezana sa promenom molekulskih oblika, a time i entropije sastava, pa je velika elastinost svojstvo samo makromolekulskih sastava. Brojni polimerni materijali pokazuju svojstvo elastomera. Meutim, za praktinu primenu slue samo oni kojima je temperatura ostakljenja nia od -20C, to im omoguuje fleksibilno ponaanje na temperaturama na kojima se pri-menjuju. Temperatura ostakljenja je karakteristina veliina elastomera. To je prelazna temperatura na kojoj delovi makromolekula postaju dovoljno pokretljivi, pa supstanca prelazi iz plastinog u elastino stanje. Nepolarni polimerni molekuli vrlo su fleksibilni i zato se lako pokreu njihovi delovi i na niskim temperaturama. Takav je npr. prirodni kauuk, koji ima temperaturu ostakljenja -70C. Kauuk i guma su sastavni delovi industrijske epohe ve oko 150 godina. Dananja civilizacija je nezamisliva bez tih materijala. Njihova je potronja postala jedno od merila industrijske razvijenosti, jer se oni nalaze u veini potronih dobara, od preko potrebnih automobilskih guma, transportnih traka, cevovoda, delova maina i ureaja, do odevnih predmeta i igraaka.

2. Obrada kaucuka I proizvodnja gumePrirodni i sintetski kauuk plastian je materijal, kome se oblik moe menjati. Kauuk se ne moe direktno upotrebiti, ve se mora podvrgnuti mnogim procesima, da se dobije guma, konani produkt, relativno velike elastinosti. Kauuk je, dakle, meuprodukt u proizvodji gume i gumenih proizvoda. Meu mnotvom najrazliitijih proizvoda, mnogi se proizvode prema strogo specifinim postupcima. Meutim, za veinu proizvoda postupak je uglavnom isti. Kauuku se dodaju razliita punila i smesa se podvrgava termikoj obradi (tzv. vulkanizaciji). U itavom procesu proizvodnje gume iz kauuka razlikuju se sledee faze: mastikacija,

4

-

priprema smese kauuka i dodataka, oblikovanje poluproizvoda, vulkanizacija.

2.1 MastikacijaPrirodni, a ponekad i sintetiki kauuk doprema se u fabrike obino u velikim balama i komadima, blokovima etvrtastog oblika. Pre dalje obrade, takve komade potrebno je smanjiti. To se radi pomou posebnih maina sa noevima koji reu kauuk u manje komade izduenog oblika, esto se kauuk pre rezanja mora zagrejati na temperatura oko 50C, da bi se omekao. Prirodni se kauuk ne moe direktno meati sa posebnim dodacima, jer se oni ne mogu jednako raspodeliti u sirovom, relativno tvrdom materijalu. Zato se kauuk mora podvrgnuti tzv. mastikaciji. To je operacija u kojoj se kauuku poveava plastinost, a time i mogunost postizanja vee homogenosti prilikom meanja razliitih dodataka i punila. Mastikacija se sastoji u intenzivnoj mehanikoj obradi, uz istovremeno zagrevanje. Pri tome se kauuk, kao polimer velike molekularne mase, razgrauje. Procesu mastikacije se najvie podvrgava prirodni kauuk. Sintetiki kauuk se zbog svoje drugaije strukture mnogo tee masticira. Da bi se taj proces mogao izvesti, potrebni su katalizatori, hemijska sredstva za plastificiranje. Ova sredstva ubrzavaju masikaciju samo u prisustvu kiseonika. Oni ne smeju uticati na kasniji proces vulkanizacije, niti na svojstva smese za vulkanizaciju. To su uglavnom sumporni spojevi, najee tiofenoli, koji se dodaju kauuku u malim koliinama (oko 1%). Mastikacija se izvodi pomou posebnih ureaja. Prvi su u upotrebi bili dvovaljci, koji mogu sluiti za mastikaciju, ali i za meanje dodataka kuuku i za stvaranje homogene smee pre vulkanizacije. Princip rada na dvovaljcima i konstaikcija ureaja, ostali su praktino nepromenjeni kroz vie od stotinu godina, od njihove prve upotrebe u proizvodnji gume. To je ureaj sa dva valjka, smetena u horizontalnoj ravni, koji se okreu jedan prema drugom (sl. 2.1.);

SI. 2.1. mastikaciju

Ureaj

za

5

Prenik valjka je 0,4 - 0,6 m, a duina 1 - 2 m. Otvor izmeu valjaka podesi se na poetku rada tako da rotirajui valjci mogu uhvatiti i povui komade kauuka. Nakon to komadi prou izmeu valjaka, radnik, koji rukuje ureajem, vraa ih i tera ponovo kroz otvor izmeu valjaka. Pri tome se razmak izmeu valjaka moe po potrebi proirivati. Nakon nekoliko prelazaka, pojedini se komadi zdruuju i ine homogenu masu, koja stvara prevlaku oko prednjeg valjka. Da bi masa postala to homogenija, reu se povremeno delovi mase, skidaju se sa valjka i ponovo ubacuju meu njih. Na manjem laboratorijskom ureaju ree se runo, a na velikim proizvodnim valjcima obavlja se to automatski i kontinuirano. Dvovaljci moraju imati vrlo tvrdu povrinu, naroito zbog rezanja traka kauuka, jer se tada no za rezanje upire u povrinu valjka. Valjci se prema potrebi hlade vodom ili se zagrevaju parom, uljem ili, vrlo retko, elektrino. Da bi se poveao uinak ureaja, prednji se valjak obino okree neto sporije od zadnjeg. Oba se valjka pokreu istim motorom i meusobno su povezani zupanicima sa dugakim zupcima, kako bi valjci ostali u vezi i kada se razmiu. Kada se prerauje materijal koji izaziva vrlo veliko trenje, svaki se valjak pokree zasebno. Pored rada na dvovaljcima, mastikacija, a takoe i meanje smese kauuka i dodataka, obavlja se i u mealicama (mikserima). Taj se ureaj sastoji od zatvorene komore sa dva rotora nepravilnog, krukolikog oblika. Rotori se okreu jedan prema drugom i tom prilikom pritiskaju i meaju kauuk izmeu valjaka, ali i izmeu pojedinog valjka i zida komore. Proces se odvija mnogo efikasnije i u veem prostoru, pa je za mastikaciju u mealici potrebno mnogo manje vremena nego za mastikaciju izmeu valjaka. Pored toga, rad mealice se moe automatizovati i tada osoblje nije u direktnom kontaktu sa mainom, ime se izbegavaju mnoge nesree, koje su este kada se mastikacija obavlja dvovaljcima. Rotori se prema potrebi mogu hladiti vodom, esto se rotori okreu razliitim brzinama da bi se poveala efikasnost meanja. Nakon zavrene mastikacije ili meanja, kauuk se isputa otvaranjem dna mealice. Kauuk koji je izaao iz mealice nepravilnog je oblika i esto izdeljen u nekoliko komada. Ta se itava masa odvodi ili isputa direktno u mainu sa dvovaljcima, koji je homogeniziraju i oblikuju u ploe prikladne za dalju preradu. Zapremina mealice u velikim industrijskim pogonima iznosi i do 250 dm3.

Sl. 2.3 Forerel Bridge kontinualni mikser

presele x-X 6

2.2 Kaucukova smesaKvalitet gotovog proizvoda vrlo mnogo zavisi od dva inioca: sastava i homogenosti kauukove smee pre vulkanizacije. Osnovni sastojak svake smese koja se dalje prerauje u gumu, jeste naravno, kauuk. Smea mora sadrati sredstvo za vulkanizaciju, najee sumpor, zatim ubrziva vulkanizacije i aktivator ubrzivaa. Pored tih glavnih sastojaka smea sadri razliite dodatke. Njihov je zadatak da olakaju dalju preradu, da kao punila snize cenu gotovog proizvoda i da omogue postizanje eljenih svojstava budueg proizvoda. Zbog toga je izbor vrste i koliine dodataka tj. sastava smese za vulkanizaciju, vrlo bitan u itavoj proizvodnji. Postoji mnogo recepata za pravljenje razliitih vrsta guma i velikog mnotva razliitih gumenih proizvoda. Relativni sastav smee ne izraava se u procentima, ve se koliina kauuka kao glavnog sastojka smee oznaava sa 100, a koliina ostalih komponenata u odnosu na tu koliinu kauuka. 2.2.1 Sredstva za vulkanizaciju Kao sredstvo za vulkanizaciju najvie se upotrebljava sumpor. Pomou sumpora mogu se vulkanizirati svi kauuci iji makromolekuli sadre dvostruke veze. Sumpor za vulkanizaciju mora biti relativno ist (vie od 95% S), bez kiselina, samleven na odreenu veliinu zrna da bi se mogao bolje izmeati u kauuku. Ako se kauuku dodaje samo mala koliina sumpora ili se radi sa kauukom u kojem se sumpor teko rastvara, upotrebljavaju se dispergatori. Za izradu meke gume na 100 delova kauuka dodaje se 0,2 - 5 delova sumpora. Gume koje sadre 5-25 delova sumpora nisu ni dovoljno vrste ni dovoljno elastine (slino koi), pa se retko upotrebljavaju. Vulkanizacija sa sumporom ima mnogo prednosti. Proces je pogodan sa ekonomskog gledita, njegova se brzina relativno lako moe regulisati dodatkom ubrzivaa ili usporivaa, a paljivim voenjem procesa i doziranjem sumpora moe se uticati na stepen umreavanja kauuka, a time i na svojstva gotovih proizvoda. Pored sumpora, za vulkanizaciju se mogu upotrebiti i neki sumporni spojevi, uglavnom disulfati. Njihova je prednost to otputaju sumpor tek na viim temperaturama, pa se smea moe meati i obraivati pre vulkanizacije bez opasnosti od prerane vulkanizacije. Vulkanizacija se moe obaviti i bez sumpora. Za to se u prvom redu upotrebljava kauuk bez dvostrukih veza. Najpoznatija sredstva za vulkanizaciju te vrste jesu peroksidi. Kauuci koji sadre halogene elemente mogu se umreavati i pomou metalnih oksida (npr. cink-oksida). Kauuk se moe vulkanizirati i bez sredstva za vulkanizaciju. Umreavanje se tada postie delovanjem jakog zraenja, npr. pomou gama-zraka, s izotopom 60C. U smei za vulkanizaciju, svakako, moraju biti prisutni i ubrzivai. Vulkanizacija je bez njih spora, potrebno je mnogo sumpora i visoke temperature, a produkt je slabe vrstoe i otpornosti prema trenju. Postoji vrlo mnogo tipova ubrzivaa koji se pod patentiranim imenima nalaze na tritu. To su uglavnom organski spojevi: tiazoli, sulfenamidi itd. Ubrzivai vulkanizacije moraju se podstaknuti na reakciju pomou aktivatora. Za tu se svrhu najvie upotrebljava cink-oksid. 2.2.2 Sredstva protiv starenja

7

Pod pojmom starenja podrazumevaju se tetne promene koje se tokom vremena zbivaju na povrini ili u itavoj masi gume. Radi se o sledeim uticajima: delovanje kiseoni-ka, samog ili u spojevima tekih metala, delovanje ozona, toplote, vlage, svetla, zamoru materijala. Zbog tih uticaja ve nakon kratkog vremena mnogo se smanjuje upotrebljivost gume i gumenih proizvoda, tetni uticaji navedenih faktora mogu se izbei i smanjiti pomou sredstava protiv starenja. To su antioksidanti medu kojima se najvie upotrebljavaju neki aromatski amini i fenoli, esto je potrebno i vie razliitih sredstava da bi se neki produkt zatitio od mnogih tetnih uticaja. Izbor tih sredstava zavisi od uslova u kojima se budui gumeni proizvod upotrebljava. Koliina sredstva protiv starenja koja se dodaju u kauukovu smeu pre oblikovanja i vulkanizacije iznosi 0,5 - 2,5%. 2.2.3 Punila Zadatak punila je ne samo da snize uee kauukove mase, a time i njihovu cenu, ve i da utiu i na svojstva proizvoda. Njihov uticaj na vrstou i na otpornost prema habanju i ogrebotinama je neobino veliki, a je najvanije punilo kauukovih smesa. Vie od 90% adi troi se u industriji gume, a od toga 60% u proizvodnji automobilskih guma. a ini oko 30% teine automobilske gume i desetostruko poveava njeno trajanje zbog velikog poveanja otpornosti prema habanju. ade se s obzirom na veliinu estica i na svojstva proizvodi u razliitim vrstama, zavisno od eljenog kvaliteta i namene gumenih proizvoda. Pored adi kao punila se upotrebljava kaolin, kreda, razliiti silikati, metalni oksidi itd. Ti dodaci mogu biti aktivni, tj. mogu direktno uticati na svojstva proizvoda, a mogu sluiti i samo kao neaktivna punila. 2.2.4 Pigmenti Pigmenti se upotrebljavaju za bojenje kauukove smee pre vulkanizacije i odreuju boju gotovog proizvoda. Anorganski pigmenti su postojaniji i otporniji od organskih. Od dobrog se pigmenta trai da ne sadri supstance tetne za kauukovu smeu, da se tokom vulkanizacije ne menjaju i da ne utiu na svojstva gotovog proizvoda. Od belih se pigmenata najvie upotrebljavaju pigmenti na bazi titan-oksida, a od bojenih oksidi elika, hroma, ultramarin i kadmijumovi pigmenti. 2.2.5 Omeksivaci Omekivai se esto dodaju kauukovoj smesi u prilino velikim koliinama. Njihov je zadatak da delimino smanje uee skupog kauuka, da poboljaju mogunost smee, a time omogue laku preradu i manji utroak energije, da omogue bolje meanje i raspodelu drugih dodataka unutar smese, da poboljaju neka fizika svojstva proizvo Kao omekivai mogu se upotrebljavati prirodne supstance, npr. mineralno ulje, masne kiseline, masti i ulja. Manje se upotrebljavaju skupi sintetiki omekivai. Njihov je izbor vei i njihovom se primenom mogu postii posebna svojstva u proizvodnji specijalnih vrsta gume. Najvaniji sintetiki omekivai jesu razliiti etri. 2.2.6 Faktis Faktis je laka pahuljiasta masa, zamena za kauuk. Dobija se vulkanizacijom biljnog ulja sumporom ili nekim njegovim jedinjenjem. Za pravljenje faktisa najee se upotrebljavaju laneno, ricinusovo i sojino ulje. S obzirom na procenat sumpora i uslove rada razlikuje se smei, uti i bcli faktis.

8

Pored smanjenja uea kauuka, faktis deluje i na svojstva gotovih proizvoda, naroito na otpornost prema temperaturi, na ponaanje i otpornost povrine predmeta.

2.2.7 Priprema smese Smea se moe pripremati na istim mainama koje slue za vulkanizaciju. Ponekad to i nisu odvojene operacije, ve se kauuk masticira uz istovremeno dodavanje i meanje potrebnih komponenata. Maine sa valjcima se danas retko upotrebljavaju za pripremu smee. Sve velike fabrike gume, naroito fabrike za proizvodnju automobilskih guma upotrebljavaju za pripremu smee iskljuivo mealice. Pojedine se komponente dodaju automatski i odreenim redosledom. U svakoj je recepturi naveden taj redosled i vreme potrebno za meanje svake od komponenata. U mealicu se prvo stavlja kauuk, kratko vreme mea, a zatim slede punila, omekivai i dodaci za poboljanje svojstva gume. Temperatura smese zatim naglo raste, pa se rotori intenzivno hlade vodom. Retko kada se zbog opasnosti od prerane vulkanizacije, istovremeno dodaju sredstva za vulkanizaciju, ubrziva i aktivator. To se izvodi tek nakon to je osnovna smea ve stvorena, obino dvovaljcima ili u drugoj mealici.

3. Oblikovanje poluproizvoda pre vulkanizacijeDobro izmeana smea kauuka i potrebnih dodataka mora se oblikovati, formirati u predmet ili materijal, iz kojeg e zatim nakon zavrene operacije vulkanizacije nastati konani gumeni proizvodi, npr.: automobilske gume, gumeni prostirai, tkanine impregnirane gumom, gumene cevi itd. Glavni postupci kojima se oblikuju poluproizvodi pre vulkanizacije jesu ekstrudiranje, kalandiranje i oblikovanje u kalupima.

3.1 EkstrudiranjeU proizvodnji razliitih gumenih profila i gumenih cevi upotrebljavaju se ekstruderi. U tim se mainama smesa kauuka i dodataka potiskuje kroz telo ekstrudera, a zatim istiskuje kroz ploe sa otvorima eljenog oblika i dimenzija. Smea za ekstrudiranje moe se dovoditi u ekstruder runo ili automatski sa maine sa valjcima. Iz smea koje se ne vulkaniziraju pod pritiskom treba prilikom ekstrudiranja otkloniti vazduh i veliki deo vlage, jer bi u protivnom materijal posle vulkanizacije mogao biti porozan. U nekim ekstruderima smea zbog toga prolazi kroz deo koji je u vakumu, gde se uklanja vazduh i vlaga iz smee. Za postizanje eljene viskoznosti smee neobino je vano da se u takvim ekstruderima, a naroito u vakumu, temperatura kontrolie i tano podeava. Posle izlaska iz otvora ekstrudera profilisana smea obino malo promeni svoj oblik i nabubri. To treba uzeti u obzir prilikom formiranja otvora za ekstrudiranje. Na (si. 3.1.) prikazanje presek ekstrudera

9

SI. 3.1. - Presek ekstrudera (a) vrat; (b) glava; (c) mlaznica; (d) matrica; (e) jezgro; (f) nosa jezgra. Ekstrudiranje slui i za izoliranje ica. Metalna ica prolazi obino kroz poseban deo i izlazi iz ekstrudera zajedno sa smeom. Smea se iz ekstrudera moe istiskivati kroz reetkastu plou s namerom da se iz smee pre dalje prerade uklone eventualne prisutne neistoe, npr. komadi metala, drveta itd.

3.2 KalandiranjeKalander je maina koja smeu kauuka i dodataka formira u ploe eljene debljine. Upotrebljava se takode ze gumiranje tkanina. Maina se sastoji od 2 - 4 valjka, koji se mogu zagrevati ili hladiti i kojima se meusobni razmaci mogu menjati. Jednostavan kalander sa dva valjka upotrebljava se za izradu ploa debljine 0,3 - 2 mm. Takav se kalander povezuje sa posebnim ekstruderom, pa smea iz ekstrudera ulazi direktno med valjke. Mnogo se ee upotrebljavaju kalanderi sa 3 valjka U proizvodnji ploa trei valjak moe sluiti za hlaenje ve kalandirane ploe pre namotavanja u rolne. U kalanderima sa tri valjka direktno se pomou motora pokree srednji valjak (a ostala dva su vezana s njim preko prenosnika i mogu se primicati ili odmicati od srednjeg valjka). Valjci se mogu okretati istom brzinom ili da bi se povealo trenje, razliitim brzinama. Neobino je vano da smea i valjci kalandera budu pre kalandiran-ja zagrejani na potrebnu temperaturu. Niska temperatura prouzrokuje nejednolikost i hrapavost materijala, a na previsokoj temperaturi stvaraju se mehuri. Za uspeno kalandiran-je, tj. za izbor najpovoljnije temperature, brzine okretanja i trenja medu valjcima, potrebno je veliko iskustvo. Za gumiranje tkanina upotrebljavaju se kalanderi sa tri ili etiri valjka. Njihov poloaj i nain rada moe biti vrlo razliii Na kalandern sa tri valjka gumirati se moe samo jedna strana tkanine. Za obostn gumiranje delimino gumirana tkanina mora ponovo proi kroz takav kalander sa 4 VJ ka. Utiskivanje smese u tkaninu postie se zahvaljujui trenju koje nastaje izmeu valj i tkanine. U kalanderu sa tri valjka srednji se valjak okree bre od ostalih. Smesa ubacuje izmeu prvog i drugog valjka i hvata se na drugi topliji valjak. Tkanina ulazi mainu izmeu drugog i treeg valjka, tj. sporije od okretanja drugog valjka. Zbog to smea prolazi preko tkanine i pod pritiskom koji vlada izmeu

10

valjka utiskuje se u tka inu. Tako se, npr. izrauju gumene transportne trake. Tkanina se obino mora pre toj gumirati da bi se ostvario bolji kontakt izmeu tkanine i kauukove trake. Na si. 3.4. prikazano je obostrano oslojavanje platna prevlaenjem tkanine krc kupatilo sa lateksom. Na savremenim, velikim kalanderima, razmak izmeu valjaka, ne nameta se run ve pomou ureaja sa elekromotorima. Debljina ploe koja izlazi iz kalandera moe s meriti pomou ureaja sa beta-zracima. Taj ureaj, ako je potrebno, automatski podeav; razmak meu valjcima i omoguuje izradu ploe stalne debljine.

SI. 3.4. - Premazivanje kroz puno kupatilo sa obe strane platna

3.3 Oblikovanje u kalupimaU kalupima se izrauju mnogi gumeni predmeti iroke potronje, npr. epovi, ali i sloeniji i vei predmeti. Takve su npr. automobilske gume, za koje je oblikovanje u kalupu samo jedan od postupaka u toku njihove izrade. Postoji nekoliko naina oblikovanja u kalupu. Tom se prilikom predmeti odmah i vulkaniziraju. Gumeni predmet dobiven oblikovanjem i vulkaniziranjem u kalupima uvek je neto manji od dimenzija kalupa. Uzrok je razlika u toplotnom irenju izmeu kauuka i metala od kojeg je graen kalup. 3.3.1 Kompresorsko oblikovanje Oblikovanje kauukove smee uz istovremenu vulkanizaciju se vri u kalupima na hidraulinim presama (sl.3.5.a ). Kalupi mogu biti pomini, tj. mogu se vaditi iz presa, a mogu biti i ugraeni u gornju i donju plou prese. Vulkanizacija se izvodi pomou pare koja prolazi kroz kanale u ploama prese. Za vulkanizaciju na viim temperaturama prese se zagrejavaju elektrinim putem. U jednoj od modifikacija kompresorskog postupka, proizvodi se oblikuju tako da se kauukova smea utiskuje presom u kalup pomou srednjeg dela kalupa (si.3.5. b).

11

SI. 3.5. - Oblikovanje kauukove smese u kalupima: a) kompresorski kalup; b) kalup s utiskivanjem Tako se mogu vrlo tano proizvesti gumeni proizvodi eljenih dimenzija. Taj postupak je pogodan za spajanje gume i metala, jer se metalni deo moe unapred staviti u kalup u eljeni poloaj. 3.3.2 Oblikovanje ubrizgavanjem Za ovaj postupak se upotrebljava maina koja je u principu jednaka maini za ubrizgavanje u industriji plastinih masa. Meutim, u radu sa kauukovom smeom pojavljuju se tekoe zbog vee viskoznosti i opasnosti od prerane vulkanizacije. Kauukova smea ubacuje se u mainu u obliku granula, traka ili manjih komada i odvodi prema kalupu (sl.3.6.). Za razliku od kompresorskog oblikovanja u kojem se temperatura potrebna za vulkanizaciju dovodi spolja, u postupku s ubrizgavanjem temperatura se razvija za vreme prolaska kauukove smee kroz mainu. Tako se itava masa ravnomerno zagreva i vulka-nizira, a to doprinosi boljim fizikim svojstvima proizvoda. Kompresorski postupak zahteva manje investicije, ali su trokovi proizvodnje relativno veliki. U postupku sa ubrizgavanjem taj odnos je obrnut, pa odluka o izboru jednog ili drugog postupka zavisi od broja predmeta koje treba proizvesti.

12

SI. 3.6. - Oblikovanje predmeta ubrizgavanjem 3.3.3 Ostali postupci oblikovanja Osim na kalanderima, tkanina se moe gumirati i na posebnim ureajima za gumi-ranje. Na tkaninu koja prolazi preko valjka isputa se kauukova smea u obliku gustog rastvora u nekom organskom rastvarau. Neposredno nad povrinom tkanine pomera se poluga, tzv. no, koji ravnomerno rasporedjuje smeu po tkanini. Postupak se moe ponavljati do eljene debljine gumenog sloja po tkanini. Nakon svakog nanoenja tkanina se sui. Taj se postupak upotrebljava za gumiranje materijala za izradu nepromoivih ogrtaa atora itd.

3.4 KonfekcioniranjeTo je postupak kojim se predmeti pre vulkanizacije sastavljaju iz vie delova. Pri tome se ti delovi najee moraju lepiti pomou razliitih smola uz dodatak omekivaa. Tako se, pored ostalih, proizvode lopte, hirurki pribor itd. Postoji mnotvo predmeta iroke potronje, npr. gumeni amci, vazduni jastuci, koji se zbog svoje veliine i tankih zidova moraju izraditi runo. Sitni predmeti posebnog oblika i tankih zidova, npr. hirurke rukavice, deiji baloni i si. izrauju se uranjanjem odgovarajuih metalnih ili staklenih kalupa u rastvore kauukove smese ili u lateks. Nakon to se kalup izvadi iz rastvora, ostaje na njemu tanki film, ija se debljina moe poveavati viestrukim uranjanjem i suenjem. U proizvodnji suneraste i penuave gume u kauukovu se smeu dodaju sredstva koja zagrejavanjem isputaju plin. Materijal sa otvorenim porama (sunerasti materijali) dobijaju se pomou sredstava koja otputaju plin pre vulkanizacije. Ako se plin ispusta nakon vulkanizacije, ne moe izai iz materijala. Tako nastaju penasti materijali sa zatvorenim porama. Vrlo tvrda guma izrauje se vulkanizacijom kauukove smee koja sadri vie od 25 delova sumpora na 100 delova kauuka. Otprilike sa 50 delova sumpora dolazi do zasienja tj. sve su veze u kauuku dvostruko povezane pomou sumpora. Zbog velike koliine sumpora razvija se za vreme vulkanizacije velika koliina toplote. Zato se mora vulkanizirati pri niskoj temperaturi,

13

ali due vreme. U protivnom postoji velika opasnost od eksplozije smee za vreme vulkanizacije. Od vrlo tvrde gume izrauju se kuita za baterije, predmeti dobrih izolacionih svojstava za elektroindustriju, eljevi itd. Meu svim gumenim predmetima proizvodnja automobilskih guma je najsloenija. Za tu se svrhu koristi vie od polovine svetske proizvodnje prirodnog i vetakog kauuka. Dijagonalna automobilska guma sastoji se od vozne povrine, od posebno elastinog bonog dela i od vrstog nosaa (gumirana tkanina sa elinim jezgrom). Ovi se delovi sastavljaju delimino automatski, ali i pored toga, osetljivi se deo posla mora obaviti runo. U radijalnim gumama vozna povrina stabilizovana je elinim ili tekstilnim trakama. Neki se predmeti posle vulkanizacije moraju doraditi. To su, npr. predmeti dobijeni oblikovanjem u kalupima, kojima ostaju ivice na mestima spajanja kalupa. Takve se ivice moraju brusiti ili rezati, a taj je postupak za manje predmete ponekad skuplji od itave proizvodnje. Ivice se lake skidaju, ako se predmeti prethodno zamrznu pomou vrstog ugljen dioksida.

4. VulkanizacijaU velikim fabrikama gume i gumenih proizvoda vulkanizacija se izvodi na vie naina.

4.1 Vulkanizacija u autoklavimaOva vulkanizacija se izvodi pomou vodene pare u cilindrinim autoklavima koji mogu biti: vertikalni i horizontalni. Veliki autoklavi su obino horizontalni zbog lakeg stavljanja i vaenja predmeta za vulkanizaciju. Da se ne bi gubilo mnogo vremena pre i posle vulkanizacije, materijali ili predmeti za vulkanizaciju stavljaju se u autoklav na odreeni nain. Tako se pojedinani predmeti unose na velikim ploama, cipele i rukavice na kalupima, lopte i drugi uplji predmeti takoe u prikladnim kalupima, a cevi namotane na vretena. esto se to pre vulkanizacije slae na kolica koja se zatim uguraju u autoklav. Nak to se zatvore vrata autoklava, parom se iz njega izbacuje vazduh, zatvore vrata autokl va, zatvori izlaz, a zatim se odrava odreeni pritisak pare. Na poetku vulkanizacije d pare moe se u nezagrejanom autoklavu kondenzovati i nastala voda moe prouzrokov; tetu na predmetima za vulkanizaciju. Da bi se to spreilo autoklav se pre vulkanizaci zagreva elektrinim putem ili pomou pare izmeu dvostrukih zidova. Prednost vulkanizacije pomou vodene pare u autoklavu je to ne postoje hladni delovi i povrine, pa se predmeti zagrevaju ravnomerno. Potrebna temperatura i trajanj vulkanizacije za neki materijal ili predmet zavisi izmeu ostalog i od oblika i veliin autoklava, pa se za svaki autoklav moraju posebno odrediti. U autoklavama se na slian nain moe vulkanizirati pomou toplog vazduha. Loi strana tog postupka je to se kauuk na vazduhu lako oksidira, pa se taj nain upotrebljava samo kada se ne moe vulkanizirati pomou vodene pare ili kada se vulkanizacija moe izvesti za kratko vreme. Na slici 4.1.prikazan je kotao za vulkanizaciju (autoklav).

14

SI. 4.1. - Kotao za vulkanizaciju: a) spoljni izgled; b) detalj otvaranja i zatvaranja kotla; 1 - telo kotla, 2 - manometar, 3 - sigurnosni poklopac, 4 - hauba za ventilaciju, 5 poklopac, 6 poluga za zatvaranje, 7 arka, 8 zupanik, 9 mehanizam za zatvaranje i otvaranje, 10 postolje, 11 - zupasta letva, 12 - ruica za pokretanje mehanizma za otvaranje i zatvaranje, 13 zupasta letva, 14 - ruica za blokiranje.

4.2 Kontinuarna vulkanizacijaKontinuirana vulkanizacija se najee nadovezuje na ekstrudiranje ili na kalandi-ranje. Ekstrudirani proizvodi, npr. cevi, profili, kauukom izolirana ica, nakon izlaska iz ekstrudera ili kalandera kontinuirano provode kroz ureaj za vulkanizaciju. Ureaji u kome se proizvodi zagrejavaju na temperaturu potrebnu za vulkanizaciju mogu biti vrlo razliiti. Vulkanizacija u tunelima sa vruim vazduhom retko se primenjuje zbog malog prolaza toplote i zbog mogue deformacije ekstrudiranih proizvoda i profila. Meutim, u tunelima kroz koji struji para kontinuirano se vulkaniziraju kablovi i izolirane ice. U horizontalnim tunelima moe se vulkanizirati kabal sa prenikom do 2,5 cm. Kablovi veeg prenika vulkaniziraju se u vertikalnom tunelu. Vulkanizacija u rastvoru etinglikola relativno je jednostavna. Nezgodna strana toga postupka je to se proizvodi posle vulka-nizacije moraju temeljno prati. Bolji postupak kontinuiranog vulkaniziranja je u rastvorima soli. Za tu svrhu se upotrebljava eutektika smea kalijum-nitrata (53%), natri-jum-nitrata (40%) i natrijum-nitrita (7%) na temperaturama oko 200C. Smea nije zapaljiva, ali podrava gorenje, pa se prilikom rada sa njima moraju preduzeti mere pro-tivpoarne zatite. 4.2.1 Fluid bed vulkanizacija Medu razliitim nainima kontinuirane vulkanizacije iru je primenu nala tzv. fluid - bed vulkanizacija. U tom se postupku proizvodi ili profili provlae kroz zagrejani rastvor punjen malim staklenim kuglicama prenika 0,2 mm (si.4.2.).

SI. 4.2. - Vulkanizacija fluid - bed; 1 glava ekstrudera; 2 proizvod za vulkanizaciju; 3 - staklene kuglice; 4 - porozna keramika ploa.

15

Kroz takav rastvor sa donje strane cirkulie vazduh, pa su u odreenim okolnostima kuglice kao tekui medij. Prelaz toplote u takvom mediju mnogo je vei nego u plinu, vulkanizacija je brza, a deformacija proizvoda minimalna. Gumirane tkanine, trake i podovi, koji se proizvode na kalanderima, vulkaniziraju se kontinuirano na ureaju sa valjkom i beskonanom elinom trakom. Materijal za vulka-nizaciju prolazi kroz ureaj na elinoj traci i zagrava se sa jedne ili sa obe strane.

4.3 Vulkanizacija presovanjemKroz takav rastvor sa donje strane cirkulie vazduh, pa su u odreenim okolnostima kuglice kao tekui medij. Prelaz toplote u takvom mediju mnogo je vei nego u plinu, vulkanizacija je brza, a deformacija proizvoda minimalna. Gumirane tkanine, trake i podovi, koji se proizvode na kalanderima, vulkaniziraju se kontinuirano na ureaju sa valjkom i beskonanom elinom trakom. Materijal za vulka-nizaciju prolazi kroz ureaj na elinoj traci i zagrava se sa jedne ili sa obe strane. Sastoji se od oblikovanja proizvoda u kalupima presovanjem uz istovremeno zagre-vanje. To se uglavnom izvodi na jakim hidraulinim presama. Izbor pritiska u presama prilikom vulkanizacije neobino je vaan za kvalitet vulkanizata. Kalupi se u presama najee zagrevaju vodenom parom (sl.4.3.) Automobilske gume se nakon konfekcionisanja (sastavljanja) od razliitih vrsta kauuka, gumirane tkanine i elinog jezgra, oblikuju i vulkaniziraju u specijalnim automatskim presama (si.4.4.) sa aluminijumskim kalupima, koji se direktno ili indirektno zagrevaju parom

Sl.4.4. - Presa za oblikovanje i vulkanizaciju automobilskih guma

16

5. Proizvodi od gumeDanas se proizvodi vie od 60.000 vrsta gumiranih proizvoda, koji se mogu grupisati u nekoliko grupa: pneumatika, gumeno-tehnikih roba, obua i proizvodi specijalne namene.

Industrija pneumatike obuhvata proizvodnju spoljnih i unutranjih pneumatika, kao i projektovanja istih.

5.1 PneumatikaSvaka pneumatika sastoji se od spoljanje pneumatike (gume) i unutranje pneumatike (gume) sa ventilom. Spoljna guma se puni vazuhom. Spoljanji pneumatik se sastoji iz: protektora (gazeeg dela), karkasa (kostura), bonih strana (tite boni deo karkasa od spoljanjih uticaja), pete sa icanim obruevima (omoguuje naleganje pneumatika na felnu),

brekera (ostvaruje vezu izmeu karkasa i protektora) i dr. Presek spoljanjeg pneumatika dat je na slici 5.1. 5.1.1 Tehnologija izrade spoljasneg pneumatika Prvo se vri priprema elemenata kao to su protektor, breker, iani obru i gumirano platno. Protektor se dobija brizganjem kauukove smese kroz ekstruder na ijoj se glavi nalazi specijalno profilisana "letva" koja daje oblik protektora. Nakon hlaenja, protektor se see na odreenu duinu karakteristinu za dimenzije gume. Od gumiranog platna se pravi breker i karkas pneumatika. Na specijalnoj maini se vri gumiranje ice, a zatim se od veeg broja istih pravi obru. Ovako pripremljeni poluproizvodi se sjedinjuju pri konfekcioniranju. Tako kon-fekcionirana guma odlazi na vulkanizaciju. Nakon vulkanizacije, guma se runo ili automatski skida sa prese i odnosi na doradu i kontrolu, ime je tehnoloki proces izn spoljanje gume zavren (si.5.2.).

17

SI. 5.1. - Presek spoljanjeg pneumatika gume

6. Regenerisani KaucukIstroeni i otpadni gumeni proizvodi, u prvom redu istroene automobilske gume mogu se preraditi pomou toplote i hemijskih sredstava. Tako se dobij a kauuku sliar proizvod, tzv. regenerisani kauuk, koji je sastavni deo recepture za proizvodnju mnogi! gumenih izraevina, jer se takve smese lake homogenizuju uz manji utroak energije zi meanje, a proces vulkanizacije odvija se bre i sigurnije. Meutim, vei sadraj regeneriranog kauuka smanjuje otpornost na abraziju gumenog proizvoda. Istroeni gumeni proizvodi prerauju se i vulkaniziraju uglavnom uobiajenim metodama i tehnikama koje se primenjuju u obradi prirodnog i sintetskog kauuka. Od nekoliko procesa za proizvodnju regeneriranog kauuka najpoznatiji su: proces mokre i suve prerade i kontinuirani proces depolimerizacije. Tom se prilikom umreeni makromolekulski sastav depolimerizuje pucanjem primarnih veza bez gubitka prisutnog sumpora.

6.1 mokra preradaPrimenjuje se za preradu proizvoda sa veim sadrajem tekstilnog vlakna. Sirovina usitnjena u estice, veliine 0,5 - 1 cm, zagreva se u 4 - 8% - tnom rastvoru natrijum-hidroksida (kada je sirovina prirodni kauuk), odnosno u rastvoru metalnih hlorida. Proces se odvija u autoklavama na temperaturi 180 - 200C u vremenu 8-12 sati. Tokom procesa dodaju se omekivai i sredstva za ubrzavanje depolimerizacije. Nakon hlaenja se omekan proizvod ispere, provlai kroz dvovaljke, gde se uklanja najvea koliina vode, a zatim se sui. Poveanjem radnog pritiska

18

i temperature (270 - 280C) proces prerade sirovine bez tekstilnog vlakna moe se skratiti na svega nekoliko minuta.

6.2 Suva preradaPotrebna je dobro usitnjena sirovina kojoj se dodaju omekavai i depolimerizirajui reagenasi. Smea se u sloju od 15 - 20 cm zagreva nekoliko sati u horizontalnom autoklavu pregrejanom vodenom parom. Ohlaenoj se smesi u specijalnoj mealici dodaju pigmenti koji poboljavaju kvalitet proizvoda. Smesa se zatim provodi kroz ureaj za homogenizaciju, a nakon toga kroz seriju dvovaljaka, iz kojih se izvlai traka debljine oko 1 mm, slae u slojeve od 2 - 3 cm, ree i pakuje

6.3 Kontnuiran procesOdvija se u posebnim ekstruderima. Dobro usitnjenoj sirovini dodaje se omekivai depolimerizator, a zatim se smesa mehaniki obrauje u ekstruderu nekoliko minuta na temperaturi od 200C. Kvalitet proizvoda slian je kvalitetu dobijenom drugim postupcima, ali je potrebno precizno kontrolisati trajanje i temperaturu procesa. Depolimerizirani proizvodi dorauju se uobiajenim postupcima. Primena regeneriranog kauuka je mnogostruka. U pojedinanim formulacijama za automobilske gume, regenerirani kauuk zamenjuje 20 - 30% izvornog kauuka, a gume za laka vozila izrauju se uglavnom samo od tog materijala. Pored toga proizvode se i gumeni tepisi, pedale, a u poslednje vreme regenerirani kauuk upotrebljava se kao lepal u smesi sa asfaltom kao gornji sloj puteva, igralita i si.

7. Proizvodjaci gume u jugoslavijiNakon drugog svetskog rata dolazi do razvoja gumarstva u svetu, pa i u naoj zemlji. Domae trite snabdeveno je irokim asortimanom proizvoda ove privredne grane. Danas postoji velika tenja za daljim usavravanjem performansi proizvoda od gume, zbog masovne upotrebe gumenih proizvoda u domainstvu i u okviru drugih privredn: grana, kao to su industrija hidraulike, mainska industrija, graevinarstvo, koje koriste gumene proizvode kao komponente za proizvodnju sopstvenih proizvoda. Najvanije fabrike za preradu kauuka i proizvodnju gumenih proizvoda

8. ZakljucakGumeno-tehniku robu ine proizvodi na bazi iste gume ili kombinacija gume i tekstila, metala i plastinih masa. Od iste gume se rade zaptivni elementi, gumene membrane, donovi,cevi, igrake i dr. Proizvodi na bazi veze gume i metala su: amortizeri i elastini prenosnici, metalni sudovi i valjci obloeni gumom, armirana creva za visok pritisak. Od gumiranog tekstila pravi se odea, membrane, kontejneri, amci.

19

Literatura:o S. Radonji; Mainska obrada nemetala o H. Zvonimir; Tehnologija gume o B. Manojlovic; Masinski materijali

20