Когда изобрели резину. Изобретение резины. Также на эту тему читать

Резина - широко известный материал, который применяется практически во всех сферах человеческой жизни. Медицина, сельское хозяйство, промышленность не могут обойтись без этого полимера. Во многих производственных процессах также используется резина. Из чего делают этот материал и в чем его особенности, описано в статье.

Что такое резина

Резина являет собой полимер с высокой эластичностью. Его структура представлена хаотично расположенными цепочками углерода, скрепленными атомами серы.

В нормальном состоянии углеродные цепочки имеют скрученный вид. Если резину растянуть, цепочки углерода раскрутятся. Способность растягиваться и быстро возвращаться в прежнюю форму сделала незаменимым во многих сферах такой материал, как резина.

Из чего делают ее? Обычно резину получают путем смешивания каучука с вулканизирующим веществом. После нагрева до нужной температуры смесь густеет.

Отличие каучука от резины

Каучук и резина - высокомолекулярные полимеры, полученные натуральным или синтетическим способом. Эти материалы отличаются физико-химическими свойствами и способами производства. Натуральный каучук являет собой вещество, изготовленное из сока тропических дерев - латекса. Он вытекает из коры при ее повреждении. Синтетический каучук получают путем полимеризации стирола, неопрена, бутадиена, изобутилена, хлоропрена, нитрила При вулканизации искусственного каучука образуется резина.

Из чего делают разные типы каучуков? Для отдельных видов синтетических материалов применяют органические вещества, позволяющие получить материал, идентичный натуральному каучуку.

Свойства резины

Резина является универсальным материалом, который обладает следующими свойствами:

1. Высокая эластичность - способность к большим обратным деформациям в широком диапазоне температур.
2. Упругость и стабильность форм при малых деформациях.
3. Аморфность - легко деформируется при незначительном нажатии.
4. Относительная мягкость.
5. Плохо поглощает воду.
6. Прочность и износостойкость.
7. В зависимости от типа каучука резина может характеризоваться водо-, масло-, бензо-, термостойкостью и стойкостью к действию химических веществ, ионизирующих и световых излучений.

Резина со временем утрачивает свои свойства и теряет форму, что проявляется разрушением и снижением прочности. Срок службы резиновых изделий зависит от условий использования и может составлять от нескольких дней до нескольких лет. Даже при длительном хранении резина стареет и становится непригодной к эксплуатации.

Производство резины

Резина изготовляется методом вулканизации каучука с добавлением смесей. Обычно 20-60% перерабатываемой массы составляет каучук. Другие компоненты резиновой смеси - наполнители, вулканизующие вещества, ускорители, пластификаторы, противостарители. В состав массы могут также добавляться красители, душистые вещества, модификаторы, антипирены и другие компоненты. Набор компонентов определяется требуемыми свойствами, условиями эксплуатации, технологией использования готового резинового изделия и экономическими расчетами. Таким способом создается высококачественная резина.

Из чего делают резиновые полуфабрикаты? Для этой цели на производствах применяется технология смешивания каучука с другими компонентами в специальных смесителях или вальцах, предназначенных для изготовления полуфабрикатов, с последующей порезкой и раскройкой. В производственном цикле используются прессы, автоклавы, барабанные и тоннельные вулканизаторы. Резиновой смеси придается высокая пластичность, благодаря которой будущее изделие приобретает необходимую форму.

Изделия из резины

На сегодняшний день резина используется в спорте, медицине, строительстве, сельском хозяйстве, на производстве. Общее количество изделий, изготовляемых из резины, превышает более 60 тыс. разновидностей. Наиболее популярные из них - уплотнители, амортизаторы, трубки, сальники, герметики, прорезиненые покрытия, облицовочные материалы.

Изделия из резины массово используются в производственных процессах. Этот материал также незаменим в производстве перчаток, обуви, ремней, непромокаемой ткани, транспортных лент.

Большая часть производимой резины используется для изготовления шин.

Резина в производстве шин

Резина является основным материалом в производстве автомобильных шин. Этот процесс начинается с приготовления резиновой смеси из натурального и синтетического каучука. Затем к резиновой массе добавляется силика, сажа и другие химические компоненты. После тщательного перемешивания смесь отправляется по в печь. На выходе получаются резиновые ленты определенной длины.

На следующем этапе происходит обрезинивание корда. Текстильный и металлический корд заливается горячей резиновой массой. В такой способ изготавливается внутренний, текстильный и брекерный слой шины.

Из чего делают резину для шин? Все производители автомобильных шин используют разные рецептуры и технологии изготовления резины. Для придания готовому изделию прочности и надежности могут добавляться разные пластификаторы и усиливающие наполнители.

Для производства шин используют натуральный каучук. Его добавление в резиновую смесь уменьшает нагревание покрышки. Большую часть резиновой смеси занимает синтетический каучук. Этот компонент придает шинам упругость и способность выдерживать большие нагрузки.

История открытия резины берет свое начало вместе с открытием американского континента. Издавна исконное население Центральной и Южной части Америки получали каучук путем сбора млечного сока с каучуковых деревьев.

Еще Колумб в свое время обратил внимание, что мячи, которыми играли индейцы, были созданы из каучуковой массы черного цвета, и они отскакивали намного лучше, чем кожаные мячи, сделанные европейцами. Из каучука делали не только мячи, но и посудную утварь, использовали для герметизации дна пирог, создавали «чулки», которые не промокали (это была довольно болезненная технология: ноги покрывались каучуковой массой, далее их необходимо было удерживать над огнем до образования непромокаемого покрытия). Использовался каучук и в качестве клея, индейцы с его помощью украшали свои тела перьями.

Колумб сообщал о существовании необычайного вещества с многочисленными свойствами, но Европа не обратила на это должного внимания, хотя даже первопоселенцы Нового света активно применяли каучук. Длительное время каучук использовался при создании мягких игрушек, также делали попытки создать обувное водонепроницаемое покрытие.

И только в 1839 году американским изобретателем Чарльзом Гудьиром было сделано открытие. Он стабилизировал эластичный состав каучука путем перемешивания каучука в сыром виде и серы, с дальнейшим подогревом. Этот метод назвали вулканизацией, скорее всего именно он стал первым процессом полимеризации в промышленности.

Материал, который получался в результате процесса вулканизации, назвали резиной. Позже резину стали активно использовать в машиностроительной отрасли, создавая различные уплотнители и рукава. А в только начинающем своем развитии электротехника нуждалась в прочном и эластичном материале для кабелей. Сегодня резина используется повсеместно. Очень востребованы вот такие резиновые коврики http://www.ru.all.biz/kovriki-rezinovye-bgg1001384 . Они используются в коридорах, тамбурах, перед входом в помещение, на крыльце. Эти коврики препятствуют попаданию грязи и снега в дом.

Производство каучука из нефтяных продуктов переработки и газов берет свое начало с 1951 года. Длительное время каучук, созданный искусственным путем, превосходил настоящий по всем показателям, кроме одного – эластичности. Но эта проблема также была решена.

Таким образом, дерево гевея, будучи природным дарованием и случайные эксперименты, и длительная кропотливая работа ученых разработали одно из самых нужных и универсальных в использовании материалов – резину. Резина востребована ежедневно, в различных ситуациях, абсолютно в любой сфере деятельности человека.

Трудно представить сегодняшнюю насыщенную и технологичную жизнь человека, без такого материала как резина. А ведь еще несколько веков назад о резиновых изделиях высокого качества можно было только мечтать. Теперь же этот материал незаменим в медицине, промышленности, технике, бытовой повседневной жизни.

Появление резины в жизни людей случилось довольно внезапно, после открытия Колумбом Америки. Свое начало она берет от каучука, который производился из дерева гевея. Открыв новый материк, путешественник обратил внимание на развитие индийцев и предметы ихнего быта. Больше всего его поразил мяч, которым игрались дети, сделанный из неизвестного материала. Увесистая черная сфера была довольно прыгучей и легкой, сильно обходя по качеству обычные европейские мячи из кожи.

Так Колумб узнал о деревьях, растущих в Индонезии и Бразилии, надрезы по которым, давали тянущийся сок- латекс. Именно он дал начало новому материалу, из которого в современности изготавливают резинотехнические изделия . Каучук того времени довольно часто использовали в элементах одежды или строительстве, благодаря своим не промокающим свойствам. За долгие годы совершенствования, с каучуком проводили множество экспериментов, как физических, так и химических, в надежде улучшить его свойства.

И лишь в 1893 году ученый Гудьир сумел сделать из каучука современный вид резины, которая так широко используется в наши дни. Благодаря правильной термической обработке каучук сумел получить нужные свойства и навсегда превратиться в универсальную и прочную резину. В ХХ веке резину стали активно использовать как качественный и надежный изолятор, прокладывая тысячи новых электрических маршрутов по всему миру.

Дальше - больше. Резина стала неотъемлемой частью промышленности и жизни человека. Резиновые элементы присутствовали в бытовой технике, мебели, одежде, обуви, предметах гигиены, посуде. Что касается крупных промышленных сфер, то здесь резина стала неотъемлемой частью всех процессов. На сегодняшний день трудно себе представить, как бы выглядели автомобильные шины, отрезные круги , элементы запчастей, строительных инструментов и многое другое, если бы однажды не была произведена резина, как отдельный вид материала.

СССР смог поставить в производство резину не только природного происхождения, но и синтетического, научившись добывать и синтезировать каучук, а после и саму резину из природных газов, нефти, спирта. Западные ученые долго не признавали этот факт возможным, поскольку для них эта технология была неизведанная, однако спустя годы, европейские и американские признали синтетический каучук - реальностью. Это позволило СССР шагнуть далеко вперед в технологическом плане и значительно сберечь бюджет страны, не допуская дорогостоящие закупки сырья для резины из Бразилии или стран Индонезии.

Синтетический каучук практически не уступал по свойствам природному компоненту, однако его низкая эластичность не позволяла изготавливать из него такие важные промышленные товары, как автомобильные и авиационные шины. Со временем благодаря современным разработкам и постоянным экспериментам с температурными режимами и химическим составляющими, эта проблема была полностью исчерпана.

Таким образом, щедрая природа и научные факторы смогли дать миру такой материал как резина, которая позволяет развивать современные технические и медицинские наработки, улучшая их своими природными свойствами. На сегодняшний день, резина - это один из самых прочных, выносливых и универсальных материалов человечества.

1817 — немецкий барон Карл фон Дрейс изобрёл велосипед, сделанный полностью из дерева. Можно сказать, что на нём были установлены деревянные шины.

1844 — Чарльз Гудиер открыл процесс вулканизации резины, который изменил историю велосипедных шин. До открытия процесса вулканизации резина была нестабильной, поскольку не сохраняла свою форму: становилась слишком мягкой в жаркую погоду и хрупкой на холоде. Изобретение компании Goodyear превратило резину в мягкий материал, который идеально подходил для велосипедных шин. В течение нескольких лет велосипедные шины были сделаны из твердой резины. Хотя они были тяжелыми и не обеспечивали плавный ход, но они все же были крепче, чем предыдущие. Сегодня еще можно найти несколько типов шин из твердого каучука.

1845 — Инженер Роберт Томпсон из Англии получил патент на своё изобретение. Шина Томпсона состояла из камеры, которая изготавливалась из кусков парусины, пропитанных каучуком и самой покрышки из кожи, прикреплённой к ободу колеса заклёпками. Томпсон назвал это изобретение воздушным колесом. Гениальное изобретение Томпсона не имело коммерческого успеха и скоро было забыто.

1870 — В Англии, инженер по имени Джеймс Старлей выпускает велосипед , на котором использовал цельные литые резиновые шины, установленные на стальные диски.

1882 — Томас Б. Джеффри, производитель велосипедов и изобретатель, получил патент на улучшенную шину. Новшеством было то, что он по краям шины вплавлял в резину проволоку, которая жёстко фиксировала её на ободе колеса. До этого, велосипедные шины крепили к краю обода с помощью клея или заклёпок, что было небезопасно, потому что шины часто сходили с обода.

1887 — , шотландский ветеринар, разрабатывает первую в мире пневматическую шину, наполненную воздухом на трехколесный велосипед своего сына. Шина Dunlop, для которой он был выдан патент в 1888 году имеет кожаный шланг, выступающей в качестве внутренней трубки и внешней части шины с резиновым протектором. Его изобретение позволило комфортно ездить на велосипеде. Такие шины применялись вплоть до момента изобретения отдельной камеры.

1893 — Август Шредер и его сын Джордж Шредер изобретают улучшенную версию клапана для удержания и накачки воздуха в шины. Шредер клапаны все еще широко используется в производстве велосипедных шин.

1911 — Филипп Страус изобрел комбинацию, где, была резиновая трубка, заполненная воздухом внутри и резиновая шина с внешней стороны.

1933 — немецкий инженер и предприниматель, эмигрировавший в Америку Игнац Швин разработал расширенную шину, которая дала начало внедорожному использованию велосипеда.

1978 — Запуск в производство первых высококачественных складных шин Turbo.

Современные велосипедные шины используются с 1970-х годов, со многими доработками и усовершенствованиями, направленными на надёжность и для улучшения спортивных результатов. Современные шины разработаны с большим акцентом на аэродинамику, легкий вес с применением специальных материалов, которые обеспечивают эффективность и минимальное сопротивление при движении. С появлением современных технологий и автоматизированного проектирования велосипедная шина продолжает развиваться.

Также на эту тему читать:

Или взять, например период с 1951 по 1956 год, когда группа молодых велосипедистов, числом около 20-ти человек из Франции попробовали разработать велосипед удивительно похожий на современный горный. Он был оснащён большим количеством технических новинок…

Определить изобретателя и место изобретения практически невозможно, теория об этом строится на догадках и тех малых обрывках информации, которые дошли до наших дней. Примерно также, как нельзя определить когда и где люди научились использовать процесс горения…

1817 – немецкий барон Карл фон Дрейс изобрёл велосипед, сделанный полностью из дерева. Можно сказать, что на нём были установлены деревянные шины…

Имея мобильный телефон или любое средство выхода в интернет, можно посмотреть, где в вашем районе поблизости имеется свободный велосипед и сделать заявку на его использование перед выходом из дома. После этого заказчик получает пин код…

Скорость и маневренность, небольшие габариты и дешевизна велосипеда сыграли свою роль в выборе этого вида транспорта для оснащения полицейских патрулей. Велосипед имеет преимущества движения в пробках, лавируя между автомобилями, проезд по тротуарам…

), основу к-рых (обычно 20-60% по массе) составляют каучуки . Др. компоненты резиновых смесей-вулканизующие агенты, ускорители и активаторы вулканизации (см. Вулканизация), наполнители , противо-старители, пластификаторы (мягчители). В состав смесей могут также входить регенерат (пластичный продукт регенерации резины, способный к повторной вулканизации), замедлители подвулканизации , модификаторы, красители , порообра-зователи, антипирены , душистые в-ва и др. ингредиенты, общее число к-рых может достигать 20 и более. Выбор каучука и состава резиновой смеси определяется назначением, условиями эксплуатации и техн. требованиями к изделию, технологией произ-ва, экономич. и др. соображениями (см. Каучук натуральный , Каучуки синтетические).

Технология произ-ва изделий из резины включает смешение каучука с ингредиентами в смесителях или на вальцах, изготовление полуфабрикатов (шприцеванных профилей, каландрованных листов, прорезиненных тканей , корда и т.п.), резку и раскрой полуфабрикатов, сборку заготовок изделия сложной конструкции или конфигурации с применением спец. сборочного оборудования и вулканизацию изделий в аппаратах периодич. (прессы, котлы, автоклавы , форматоры-вулканизаторы и др.) или непрерывного действия (тоннельные, барабанные и др. вулканизаторы). При этом используется высокая пластичность резиновых смесей , благодаря к-рой им придается форма будущего изделия, закрепляемая в результате вулканизации . Широко применяют формование в вулканизац. прессе и литье под давлением , при к-рых формование и вулканизацию изделий совмещают в одной операции. Перспективны использование порошкообразных каучуков и композиций и получение литьевых резин методами жидкого формования из композиций на основе жидких каучуков . При вулканизации смесей, содержащих 30-50% по массе S в расчете на каучук , получают эбониты .

Свойства. Резину можно рассматривать как сшитую коллоидную систему , в к-рой каучук составляет дисперсионную среду , а наполнители-дисперсную фазу. Важнейшее св-во резины- высокая эластичность, т. е. способность к большим обратимым деформациям в широком интервале т-р (см. Высокоэластическое состояние).

Р езина сочетает в себе св-ва твердых тел (упругость, стабильность формы), жидкостей (аморфность, высокая деформируемость при малом объемном сжатии) и газов (повышение упругости вулканизац. сеток с ростом т-ры, энтропийная природа упругости).

Р езина-сравнительно мягкий, практически несжимаемый материал. Комплекс ее св-в определяется в первую очередь типом каучука (см. табл. 1); cв-вa могут существенно изме няться при комбинировании каучуков разл. типов или их модификации.

Модуль упругости резин разл. типов при малых деформациях составляет 1-10 МПа, что на 4-5 порядков ниже, чем для стали; коэф. Пауссона близок к 0,5. Упругие св-ва резины нелинейны и носят резко выраженный релаксац. характер: зависят от режима нагружения, величины, времени, скорости (или частоты), повторности деформаций и т-ры. Деформация обратимого растяжения резины может достигать 500-1000%.

Ниж. предел температурного диапазона высокоэластичности резины обусловлен гл. обр. т-рой стеклования каучуков , а для кристаллизующихся каучуков зависит также от т-ры и скорости кристаллизации . Верх. температурный предел эксплуатации резины связан с термич. стойкостью каучуков и поперечных хим. связей, образующихся при вулканизации . Ненаполненные резины на основе некристаллизующихся каучуков имеют низкую прочность . Применение активных наполнителей (высокодисперсных саж , SiO 2 и др.) позволяет на порядок повысить прочностные характеристики резины и достичь уровня показателей резин из кристаллизующихся каучуков . Твердость резины определяется содержанием в ней наполнителей и пластификаторов , а также степенью вулканизации . Плотность резины рассчитывают как средневзвешенное по объему значение плотностей отдельных компонентов. Аналогичным образом м. б. приближенно вычислены (при объемном наполнении менее 30%) теплофиз. характеристики резин: коэф. термич. расширения, уд. объемная теплоемкость , коэф. теплопроводности . Циклич. деформирование резины сопровождается упругим гистерезисом, что обусловливает их хорошие амортизац. св-ва. Резины характеризуются также высокими фрикционными св-вами, износостойкостью, сопротивлением раздиру и утомлению, тепло- и звукоизоляц. св-вами. Они диамагнетики и хорошие диэлектрики , хотя м. б. получены токопроводящие и магнитные резины.

Р езины незначительно поглощают воду и ограниченно набу-хают в орг. р-рителях. Степень набухания определяется разницей параметров р-римости каучука и р-рителя (тем меньше, чем выше эта разность) и степенью поперечного сшивания (величину равновесного набухания обычно используют для определения степени поперечного сшивания). Известны резины, характеризующиеся масло-, бензо-, водо-, паро- и термостойкостью , стойкостью к действию хим. агрессивных сред, озона , света, ионизирующих излучений . При длит. хранении и эксплуатации резины подвергаются старению и утомлению, приводящим к ухудшению их мех. св-в, снижению прочности и разрушению. Срок службы резин в зависимости от условий эксплуатации от неск. дней до неск. десятков лет.

Классификация . По назначению различают след. осн. группы резин: общего назначения, теплостойкие, морозостойкие, маслобензостойкие, стойкие к действию хим. агрессивных сред, диэлектрич., электропроводящие, магнитные, огнестойкие, радиационностойкие, вакуумные, фрикционные, пищ. и мед. назначения, для условий тропич. климата и др. (табл. 2); получают также пористые, или губчатые (см. Пористая резина), цветные и прозрачные резины.

Применение. Резины широко используют в технике, с. х-ве, быту, медицине, стр-ве, спорте. Ассортимент резиновых изделий насчитывает более 60 тыс. наименований. Среди них: шины, транспортные ленты, приводные ремни, рукава, амортизаторы, уплотнители, сальники, манжеты, кольца и др., кабельные изделия, обувь, ковры, трубки, покрытия и облицовочные материалы, прорезиненные ткани, т. 3, М., 1977, с. 313-25; Кошелев Ф.Ф., Кор-нев А.Е., Буканов А.М., Общая технология резины, 4 изд., М., 1978; Догадкин Б. А., Донцов А.А., Шершнев В.А., Химия эластомеров , 2 изд., М., 1981; Федюкин Д.Л., Махлис Ф.А., Технические и технологические свойства резин, М., 1985; Применение резиновых технических изделий в народном хозяйстве. Справочное пособие, М., 1986; Зуев Ю. С., Дегтева Т. Г., Стойкость эластомеров в эксплуатационных условиях, М., 1986; Лепетов В. А., Юрцев Л. Н., Расчеты и конструирование резиновых изделий , 3 изд., Л., 1987. Ф.Е. Куперман.