Náš robot rozpoznal:
Laboratoř 2

Měření modulu pružnosti pryže

Práce není nikde zábavnější: obvykle prvních pár minut

Praskání gumy na všech koncích třídy a tlumené ječení. hlasy Co to děláš! Dostanete to hned... a tak dále. Abychom rychle ukončili tento nezbytný rituál a přešli k učebnici, provedeme malou mentální žvýkačku.

Vezmeme mentálně gumu! šňůru a v duchu k ní připevním stogramové závaží. V duchu zatáhněte za šňůru závažím a v duchu uvolněme prsty. Rady Můžete odpovědět písemně a řídit se otázkami: 1 Jakou dráhu poletí závaží a co se stane na konci dráhy

Se svými 2 křehkými háčky jako zelená hruška na jižním pa llr:

B laboratorní skříň, truhla; rkamn a teploměry:

V hlavě před sedící a bude potom schopná něco duševně udělat

Zkrátka jsme v desáté třídě, chlapi. Začínáme se odvykat od bláznovství. Aby se výše popsané aeselie nestaly bez nekalého úmyslu, pamatujte: závaží zavěste na šňůru opatrně, nenatahujte šňůru více, než je nutné; když jedete na Kamčatku pro pravítko, ujistěte se, že konstrukce nepřilne k liljaku a nesahá za vás s nataženým katapultem. Ti nejopatrnější mohou přijít do třídy v hokejové helmě - školní osnovy není to zakázáno.

Je hezké použít hotový vzorec, ale ještě příjemnější je vědět, kde se tento vzorec vzal. Máme to z Hookova zákona. Pokud si pamatujete, tento zákon platí pro deformace těla. Existuje ještě jeden argument ve prospěch skutečnosti, že gumu nelze silně natáhnout a vypadá takto:

Youngův modul, proto je roven

Mechanické napětí o by definované

Následujícím způsobem:

Znaménko modulu ve vzorci úhlu a když je tělo stlačeno: od modulu V používáme běžné závorky

Toto je náš pracovní vzorec. Poslední překážkou, kterou musíte překonat, je tato definice.

Stump ish r.;: I., - .: m sechsile cr>. .těch. ,. její ..... ri-oo ;. o.o. můj gch.sh

Pryž-5 ab šířka se vynásobí tloušťkou. Šňůra je teplá a obecně s kudrnatým průřezem to pravděpodobně nebudete

Vzdálenost 1, m.07

Vzdálenost 1, m 0,088

Šířka shshr, 1 i, m 0,01

Tloušťka šňůry /, m 0,0005

Průřezová plocha K. m 50-

Elastická síla U. N s

Vypočteno

Instrumentální gkm rs ..... chs1 b tsigeiki. D, 1, m 0,0001

Chyba čtení délky, D-, 1, m 0,0005

Absolutní chyba. A1. m 0,0006

Přístrojová chyba mikrometru. LL. m +0,000005

Chyba čtení tloušťky. L.L m +0,000005

Absolutní chyba Li m 0,00001

Jim:...-.:; Dynamometr 1Sh10S1k, DR. H 0,005

Vynucená chyba čtení, L-, R. 11 0,05

Chyba Lbeo.ikch pan LK. H 0,055

Youngův modul W. Pa 2,3x o

Relativní chyba e, 14

LH absolutní chyba. Pa 1,22 x 10

Průřez šňůry: 5L

5 0,01 m 0,0005 m 0,000005 m2 5x 10 mg.

Youngův modul: E,.,.

7 2,3x10 Pa.

S 5x106m20,088m-0,07m

E Výpočet chyby v našem příkladu komplikuje skutečnost, že, jak jste již pochopili, má šňůra obdélníkový průřez: měřili jsme ji pravítkem a měřili jsme ji mikrometrem, tedy přístroji s různá přesnost. Při určité opatrnosti v následném výpočtu však není těžké na to přijít. Chyba Ichmerchnin:

D1 - D1 + 4,1; D1 0,0001 m + 0,0005 m 0,0006 m; B DCL + ab; AB 0,000005 m - 0,000005 m - 0,00001 m: DG - D, D + DR; DR 0,005 N + 0,05 N 0,055 11. Relativní chyba: DR D! D1 Dy. D1 E R +1+ a + b + 21-1
0,055 P 0,0006 m 0,0006 m 0,00001 m 0,0006 m

Е ЗН + 0,07 m + 0,01 m 0,0005 m 0,088 m - 0,07 m

0,018 + 0,008 + 0,06 + 0,02 + 0,033 - 0,14 14 Chyba podílu Dosol J1: DE - Ee; DE 2,3x106 Pa 0,14 3,22x105. Odpověď: E 2,3x10 3,22x10 Pa.

Laboratorní práce

"Měření modulu pružnosti pryže"

Disciplína fyzika

Přednášející Vinogradov A.B.

Nižnij Novgorod

2014

Účel práce: experimentálně určit modul pružnosti pryže.

Zařízení: gumička s očkem na jednom konci a uzlem na druhém, siloměr (nebo dvě laboratorní sady závaží), stativ, pravítko s milimetrovými dílky, tečné posuvné měřítko.

Stručné teoretické informace.

Youngův modul charakterizuje elastické vlastnosti materiálu. Jedná se o konstantní hodnotu, která závisí pouze na materiálu a jeho fyzikálním stavu. Protože Youngův modul je zahrnut v Hookově zákoně, který platí pouze pro pružné deformace, Youngův modul také charakterizuje vlastnosti látky pouze při elastických deformacích.

Youngův modul lze určit z Hookova zákona:

F/S = E Dl / l 0 , tedy E = F l 0 / S Dl, kde Dl = l-l 0 , S = ab, F = mg.

Cvičení:

2. Připravte si odpovědi na bezpečnostní otázky.

3. Připravte formulář zprávy.

Zakázka:

1. Změřte šířku a tloušťku pásky posuvným měřítkem a vypočítejte její průřez S 0.

3. Zafixujte konec pásky uzlem na noze stativu a zasuňte háček siloměru (nebo závaží) do smyčky tak, aby se páska natáhla o 1-2 cm.

4. Odstraňte zátěž a změřte její počáteční délku (od kotevního bodu k oku).

5. Natáhněte pásku o 2-3 cm a změřte deformační sílu.

6. Opakujte pokus pro nástavce 4 a 6 cm.

7.Z výsledků každého z experimentů vypočítejte Youngův modul.

8. Najděte průměr Youngova modulu ve třech rozměrech.

9. Posuďte přesnost měření. d = D E / E = D F / F +2 Dl / l +2DA / A

10. Vysvětlete, za jakým účelem bylo nutné operaci popsanou v odst. 3 provést.

11. Výsledky měření a výpočtů zapište do tabulky:

Zkušenosti

Počáteční délka pásky l 0 , m

Šířka pásu

A, m

Tloušťka pásky

b, m

Křížová oblast

část pásky

S, m2

Defor

mírová síla

F, H

Prodloužení

Δ l, m

Youngův modul

E, Pa

Průměrný Youngův modul

E cf, pa

Chyba

d, %

Obsah zprávy.

Zpráva by měla obsahovat:

1. Název díla.

2. Účel práce.

3. Seznam požadovaného vybavení.

4. Vzorce požadovaných veličin a jejich chyby.

5. Tabulka s výsledky měření a výpočtů.

6. Odpovědi na bezpečnostní otázky.

7. Závěry o provedené práci.

Kontrolní otázky.

1.Co je Youngův modul?

2. Co se nazývá mez pružnosti?

3. Na ocelovém závitu o průměru 2 mm a délce 1 m je zavěšeno břemeno o hmotnosti 200 g. O kolik se závit prodlouží, pokud je Youngův modul pro ocel 2,2 * 1011 Pa? Jaké je prodloužení vlákna?

4.Co je mechanické napětí a jak se měří?

Bibliografie.

1.Zhdanov L.S., Zhdanov G.L. Fyzika (učebnice pro střední odborné vzdělávací instituce- M. postgraduální škola 1995) § 13.1-8 (2).

2. Dmitrieva V.F. Fyzika ( Tutorial pro střední odborné školy - Vyšší odborná škola M. 2001) § 42-49 odst. 2).

*

Praktická práce číslo 5

Téma. Stanovení modulu pružnosti pryže

Účel: experimentálně ověřit Hookeův zákon a určit modul pružnosti pryže.

Zařízení a materiály: pryžový pásek dlouhý 20-30 cm; sada závaží, každé 102 g; měřící pravítko s dělením 5 mm / pod; univerzální stativ se spojkou a patkou; třmeny.

Teoretické informace

Při deformaci tělesa vzniká elastická síla. Při malých deformacích vytváří pružná síla mechanické napětí σ, které je přímo úměrné poměrné deformaci ε. Tato závislost se nazývá Hookeův zákon a má následující podobu:

kde a = F / S; F je elastická síla; S je plocha průřezu vzorku; l - l 0 - absolutní deformace; l 0 - počáteční délka vzorku; l je délka nataženého vzorku; E = σ / ε-modul pružnosti (Young). Charakterizuje schopnost materiálu odolávat deformaci a je číselně rovna mechanickému napětí při ε = 1 (tj. když l = 2l 0). Ve skutečnosti žádné pevné těleso nevydrží takovou deformaci a kolaps. Již po výrazné deformaci přestává být elastický a není naplněn Hookův zákon. Čím větší je Youngův modul, tím méně je tyč deformována, přičemž všechny ostatní věci jsou stejné (stejné F, S, l 0).

POKROK

1. Pomocí posuvného měřítka změřte průměr D pryžového proužku a vypočítejte jeho plochu průřezu pomocí vzorce:

2. Volný konec pryžového proužku upevněte do stativu a změřte pravítkem jeho počáteční délku l 0 od spodního okraje nohy stativu k místu připevnění tyče.

3. Postupným zavěšením závaží na spodní závěs (obr. 1) změřte pokaždé novou délku pryžového proužku l. Vypočítejte absolutní prodloužení pásu: l - l 0.

4. Určete působící sílu F = mg, kde g = 9,8 m / s 2. Výsledky zapište do tabulky.

	F, H	l, m	l - l 0, m

5. Pomocí získaných dat vykreslete závislost mechanického napětí σ na relativním prodloužení ε.

6. Vyberte na grafu přímý řez a v něm vypočítejte modul pružnosti podle vzorce:

7. Vypočítejte relativní a absolutní chyby měření Youngova modulu pro jeden z bodů, který patří do přímkového řezu grafu, pomocí vzorců:

kde AF = 0,05 N, AI = 1,5 mm, AD = 0,1 mm; AE = Eε.

8. Zaznamenejte výsledek jako:

9. Udělejte závěr o vykonané práci.

Kontrolní otázky

1. Proč je Youngův modul vyjádřen tak velkým číslem?

2. Proč je prakticky nemožné určit Youngův modul přímým měřením z definice?

LABORATORNÍ PRÁCE č. 8

Téma:« Stanovení modulu pružnosti materiálu (Youngův modul) "

Cílová: určete modul pružnosti pryžového kordu a vyhodnoťte výsledky experimentu porovnáním s tabulkovou hodnotou.

Zařízení: stativ se spojkou a patkou, gumová šňůra (s kruhovým průřezem), miska na závaží, sada závaží (závaží), měřící pravítko s milimetrovou stupnicí.

Teoretická část

Youngův modul ( E) charakterizuje elastické vlastnosti jakéhokoli pevného materiálu. Tato hodnota závisí pouze na látce samotné a jejím fyzikálním stavu. Protože Youngův modul je zahrnut v Hookově zákoně, který platí pouze pro pružné deformace, Youngův modul také charakterizuje vlastnosti látky pouze při elastických deformacích.

Youngův modul lze určit z Hookova zákona: (1)

od té doby a pak , pak . (2)

Protože deformace tyčí z tuhých materiálů vyžaduje poměrně velké úsilí, doporučuje se v této laboratorní práci použít materiály s nízkou hodnotou modulu pružnosti, např. pryž.

Pracovní postup:

Vypočítejte plochu průřezu gumové šňůry pomocí vzorce:

(změřte průměr šňůry mikrometrem nebo se zeptejte svého učitele).

Počáteční délka vzorku

Absolutní prodloužení vzorku

S - plocha průřezu šňůry

F – elastická síla , vznikající v natažené šňůře a rovnající se hmotnosti závaží na misce (P)

Měření a výpočty proveďte třikrát při různém zatížení, výsledky zapište do tabulky.

1. Vypočítejte průměrnou hodnotu modulu pružnosti pryžového kordu.

Přesnost měření a výpočtů vyhodnoťte výpočtem relativní chyby porovnáním průměrný výsledek s tabulkovou hodnotou Youngova modulu pro pryž: E tabulka. = 1 ∙ 10 6 Pa.

Na základě výsledků práce udělat závěr.

PRACOVNÍ ZPRÁVA

VÝSTUP:

Kontrolní otázky:

Jaké deformace jste v této práci zkoumali? Uveďte charakteristiku (definici) tohoto typu deformace.

Nakreslete diagram napětí-deformace pro tuhé těleso. Jakou závislost lze z tohoto diagramu vysledovat?

ODPOVĚDI NA KONTROLNÍ OTÁZKY:

1. Jaké deformace jste v této práci zkoumali? Uveďte charakteristiku (definici) tohoto typu deformace.

3. Nakreslete tahový diagram tuhého tělesa. Jakou závislost lze z tohoto diagramu vysledovat?

Pryž a elastomery (elastoplasty) klasifikace, vlastnosti, skladování.

PRYŽ- elastický materiál vzniklý vulkanizací přírodních (NR) a syntetických kaučuků (SC). Jedná se o síťovaný elastomerový produkt zesíťování molekul pryže chemickými vazbami. Vlastnosti jsou dány jak použitým kaučukem, tak složkami kaučukové směsi (podrobněji níže). Pryž má obecně vyšší tepelnou odolnost než pryže. Moderní fyzikální teorie vytvrzování pryže vysvětluje zvýšení její pevnosti přítomností vazebných sil (adsorpce a adheze) vznikajících mezi pryží a plnivem, jakož i vytvořením souvislé řetězové struktury plniva v důsledku interakce mezi částicemi plniva. Je také možná chemická interakce pryže s plnivem.

VÝROBA GUMY

Plastifikace. Jedna z nejdůležitějších vlastností pryže - plasticita - se využívá při výrobě pryžových výrobků. Pro smíchání kaučuku s jinými složkami kaučukových směsí musí být nejprve změkčen nebo hněten mechanickým nebo tepelným zpracováním. Tento proces se nazývá hnětení pryže. Velký význam pro gumárenský průmysl měl objev T. Hancocka v roce 1820 o možnosti plastifikace kaučuku. Jeho hnětač sestával z čepového rotoru otáčejícího se v čepovém dutém válci; toto zařízení mělo ruční pohon. V moderním gumárenském průmyslu se před zapracováním ostatních složek pryžové směsi do pryže používají tři typy podobných strojů. Jedná se o mlýnek na gumu, mixér Banbury a hnětač Gordon.

Používání granulátory - stroje, které řežou pryž na malé granule nebo vločky stejné velikosti a tvaru, - usnadňuje obsluhu dávkování a řízení procesu zpracování pryže. pryž se přivádí do granulátoru na výstupu z hnětače. Výsledné granule se smíchají se sazemi a oleji v mísiči Banbury za vzniku předsměsi, která se také granuluje. Po zpracování v mixéru Banbury se mísí s vulkanizačními činidly, sírou a urychlovači vulkanizace.

Příprava kaučukové směsi. Chemická sloučenina pouze kaučuk a síra by byly omezeny praktické využití... Pro zlepšení fyzikálních vlastností kaučuku a jeho lepší použitelnost v různých aplikacích je nutné upravit jeho vlastnosti přidáním dalších látek. Všechny látky, které jsou smíchány s kaučukem před vulkanizací, včetně síry, se nazývají kaučukové přísady. Způsobují chemické i fyzikální změny v pryži. Jejich účelem je upravit tvrdost, pevnost a houževnatost a zvýšit odolnost proti oděru, olejům, kyslíku, chemickým rozpouštědlům, teplu a praskání. Pro výrobu pryží pro různé aplikace se používají různé směsi.

Akcelerátory a aktivátory . Látky zvané urychlovače, jsou-li použity ve spojení se sírou, zkracují doby vytvrzování a zlepšují fyzikální vlastnosti kaučuku. Příklady anorganických urychlovačů jsou bílé olovo, lít olovnatý (oxid olovnatý), vápno a magnézie (oxid hořečnatý). Organické urychlovače jsou mnohem aktivnější a jsou důležitou součástí téměř každé pryžové směsi. Do směsi se přidávají v relativně malém poměru: obvykle stačí 0,5 až 1,0 dílů na 100 dílů kaučuku. Většina urychlovačů je plně účinná v přítomnosti aktivátorů, jako je oxid zinečnatý, a některé vyžadují organickou kyselinu, jako je kyselina stearová. Proto moderní kaučukové přípravky obvykle obsahují oxid zinečnatý a kyselinu stearovou.

Změkčovadla (změkčovadla). Změkčovadla a změkčovadla se běžně používají ke zkrácení doby míchání pryže a snížení procesních teplot. Pomáhají také rozptýlit * složky ve směsi, což způsobuje bobtnání nebo rozpuštění pryže. Typickými změkčovadly jsou parafinické a rostlinné oleje, vosky, kyselina olejová a stearová, borový dehet, černouhelný dehet a kalafuna, vazelína, bitumen a dibutylftalát**. Množství změkčovadel je 8-30% hmotnosti kaučuku.

* Disperze - jemné mletí pevných látek a kapalin v jakémkoli médiu za účelem získání prášků, suspenzí a emulzí.

**Dibutylftalát, di-n-butylester kyseliny o-ftalové, С 6 Н 4 (СООС 4 Н 9) 2 , bezbarvá olejovitá kapalina se slabým ovocným zápachem; tkip 206 °C (10 mm Hg); hustota 1047-1050 kg/m3 (25 °C); index lomu n 25 D 1,490-1,493; rozpustnost ve vodě 0,1 % (20 °C). D. se získává z n-butylalkoholu a anhydridu kyseliny ftalové v přítomnosti kyselých katalyzátorů. D. je změkčovadlo pro polyvinylchlorid, polystyren a mnoho dalších plastů a syntetických kaučuků (BSE).

Plnidla. Látky přidávané do kaučuku za účelem snížení nákladů na produkty z něj získané (plniva nebo inertní plniva). Některé látky gumu zpevňují, dodávají jí pevnost a odolnost proti opotřebení, nazývají se zpevňující plniva (nebo aktivní, neboli zpevňující plniva). Nejběžnějším zpevňujícím plnivem jsou jemně mleté ​​uhlíkové (plynové) saze; je to relativně levná a jedna z nejúčinnějších látek svého druhu. Běhoun pneumatiky pro automobily obsahuje přibližně 45 dílů sazí na 100 dílů pryže. Další běžně používaná zpevňující plniva jsou oxid zinečnatý, uhličitan hořečnatý, oxid křemičitý, uhličitan vápenatý a některé jíly, ale všechny jsou méně účinné než saze. Je třeba zmínit, že do kaučukové kompozice je často zaváděn regenerát - produkt zpracování starých pryžových výrobků a odpadů z výroby pryže. Kromě snížení nákladů regenerovaná pryž zlepšuje kvalitu pryže a snižuje její sklon ke stárnutí.

Antioxidanty a antioxidanty. S využíváním antioxidantů pro zachování požadovaných vlastností pryžových výrobků při jejich stárnutí a provozu se začalo po druhé světové válce. Antioxidanty jsou stejně jako urychlovače vulkanizace složité organické sloučeniny, které v koncentraci 1-2 díly na 100 dílů pryže zabraňují růstu tvrdosti a křehkosti pryže. Vystavení vzduchu, ozónu, teplu a světlu je hlavní příčinou stárnutí pryže. Některé antioxidanty také chrání pryž před ohybem a poškozením teplem. Zjednodušeně řečeno, účinek antioxidantů je ten, že inhibují oxidaci kaučuku tím, že se sami oxidují nebo ničí výsledný kaučuk, používají se peroxidy aldolu, neozonu D atd.). Antioxidanty (parafín, vosk) tvoří povrchové ochranné filmy, používají se méně často.

Pigmenty ... Ačkoli tvrdidla a pomocné látky a další kaučukové přísady jsou často označovány jako pigmenty, skutečné pigmenty se také používají k zabarvení pryžových výrobků. Jako bílé pigmenty se používají oxidy zinku a titanu, sulfid zinečnatý a lithopon. Korunní žluť, pigment na bázi oxidu železa, sulfid antimonitý, ultramarín a lampová čerň se používají k dodání různých barev produktům. Některá barviva (bílá, žlutá, zelená) absorbují krátkovlnnou část slunečního spektra a chrání tak pryž před stárnutím světlem.

Kalandrování. Poté, co byl surový kaučuk uhněten a smíchán se složkami kaučukových směsí, je před vulkanizací dále zpracováván, aby získal tvar konečného produktu. Typ úpravy závisí na aplikaci pryžového produktu. V této fázi procesu se široce používá kalandrování a vytlačování.

Kalendáře jsou stroje určené k válcování pryžových směsí do plátů nebo k potírání tkanin. Standardní kalandr se obvykle skládá ze tří vodorovných válců naskládaných na sebe, i když pro některé úlohy se používají čtyřválcové a pětiválcové kalandry. Duté válce kalandru mají délku až 2,5 m a průměr až 0,8 m. K válcům je přiváděna pára a studená voda pro kontrolu teploty, jejíž výběr a udržování je rozhodující pro získání kvalitního produktu s konzistentní tloušťkou a hladkým povrchem. Sousední hřídele se otáčejí dovnitř opačnými směry a rychlost každého hřídele a vzdálenost mezi hřídeli jsou přesně řízeny. Kalandr se používá k potahování látek, roztírání látek a válcování pryžové směsi do plátů.

Vytlačování. Extrudér se používá k lisování trubek, hadic, běhounů pneumatik, duší pneumatik, těsnění automobilů a dalších výrobků. Skládá se z ocelového válcového tělesa, opláštěného pro ohřev nebo chlazení. Šnek těsně přiléhající k tělu přivádí nevytvrzenou pryžovou směs, předběžně

nahřívaný na válcích, přes tělo až k hlavě, do které se vkládá výměnný tvářecí nástroj, který určuje tvar výsledného výrobku. Produkt opouštějící hlavu je obvykle chlazen proudem vody. Trubky pneumatik vycházejí z extrudéru ve formě kontinuální trubky, která se pak řeže na kusy požadované délky. Mnoho produktů, jako jsou těsnění a malé trubičky, opouští extrudér ve svém konečném tvaru a poté se vytvrzuje. Další produkty, jako jsou běhouny pneumatik, vycházejí z extrudéru ve formě rovných přířezů, které se následně nanášejí na tělo pneumatiky a navulkanizují se, čímž mění svůj původní tvar.

Vytvrzování. Dále musíte obrobek vulkanizovat, abyste získali hotový výrobek vhodný k použití. Vulkanizace se provádí několika způsoby. Mnoho výrobků získá svůj konečný tvar až ve fázi vulkanizace, kdy je pryžová směs uzavřená v kovových formách vystavena teplotě a tlaku. Automobilové pneumatiky jsou po montáži na buben vytvarovány na požadovaný rozměr a poté vulkanizovány do drážkovaných ocelových forem. Formy jsou naskládány jedna na druhou ve vertikálním vulkanizačním autoklávu a pára je vypouštěna do uzavřeného ohřívače. Vzduchový vak stejného tvaru jako duše pneumatiky je vložen do nevytvrzeného polotovaru pneumatiky. Přes ohebné měděné trubky se do ní jednotlivě nebo ve vzájemné kombinaci spouští vzduch, pára, horká voda; tyto kapaliny přenášející tlak roztahují kostru pneumatiky a způsobují, že pryž proudí do tvarovaných vybrání formy. V moderní praxi se technologové snaží zvýšit počet pneumatik vulkanizovaných v samostatných vulkanizérech nazývaných formy. Tyto vstřikovací formy mají duté stěny, které umožňují vnitřní cirkulaci páry, horká voda a vzduch, které dodávají teplo obrobku. V nastavený čas se formy automaticky otevřou.

Byly vyvinuty automatické vulkanizační lisy, které vkládají varnou komoru do polotovaru pneumatiky, vulkanizují pneumatiku a vyjímají varnou komoru z hotové pneumatiky.

Varná komora je nedílnou součástí vulkanizačního lisu. Duše pneumatik jsou vulkanizovány v podobných formách, které mají hladký povrch. Průměrná doba vulkanizace pro jednu komoru je asi 7 minut při 155 °C. Při nižších teplotách se doba vulkanizace prodlužuje.
Mnoho menších výrobků se vytvrzuje v kovových formách, které jsou umístěny mezi paralelní hydraulické lisovací desky. Lisovací desky jsou uvnitř duté, což umožňuje ohřívání páry bez přímého kontaktu s produktem. Výrobek přijímá teplo pouze prostřednictvím kovové formy.
Mnoho produktů se vytvrzuje zahříváním na vzduchu nebo oxidu uhličitém. Tímto způsobem se vulkanizuje pogumovaná látka, oblečení, pláštěnky a gumové boty. Proces se obvykle provádí ve velkých horizontálních vulkanizérech s parním pláštěm. Kaučukové směsi vulkanizované suchým teplem obvykle obsahují méně síry, aby se část síry nedostala na povrch produktu. Pro zkrácení doby vulkanizace, která je obvykle delší než u vulkanizace otevřenou párou nebo lisem, se používají urychlovače.

Některé pryžové výrobky se vulkanizují ponořením do horké vody pod tlakem. Pryžová fólie se navine mezi vrstvy mušelínu na buben a vulkanizuje v horké vodě pod tlakem. Gumové žárovky, hadice, izolace drátů jsou vulkanizovány v otevřeném páru. Vulkanizéry jsou obvykle horizontální válce s pevně nasazenými uzávěry.
Požární hadice jsou zevnitř vulkanizovány parou a působí tak jako vlastní vulkanizéry. Gumová hadice je vtažena do vnitřku pletené bavlněné hadice, jsou k ní připevněny spojovací příruby a pod tlakem je do obrobku po stanovenou dobu vstřikována pára.

Na tvorbě prostorové síťové struktury vulkanizátu se podílejí vulkanizační látky (prostředky). Obvykle se jako takové látky používá síra a selen, u některých kaučuků peroxidy. Pro kaučuk pro elektrotechnické účely se místo elementární síry (která interaguje s mědí) používají organické sloučeniny síry - thiuram (thiuramové kaučuky).

Perspektivní je použití práškových kaučuků a směsí a výroba lisovaných kaučuků metodami tekutého lisování z směsí na bázi tekutých kaučuků. Při vulkanizaci směsí obsahujících 30-50 % hmotn. S, počítáno jako kaučuk, se získá ebonity .

TVRDÁ * GUMA A MĚKKÁ GUMA

Výrobky z tvrdé pryže se od výrobků z měkké pryže liší především množstvím síry (nebo jiného činidla) použitého při vulkanizaci. Když množství síry v kaučukové směsi překročí 5 %, získá se vulkanizací tvrdá pryž. Kaučuková směs může obsahovat až 47 dílů síry na 100 dílů kaučuku; tím vzniká tvrdý a houževnatý produkt zvaný ebonit, protože je podobný ebenovému (ebenovému) dřevu.

Výrobky z tvrdé pryže mají dobré dielektrické vlastnosti a používají se v elektrotechnickém průmyslu jako izolanty, jako jsou rozvaděče, zástrčky, zásuvky, telefony a baterie. Trubky, ventily a armatury vyrobené z tvrdé pryže se používají v těch oblastech chemického průmyslu, kde je vyžadována odolnost proti korozi. Výroba hraček pro děti je další položkou spotřeby pevné pryže.

* Tvrdost pryže Tvrdost pryže je charakterizována odolností proti vtlačení kovové jehly nebo kuličky (indentoru) do pryže působením stlačené síly.

pružinami nebo působením zátěže. Pro stanovení tvrdosti pryže se používají různé tvrdoměry. Často se pro stanovení tvrdosti pryže používá tvrdoměr TM-2 (typ Shore), který má tupou jehlu spojenou s pružinou uvnitř zařízení. Tvrdost je určena hloubkou vtlačení jehly do vzorku působením stlačené pružiny, když se rovina základny zařízení dotýká povrchu vzorek (GOST 263-75). Stisk jehly způsobí proporcionální pohyb šipky na stupnici přístroje. Maximální tvrdost odpovídající tvrdosti skla nebo kovu je 100 běžných jednotek. Pryž má v závislosti na složení a stupni vulkanizace tvrdost v rozmezí od 40 do 90 běžných jednotek. Se zvýšením obsahu plniv a prodloužením doby vulkanizace se tvrdost zvyšuje; změkčovadla snižují tvrdost pryže.

Vlastnosti. Kaučuk lze považovat za zesíťovaný koloidní systém, ve kterém kaučuk tvoří disperzní médium a plniva tvoří disperzní fázi. Nejdůležitější vlastností pryže je její vysoká elasticita, tedy schopnost podstupovat velké vratné deformace v širokém teplotním rozsahu. pevné látky(elasticita, tvarová stálost), kapaliny (amorfnost, vysoká deformovatelnost při malém objemovém stlačení) a plyny (zvyšování elasticity vulkanizačních sítí s rostoucí teplotou, entropický charakter elasticity).

Guma je poměrně měkký, téměř nestlačitelný materiál. Komplex jeho vlastností je dán především typem pryže (viz Seznam a tabulka níže); vlastnosti se mohou výrazně změnit při kombinaci kaučuků dekomp. typy nebo jejich modifikace.

Modul pružnosti pryž různých typů s malými deformacemi je 1-10 MPa, což je o 4-5 řádů nižší než u oceli;

Paussonův koeficient guma se blíží 0,5.

Elastické vlastnosti pryže jsou nelineární a mají výrazný relaxační charakter: závisí na způsobu zatížení, velikosti, čase, rychlosti (nebo frekvenci), opakování deformací a teplotě. Prodloužení dosahuje 1000 %

Vratná tahová deformace pryž může dosáhnout 500-1000% (u oceli asi 1%).

Stlačitelnost pryže- pro technické výpočty je pryž obvykle považována za nestlačitelnou.

Dolní mezní teplotní rozsah a vysoká elasticita kaučuku je dána především teplotou skelného přechodu kaučuků a u krystalizujících kaučuků také závisí na teplotě a rychlosti krystalizace.

Horní teplotní limit provoz pryže je spojen s tepelným odporem pryží a příčným chemické vazby vzniklé při vulkanizaci. Neplněné kaučuky na bázi nekrystalizujících kaučuků mají nízkou pevnost. Použití aktivních plniv (vysoce rozptýlené saze, SiO 2 atd.) umožňuje řádově zvýšit pevnostní charakteristiky pryže a dosáhnout úrovně pryžových vlastností z krystalizujících pryží.

Tvrdost gumy je určen obsahem plniv a změkčovadel v něm, jakož i stupněm vulkanizace.

Hustota pryže vypočítaný jako objemově vážený průměr hustot jednotlivých složek. Podobně lze přibližně vypočítat termofyzikální charakteristiky kaučuku (při objemové náplni menší než 30 %): součinitel tepelné roztažnosti, měrná objemová tepelná kapacita, součinitel tepelné vodivosti.

Kaučuky nevýznamně absorbují vodu a v organických rozpouštědlech v omezené míře bobtnají.

Známé pryže se vyznačují odolností vůči oleji, benzínu, vodě, páře a teplu, odolností vůči chemicky agresivním médiím, ozónu, světlu, ionizujícímu záření. Když trvá. skladování a provoz pryží podléhají stárnutí a únavě, což vede ke zhoršení jejich mechanických vlastností, poklesu pevnosti a destrukci. Životnost pryže se v závislosti na provozních podmínkách pohybuje od několika dnů až po několik desítek let.

Klasifikace pryží.

Podle účelu se rozlišují následující hlavní skupiny pryže:

obecný účel,

Zvláštní účel, včetně:

tepelně odolný,

mrazuvzdorný,

Odolný vůči oleji,

Odolné vůči chemicky agresivním médiím, včetně odolných vůči hydraulickým kapalinám,

dielektrikum,

Elektricky vodivé,

Magnetický,

Ohnivzdorný,

odolný vůči záření,

Vakuum,

Třecí (odolné proti opotřebení *),

Pro potravinářské a lékařské účely,

pro tropické a jiné podnebí

Podle typů:

také přijímat

Porézní nebo houbovité

Barevné a průhledné gumy.

* Odolnost proti opotřebení - Hlavním ukazatelem odolnosti proti opotřebení je odolnost proti otěru a otěru, které se určují v podmínkách válcování se skluzem (GOST 12251-77) nebo v podmínkách klouzání po abrazivním povrchu, obvykle, jako v předchozím případě, na brusném papíru GOST 426-77).

Otěr (definovaný jako poměr úbytku objemu vzorku při obrušování k práci vynaložené na otěr a je vyjádřen v m3 / MJ [cm3 / (kW (h)]).
Odolnost proti otěru (definovaná jako poměr práce vynaložené na otěr k poklesu objemu vzorku během otěru a je vyjádřena v MJ / m3 [cm3 / (kW (h)]).
Otěr prstencových vzorků během válcování s prokluzem více odpovídá podmínkám opotřebení běhounů pneumatik během provozu, a proto se používá při testech odolnosti běhounů proti opotřebení.

Pryž a elastomery (elastoplasty).

1) Přírodní (NK) a syntetický isopren (SKI). Hustota pryží je 910-920kg/m 3, pevnost v tahu 24-34MPa, relativní tažnost je 600-800%. V elastických vlastnostech značka SKI-3 překonává většinu v současnosti známých SK a je prakticky ekvivalentní NK. Kromě toho vyrábí potravinářskou izoprenovou pryž SKI-Zp, SKI-Zs-pro barevné výrobky, SKI-ZNTP - pro lehké tenkostěnné výrobky atd. Isoprenové pryže se používají při výrobě dopravních pásů, lisovaných výrobků, houbovitých lékařských a Ostatní produkty.

2) Butadien (SKD). Hustota pryže je 900-920 kg / m 3, pevnost v tahu je 13-16MPa, relativní tažnost je 500-600%. Známé: SKD skupiny I a II, lišící se plasticitou, dále SKDM - plněné olejem, s obsahem oleje 16 až 25 hodin (hmotnostně), SKDP - obsahující 9-10 % piperylenu. SKD má vysokou mrazuvzdornost a odolnost proti oděru. Kaučukové směsi na bázi SKD se špatně zpracovávají vytlačováním a kalandrováním. Pro zlepšení těchto vlastností jsou do SKD přidány NK a SKI-3. Olejem plněné SKD má nejlepší plastoelastické vlastnosti a vulkanizáty na jeho bázi mají komplex zlepšených fyzikálních a mechanických vlastností. Směsi na bázi SKD se vyznačují nízkou lepivostí. SKD je v síle vulkanizátů horší než NK.

3) Butylkaučuk (BK) je odolný vůči kyslíku, ozónu a dalším chemickým činidlům. Pryž má vysokou odolnost proti oděru a vysoké dielektrické vlastnosti. Z hlediska teplotní odolnosti je horší než ostatní pryže. Hlavní fyzické vlastnosti BC je neobvykle vysoká odolnost vůči plynům a vlhkosti. Duše vyrobená z tohoto materiálu zadrží vzduch 10x déle než duše vyrobená z přírodního kaučuku. Butylkaučuk je široce používán jako obecný a speciální účel... Při výrobě pryžového zboží od BK se vyrábí parní hadice, dopravní pásy a pryžové technické díly, které vyžadují zvýšenou odolnost vůči teplu, páře, ozónu a chemikáliím. BK se používá k výrobě elektroizolačních pryží, různých pogumovaných tkanin a obložení chemických zařízení. BK pryže se používají v částech dojicích strojů a v potravinářském průmyslu.

Kaučuk je krystalizovatelný, což umožňuje získat materiál s vysokou pevností (ačkoliv elastické vlastnosti jsou nízké).

4) Styrenbutadienové (SKS) a methylstyrenbutadienové (SKMS) kaučuky. Hustota kaučuku je 919-920kg/m 3, pevnost v tahu 19-32MPa, tažnost 500-800%.Pryže na bázi styrenbutadienových a metylstyrenbutadienových kaučuků mají vysokou odolnost proti otěru. Pryže z těchto pryží jsou široce používány při výrobě dopravních pásů pro potahování pryží, různého pryžového zboží. Vyrábí se speciální třídy mrazuvzdorných pryží se sníženým obsahem styrenu nebo methylstyrenu: SKS-Yu, SKMS-10 a SKS-10-1.

5) Butadiennitril (SKN). Gumy na bázi SKN mají vysokou pevnost, dobře odolávají oděru, ale mají nižší elasticitu než pryže na bázi NK, předčí je v trvanlivosti ke stárnutí a působení zředěných kyselin a zásad. Nitrilbutadien je hlavním typem pryže odolné vůči oleji a benzínu, široce používané při výrobě velmi široké škály pryžového zboží. Nitrilové kaučuky jsou odolné vůči oleji do té míry, že obsahují akrylonitril. V průmyslu RTI se používají tyto typy pryží: SKN-18, SKN-18M, SKN-26, SKN-26M, SKN-40M, SKN-40T, SKN-18RVDM, SKN-26RVDM. V současné době byly vyvinuty nové typy nitrilbutadienových kaučuků. Patří sem: kaučuk s vysokým obsahem akrylonitrilu, měkký typ, získaný s netoxickým emulgátorem - SKN-50SM; modifikováno polyvinylchloridem - SKN-18PVH atd.

6) Ethylen propylen (EPDM a EPDM) kopolymer etylenu s propylenem - je bílá pryžovitá hmota, která má vysokou pevnost a pružnost, je velmi odolná proti tepelnému stárnutí, má dobré dielektrické vlastnosti. Kromě EPDM se vyrábí také ternární kopolymery EPDM.
Kaučuky mají komplex cenných vlastností (odolnost vůči teplu, světlu a ozónu), které umožňují jejich použití při výrobě pryže pro všeobecné i speciální účely. Odolný vůči silným oxidantům (HNO3, H2O2 atd.), používaným pro těsnění výrobků, membrán, pružných hadic atd., se nezhoršují při práci v atmosférických podmínkách po dobu několika let. Používá se pro výrobu lisovaných i nelisovaných výrobků, izolací, tmelů pro hydraulické systémy. Tato guma je vyrobena z levné suroviny a nachází četné průmyslové aplikace.
EPDM pryž je vysoce prodyšná.

7) Chloropren (HC) = nyrit. Kaučuky na bázi nairitu mají vysokou elasticitu, odolnost proti vibracím, odolnost proti ozónu, odolnost vůči palivu a olejům a dobrou odolnost proti stárnutí teplem. (Oxidace kaučuku je zpomalována stínícím účinkem chlóru na dvojné vazby.) (Olej -, benzo -, ozónová odolnost, nehořlavost, zvýšená tepelná odolnost), které určují specifičnost jeho použití. Neobsahují síru v molekulárním řetězci, jsou pravidelnější a krystalizují rychleji. vynikající dynamické vlastnosti. Nairity se používají při výrobě klínových řemenů, lisovaných a nelisovaných zařízení, pouzder, řemenů a dalšího pryžového zboží. Kaučuky na bázi nairitu se úspěšně používají pro obložení chemických zařízení vystavených alkáliím, solným roztokům a dalším agresivním médiím. Průmysl také vyrábí tekuté nairity, které se používají pro antikorozní a ochranné nátěry.
Vyráběné chloroprenové kaučuky lze rozdělit do dvou hlavních skupin: modifikované sírou a modifikované merkaptany. Do první skupiny patří Nairite CP-50, Nairite CP-100, Nairite KR-50, které obsahují síru v molekulárním řetězci, jsou méně pravidelné a mají relativně nízkou rychlost krystalizace. Druhá skupina zahrnuje Nairit P, Nairit NP, Nairit PNA, Nairit NOT. Výroba nových jakostí nairitu - DF, DKR, DN atd. je zvládnuta.

8) Chlorsulfonovaný polyethylen (CSPE) mají zvýšenou odolnost proti oděru při zahřátí, odolné ozónu, oleji a benzínu, dobré dielektrikum. Používá se jako konstrukční a ochranný materiál (antikorozní, nezanáší nečistoty mořskou vodouřasy a povlakové mikroorganismy) k ochraně před vystavením záření. Jeho vulkanizáty mají vynikající ozónovou odolnost, vysokou odolnost proti opotřebení a povětrnostním vlivům, nízkou nasákavost, dobré dielektrické vlastnosti, vysokou chemickou odolnost. HSPE se používá pro obložení dopravních pásů přepravujících ohřáté materiály. Doporučuje se používat při výrobě pouzder, pásů, žáruvzdorných těsnění, těsnění, houbovitých výrobků, speciálních typů pogumovaných tkanin.
Mezi nevýhody patří relativně vysoký vývin tepla, výrazná trvalá deformace a vývin plynu při zahřívání.

9) Uretan (SKU) / Polyuretan mají vysokou pevnost, elasticitu, odolnost proti oděru, oleji a benzínu. Odolný vůči kyslíku a ozónu, jeho plynotěsnost je 10 - 20x vyšší než u NK. Uretanové pryže jsou odolné vůči záření. Pryže na bázi SKU se používají na pneumatiky automobilů, dopravní pásy, obložení potrubí a žlabů pro dopravu abrazivních materiálů, obuvi atd.

Na bázi polyesterů se vyrábí SKU-7, SKU-8, SKU-50; na bázi polyetherů - SKU-PF, SKU-PFL.

10) Polysulfid (PSK) Thiokol. Odolné vůči palivům a olejům, kyslíku, ozónu, sluneční světlo... Má vysokou plynotěsnost - dobrý těsnící materiál, dobré vlastnosti proti stárnutí, vysoká odolnost proti roztržení. Vodné disperze thiokolů se používají k utěsnění železobetonových nádrží.
Mechanické vlastnosti pryže na bázi thiokolu jsou nízké.

11) Akrylát (AK) / Polyakrylát. Výhodou akrylátových kaučuků je odolnost proti působení sirných olejů při vysokých teplotách; jsou široce používány v automobilovém průmyslu. Jsou odolné vůči kyslíku, dostatečně tepelně odolné, přilnou k polymerům a kovům. Charakteristickými vlastnostmi akrylových kaučuků je jejich vysoká tepelná a olejová odolnost. Z hlediska tepelné odolnosti jsou horší pouze než siloxany a fluoroelastomery. Společným znakem SKU je extrémně vysoká odolnost proti oděru. Podle tohoto ukazatele výrazně převyšují nejen všechny druhy obecných a speciálních pryží, ale i mnohé kovy. Spolu s tím se SKU vyznačují dobrou elasticitou.
Doporučuje se používat akrylátové kaučuky pro různé teplu a oleji odolné těsnící produkty (např. olejová těsnění, kroužky, těsnění), manžety, membrány, ochranné povlaky, polepování zařízení, lepicí pásky; pro výrobu výrobků pracujících v podmínkách oděru: různé lisované výrobky, tiskařské válce, vložky potrubí a skluzů, po kterých se dopravují abrazivní materiály atd.
Nevýhodou je malá mrazuvzdornost, malá odolnost proti horké vodě a páře.
SKU na bázi etherů jsou známy pod značkami SKU-PF, SKU-PFL; na bázi esterů - SKU-8, SKU-7, SKU-8P, SKU-7L, SKU-7P.

12) Fluoroelastomer (SKF). Kaučuky jsou odolné proti tepelnému stárnutí, účinkům olejů, paliv, různých rozpouštědel (i při zvýšených teplotách), nehořlavé odolné vůči silným oxidantům (HNO3, H2O2 atd.), používají se k těsnění výrobků, membrán, pružných hadic, atd., nezhoršují se při práci v atmosférických podmínkách po dobu několika let.
Vulkanizované pryže mají vysokou odolnost proti oděru. Dlouhodobá tepelná odolnost. Kaučuky vyrobené z fluoroelastomerů jsou široce používány v automobilovém a leteckém průmyslu. Těsnící a těsnící díly určené pro provoz v olejích a palivech při 200 °C a vyšších jsou vyrobeny z fluoroelastomerů. Fluoroelastomery našly uplatnění při výrobě hadic, hadic a trubek pro hořlavé agresivní kapaliny a plyny, izolace vodičů a kabelů provozovaných za vysokých teplot. Z fluoroelastomeru se vyrábí houbovitý materiál, který se vyznačuje vysokou odolností vůči agresivním kapalinám a elektrickou pevností v širokém teplotním rozsahu. Široce se používají také tmely vyrobené z fluoroelastomerů.

Nevýhodou je malá odolnost vůči většině brzdových kapalin a malá elasticita.

Nejrozšířenější průmyslové využití naleznou dvě značky fluoroelastomerů: SKF-26 a SKF-32, fluoroelastomer SKF-26NM se vyrábí pro výrobu těsnících hmot odolných tepelným olejům a benzínu.

13) Siloxan = silikon (SKT). Hustota pryže je 1700-2000 kg / m 3, pevnost v tahu je 35-80 MPa, relativní prodloužení je 360%.
SKT - tepelně odolná syntetická pryž. Používají se jako elastické materiály pro speciální účely v různých průmyslových odvětvích a v mnoha oblastech techniky. Silikonové kaučuky se používají k výrobě těsnění, membrán, profilových dílů pro těsnění dveří a oken, kabin letadel, ale i pružných spojů, které snesou velmi nízké teploty ve vysokých atmosférických vrstvách, značné koncentrace ozónu a slunečního záření. Jejich odolnost proti stárnutí a dielektrické vlastnosti jsou také poměrně vysoké.
Vysoká tepelná odolnost pryží vyrobených ze silikonové pryže umožňuje jejich použití také pro výrobu pryžokovových izolátorů kmitů (tlumičů), antivibrátorů do vzduchovodů, pouzder zapalovacích svíček, těsnění světlometů atd. o vybavování průmyslových pecí a různých zařízení pracujících při vysokých teplotách silikonovou pryží (věže na krakování ropných produktů, plynovody, regenerační jednotky atd.). Tepelně odolné návleky jsou vyrobeny z pryží na bázi silikonové pryže. Zvýšená cena takových pryží se navíc vyplatí pro jejich dlouhodobou výkonnost ve srovnání s běžnými pryžemi.
V rozpouštědlech a olejích bobtná, má nízkou mechanickou odolnost, vysokou propustnost pro plyny a špatnou odolnost proti oděru.
Vyrábí se pryže SKT, SKTV, SKTV-1 a SKTN a další.

14) Fluorosiloxan = fluorosilikon = (SKTFT). Kombinuje dobré teplotní vlastnosti silikonů s určitou chemickou odolností vůči olejům a palivům. Poskytuje výrazné rozšíření oblasti použití silikonů. Vzhledem k velmi omezeným mechanickým vlastnostem se doporučuje používat fluorosilikony pouze v pevných spojích. Primární použití bylo nalezeno v palivových systémech při teplotách do +177 o C.

15) Epichlorhydrin - moderní elastoplast, který je žádaný především pro svou vynikající plynotěsnost a vynikající odolnost vůči ropným olejům. Odolává ozónu, oxidaci, povětrnostním vlivům a slunečnímu záření.
Mezi nevýhody patří složitost mechanického zpracování a možnost korozivnosti polymeru.

Gumové zboží by nemělo být skladováno v podmínkách nízké nebo vysoké vlhkosti. Pro ochranu před expozicí ozónu by pryžové výrobky neměly být umístěny v blízkosti elektrických zařízení, která mohou emitovat ozón. Rovněž by nemělo být povoleno dlouhodobé skladování průmyslového pryžového zboží v zeměpisných oblastech s vysokým obsahem ozonu. Nevystavujte produkty přímému nebo odraženému slunečnímu záření.

Vzhledem k tomu, že některé druhy hlodavců a hmyzu mohou pryžové výrobky poškodit, měla by být zajištěna odpovídající ochrana i proti nim.