Властивості каучуків та гуми

Тип	Механічні властивості				Характеристика
	Межа міцності при розтягуван­ні, Мпа		Відносне подовження, %
	К*	Г*	К*	Г*
Натуральний (НК) Бутадієновий (СКБ) Бутадієн стирольний (СКС) Бутадієн-нітрильний (СКН) Хлоропреновий Бутилкаучук Ізопренів (СКИО) Поліксилоксановий (СКТ) Фторкаучук	2,0-3, 2,5-3,4 700-800 650 0,1-0,2 1,5-1,8 700-1000 500-650 0,3-0,5 2,0-2,5 500-600 600-700 0,3-0,4 2,6-3,2 500-700 500-600 2,5-3,0 2,2-3,5 800-1000 600-700 1,5-2,0 1,6-2,2 700-850 650-750 7-1 0,4-1,2 400-500 250-450 – 0,2-0,6 – 100-300 – 2,0-2,5 – 250-550				Еластичність від -5°С до +90°С Те ж Теплостійкіст до +100°С Теплостійкість до+110 °С Хімічна стійкість, відсутнє "старіння" Газонепроникність, хімічна стійкість, низька тепло- і кислотостійкість Незначна тепло- і кислотостійкість Теплостійкість до 300°С, морозостійкість до -100°С, кислотостійкість Міцність, висока тепло-, морозо- і хімічна стійкість

* К – каучук, Г -гума

Основна маса каучуків переробляється в гуму - продукт спеціальної обробки суміші каучуку і сірки з добавками, що мають визначене призначення. Крім основного компонента (каучуку), до складу гуми входять вулканізатори або агенти (сірка, селеніди, перекис), прискорювачі (оксиди свинцю, магнію, полісульфіди), протистарителі, помягчувачі чи пластифікатори, наповнювачі активні (сажа, окис цинку) і неактивні (крейда, тальк, барит, регенерат), барвники.

Властивості гуми залежать насамперед від типу каучуку. Гуми в цілому мають високу еластичність, здатність до значних деформацій, незначну здатність до стискання щільність, високу стійкість до стирання, газо- і водонепроникність, хімічну та теплостійкість, електроізоляційні властивості.

На ринку каучуків і виробів із них синтетичний каучук (СК) із 1930-х років витісняє натуральний завдяки достатньо високим якісними характеристикам, економічній ефективності виробництва, доступності і дешевизні сировини та зростаючим потребам, задовольнити які за рахунок тільки НК не можливо Проте виробництво і споживання НК залишається перспективним, бо СК не може використовуватися без добавок НК (особливо для отримання гумових технічних виробів максимальної міцності, твердості, еластичності і зносостійкості) та через вичерпання запасів нафти і її подорожчання (для виробництва сучасної шини необхідні 30 л нафти: 20 л - в якості сировини і 10 л-в якості енергетичного палива). Альтернативою цьому є доведена можливість використання вугілля як сировини для виробництва СК.

СК загального призначення є бутадієнові, бутадієн-стирольні, ізопренові, етиленпропіленові, хлоропренові (наірит), бутил-каучук і ін. До СК спеціального призначення належать бутадієн-нітрильні полісульфідні, кремнійорганічні, уретанові, фтормісткі, силоксанові, метилвінілпиридинові і ін.

Бутадієнові (дівінілові) каучуки є стереорегулярні (СКД) і нестереорегулярні (СКБ). Їх густина 900-920 кг/м³, температура склування мінус 52-122°С. Більш міцними, еластичними, зносо- і морозостійкими є стереорегулярні, які застосовуються для виготовлення шин, транспортерних стрічок, зносо- і морозостійких виробів. Нестереорегулярні використовують у виробництві технічних і побутових гумових виробів, але через низьку межу міцності при розтягуванні і невисоку морозостійкість їх випуск знижується.

Бутадіен-стиролові (дівініл-стирольні) каучуки є найважливішими СК загального призначення. Їх густина 900-990 кг/м³. Відрізняються стійкістю до іонізуючого випромінювання і кислот. Бутадиен-стиролові (СКС) і бутадієн-метилстиролові (СКМС) каучуки випускаються марок СКС-10 (СКМС-10), СКС-30 (СКМС-30), СКС-50 (СКМС-50), СКМС-30, АРКМ і ін. (де цифра - вміст зв'язаного стиролу,%; А- низкотемпературна полімеризація (близько +5°С), К – використання каніфольного емульгатора, М- маслонаповнений каучук). З підвищенням вмісту стиролу збільшується міцність каучуку при розтягуванні, опір розриву, знижується температура крихкості, зменшується еластичність і зносостійкість. Бутадиен-стиролові каучуки застосовують у виробництві автомобільних шин і камер, масло-, бензо-, світлоозоностійких і газонепроникних гумових технічних виробів.

Ізопренові СК (СКИ-30, СКИ-30В) мають високу міцність, еластичність, низьке теплоутворення, добрий опір старінню, стійкість до дії води і спиртів. Вони не стійкі до дії кислот, лугів, хлороформу, толуолу, схильні до кристалізації при розтягуванні (при температурі понад 0°С) або без розтягування (при температурі нижче 0°С). Їх густина 910-920 кг/м³, температура склування мінус 70°С. Їх застосовують замість натуральних у виробництві шин, виробів широкого вжитку, транспортерних стрічок, ізоляції кабелів і в інших цілях.

Етилен-пропіленові каучуки мають високу еластичність і міцність, що поєднується з хорошою озоно-, морозо- і теплостійкістю, стійкістю до дії органічних розчинників, кислот і лугів, відмінними діелектричними характеристиками. Їх густина 850-870 кг/м³, температура склування мінус 55-70°С. Їх застосовують для ізоляції дротів і кабелів (СКЕП), у виробництві хімічно стійких шлангів, ущільнювачів і інших гумових технічних виробів.

Хлоропреновий каучук (наіріт) відрізняється високою еластичністю і міцністю на розрив, стирання і удар, стійкістю до розростання порізів і дії багаторазових деформацій, масло-, бензо-, озоно- і теплостійкістю, негорючостю. Але у нього відносно висока густина (1200—1240 кг/м³), підвищена здатність до кристалізації при низьких температурах і недостатня морозостійкість (температура склування - мінус 40°С). Використовується головним чином у виробництві конвеєрних стрічок, ременів, рукавів, оболонки дротів і кабелів, захисних покриттів, клеїв і латексів.

Бутилкаучук має низьку газопроникність, стійкість до дії води, спиртів, ефірів, дихлоретану, нітробензолу, озону, кисню, світла і тепла, густину 920 кг/м³. Застосовується у виробництві шин, прогумованих тканин і гумових технічних виробів, стійких до дії високих температур і агресивних середовищ.

Бутадієн-нітральні (дивініл-нітрильні) каучуки мають високі бензо-, масло-, і теплостійкість (до 150°С) та густину (940-1020 кг/м³). Випускаються марок СКН-18, СКН-26, СКН-40, СКТН (де цифра - вміст зв'язаного акрилонітрилу,%; Т-підвищена теплостійкість). Збільшення вмісту зв'язаного акрилонітрилу підвищує міцність, зносо-, масло- і бензостійкість цих каучуків і погіршує еластичність і морозостійкість. Ці каучуки застосовують як пластифікатора у виробництві пластмас та для виготовлення масло- і бензостійких гумових технічних виробів.

Полісульфідний каучук (тіокол) випускається в твердому і рідкому стані. стійкий до розчинників, озону, кисню, сонячного світла, має хорошу газо-, вологонепроникність, стабільність при зберіганні, густину 127-160 кг/м³, температуру склування – мінус 23-57°С. Використовується для виготовлення герметиків, масло- і бензостійких ущільнювачів і рукавів, гумування резервуарів для зберігання пального. Гуми на його основі відрізняються невисокими механічними властивостями.

Кремнійорганічні каучуки (СКТ, СКТФ, СКТФВ, СКТФТ, СКТВ) є прозорим желеподібним продуктом густиною 960-980 кг/м³, температурою склування мінус 130°С, які за морозостійкістю і електроізоляційним властивостям перевершують всі СК. Фізіологічно інертні; застосовуються як електроізоляційний і герметизуючий матеріал, в медичній і авіаційній промисловості, для виготовлення гумових технічних виробів, експлуатованих при температурах мінус 100 – плюс 250°С.

Уретанові каучуку (СКУ-7, СКУ-8, СКУ-50, СКУ-ПФ, СКУ-ПФЛ) на ринок поставляються тверді (вальцьовані і термоеластопласти) і рідкі (литтєві) густиною 930-1260 кг/м³ і температурою склування – мінус 44 °С. Їх особливістю є стійкість до дії мастил, пального, розчинників, УФ та іонізуючого випромінювань, озону, висока питома енергія когезії (тому гуми на їх основі відрізняються унікальною міцністю і опором стиранню) Використовуються для виготовлення масивних шин, конвеєрних стрічок, ущільнювачів, амортизаторів, штучної і синтетичної шкіри, підошов взуття, основи килимових виробів.

Фторомісткі каучуки (СКФ-26, СКФ-32, СКФ-260, СКФ-460) відрізняються високою термостійкістю (до +250°З і вище), стійкістю до дії багатьох агресивних середовищ і теплового старіння, негорючістю, стабільністю при зберіганні, не токсичністю, густиною 180186 кг/м³, температурою склування - мінус20 °С. Фтор-каучуки є дорогим матеріалом і застосовуються для виготовлення деталей ущільнювачів, що використовуються в хімічній промисловості, авіаційній і космічній техніці.

Гума (від лат. resina – смола; виходячи з цього, оправданим є використання терміну “резина”, як запозиченого слова іншомовного походження) —еластичний матеріал, що утворюється в результаті спеціальної обробки (вулканізації) суміші каучуку, вулканізуючих речовин (агентів) і різних добавок (інгредієнтів). Вулканізація - це процес хімічної взаємодії каучуку з агентами або його перетворення в гуму під дією іонізуючого випромінювання. В якості агентів використовується сірка, селен, органічні перекиси, тіурам (органічні сірчисті сполуки). При максимально можливому насиченні каучуку сіркою (біля 30%) утворюється твердий матеріал - ебоніт. Інгредієнти вводять в склад гуми для поліпшення її фізико-хімічних властивостей; це прискорювачі, або активатори (полісульфіди, оксиди цинку, магнію); протистарителі, або антиоксиданти; пом'якшувальні засоби, або пластифікатори (парафін, вазелін, бітуми, стеаринова кислота, рослинні олії, дибутилфталат тощо, які полегшують переробку гуми, збільшують її еластичність і морозостійкість); наповнювачі (вводять для підвищення механічних властивостей (вуглецева і біла сажа (кремнекислота), окис цинку і ін.), або її здешевлення (крейда, тальк, барит, гумовий регенерат) у вигляді порошку або тканин - корд, азбестова тканина і ін.); барвники гуми (мінеральні або органічні) використовуються для забарвлення гуми

Гумі властиві висока еластичність, чому сприяють звивиста (зигзагоподібна) форма молекул каучуку, незначна здатність до стискування, стійкість до стирання і хімічних реагентів, газо- і водонепроникність, хороші електроізоляційні властивості, невелика густина, здатність до великих деформацій при порівняно низьких напругах, причому такі деформації майже повністю зворотні. Недоліком гуми є різко виражена залежність механічних властивостей від температури: при підвищених температурах вона втрачає міцність, а при понижених- стає крихкою (переходить в склоподібний стан); крім того, під дією кисню, озону і інших окислюючих реагентів гума старіє, тобто стає крихкою і ломкою, покривається мережею тріщин, що обмежує термін її експлуатації.

Гума застосовується в основному для виробництва шин (понад 50%), гумових технічних виробів (близько 22 %), кабелів, герметиків, клеїв, одяг, взуття і ін.

У практиці торгівлі класифікують гуми за призначенням, складом, структурою, твердістю.

Розрізняють гуми загального і спеціального призначення. До гум загального призначення відносяться вулканізати натурального, бутадієнового, бутадієн-стирольного, ізопренового, етилен-пропіленового, хлорепренового і деяких інших каучуків. Спеціальні гуми поділяють на маслобензостійкі, термостійкі (інтервал робочих температур від мінус 60 до +250°С), морозостійкі (температура склування - мінус 75°С і нижче), світлозоностійкі, зносостійкі, електротехнічні (електроізоляційні і електропровідні) і ін. За структурою гуми є монолітні і пористі, у тому числі губчасті і мікропористі; за складом — наповнені і ненаповнені (каучуків не менше 95-98%); за агрегатним станом пастоподібні і тверді (у т. ч. і м'які, еластичні, середньої твердості, тверді, високої твердості і жорсткі (ебоніти).

У ринковому маркуванні гуми відображають її тип (залежно від теплового старіння - Т07, Т10, Т 12, Т15, Т17, Т20, Т22, Т25), клас (залежно від ступеня набрякання в спеціальній нафтовій рідині - К1, К2, КЗ, К4, К5, К6, К7) та додаткову інформацію про твердість, межу міцності, морозо- і маслостійкість, опір розриву.

Сучасна номенклатура гумових технічних виробів (ГТВ) налічує близько 100 тис. найменувань. За технологією виготовлення вони є клеєні і формовані (формові, штамповані, литі); за типом і конструкцією - шинні, камерні, рукавні, протекторні, транспортерні, амортизаційні; за будовою — безтканинні, з тканинним прошарком і армовані металевими деталями; за призначенням - ущільнювачі (прокладки, манжети), силові (шестерні, муфти, шарніри), вібро-, звукоізолюючі і протиударні (підкладки, прокладки, гнучкі компенсаційні приставки), фрикційні (диски, колеса), антифрикційні (опори ковзання, катки, протекторні кільця), захисні (антикорозійні обкладання, футеровка), декоративні і ін. В останні роки особливо розширюється асортимент ГТВ, що застосовуються у машинобудуванні; зокрема, це ущільнювальні, віброзвукоізолюючі, силові, декоративні, фрикційні, несилові і захисні деталі; труби і рукави; приводні ремені; транспортерні стрічки; опори ковзання; гнучкі компенсаційні приставки.

Серед ГТВ найбільш поширені на ринку шини. Сьогодні їх виготовляють сотні типорозмірів і поділяють на камерні і безкамерні, звичайної і підвищеної прохідності (з регульованим тиском), арочні (аркоподібний профіль), широкопрофільні, пневмокатки, та з металевим кордом. Вони призначені для великовантажних, вантажних, легкових автомобілів, будівельних, дорожніх, підйомно-транспортних і сільськогосподарських машин, тракторів, автопричіпів, автобусів і тролейбусів. Поширеними на ринку є радіальні шини (тип Р), де корд розташований радіально або мерідіонально (вони мають пробіг удвічі більше, ніж шини з діагонально розташованим кордом, можуть двократно відновлюватися (підвищення пробігу на 10 % .рівнозначно випуску 6 млн. шт. Шин).

Маркування шин наноситься на бічну сторону у вигляді тиснення і відображає її основні розміри в дюймах (термін “дюйм” походить від голандського “великий палець” і має довжину 25, 4 мм) або міліметрах (напр, 9,00—20; 260—20, де перша цифра - діаметр профілю в дюймах (9,00) або міліметрах (260), друга- внутрішній діаметр в дюймах) та надпис (найменування заводу-виробника, місяць і рік випуску, номер шини; напр., Д11060182412, де Д— Дніпропетровський шинний комбінат, 11—лютий, 06—рік випуску, 0182412—номер шини). Радіальні шини мають дещо відмінне маркування. Напр, 175/70 Р-13 або 165 Р-13, де перша цифра—діаметр профілю, друга - процентне відношення висоти профілю до його діаметра (цифра відсутня, якщо таке відношення рівне 100%), третя - знак максимально допустимої швидкості (для даних шин - 180 км/год), Р- радіальна конструкція (тип Р), 13 — посадочний номер обода.

Транспортерні стрічки застосовують для переміщення вантажів по горизонталі або при невеликому ухилі на гірських підприємствах, в промисловості будівельних матеріалів, металургії. Вони є без тканинних прокладок, із волоконними наповнювачами та армовані металом, у тому числі металевими канатами. За призначенням вони є спеціальні (тепло-, масло-, морозостійкі, негорючі і харчові) і загального призначення (для температур експлуатації від мінус 45 до +60°С).

Приводні ремені використовуються для передачі обертального руху провідного шківа на вали машин або механізмів. Залежно від умов експлуатації (передаваної потужності, швидкості, діаметра шківа, спеціальних вимог) вони є клинові, плоскі, багатопрофільні, плоскозубчаті, корд-шнуркові і кордтканинні, варіаторні (для зміни швидкості обертання без зміни приводного пристрою). Їх асортимент налічує майже 500 типорозмірів. Їх основні товарознавчі характеристики - діаметр шківа, розміри, напрацювання годин, максимальна швидкість (м/с).

Гумові рукави випускаються всмоктуючі (приймальні), викидаючі (напірні), напорно-всмоктуючі і пружнорозширювальні (ущільнювачі). Залежно від перекачуваної речовини вони поділяються на типи (бензомаслостійкі, для води, повітря, кисню і нейтральних газів, слабких розчинів неорганічних кислот і лугів, сипких і харчових продуктів, паропровідні). Для збільшення міцності і стійкості зминанню рукава армують металевою спіраллю або гофрують. Їх основні товарознавчі характеристики - внутрішній діаметр і максимальний робочий тиск.

Технічна листова гума використовується для виготовлення прокладок, клапанів, ущільнювачів, амортизаторів. Вона випускається в листах або рулонах типів I (без тканинного прошарку) і II (з тканинним прошарком). Гумовий шнур буває круглого, квадратного і прямокутного перетину, застосовується як ущільнювач і залежно від властивостей і призначення поділяється на 5 типів - кислотолугостійкий, теплостійкий, морозостійкий, маслобензостійкий і харчовий.

Ебонітові вироби випускаються у вигляді пластин, стрижнів, трубок, дисків і ін. Залежно від властивостей вони можуть застосовуватися в агресивних рідинах, електролітах, як електроізоляційний матеріал.

Перспективним є розширення ринкового асортименту гумових пневматичних конструкцій. Від традиційних конструкцій з жорстких матеріалів вони відрізняються низькою матеріаломісткістю, малими масою і об'ємом в складеному стані, швидкістю приведення в робочий стан, високою стійкістю до навантажень, простотою виготовлення і порівняльно низькою вартістю. За призначенням, конструкційним ознакам, умовам вживання і навантаженням вони поділяються на пневматичні будівельні конструкції, м'які резервуари і місткості, оболонки поплавців, захисний одяг, гідротехнічні споруди, гірсько-шахтні оболонки і ін.

Гумові технічні вироби маркують рельєфним відтисненням або незмивною фарбою з тильної сторони. Маркування містить найменування або товарний знак підприємства-виробника, умовне позначення виробу (найменування, тип, вигляд, розміри і ін.), позначення стандарту, дату виготовлення, штамп ОТК і деякі інші відомості.

Для транспортування і зберігання рідких каучуків використовують сталеві (оцинковані, луджені або з поліетиленовими вкладишами), алюмінієві або з білої жерсті фляги, барабани і бочки місткістю 25-250 дм₃. Тверді каучуки упаковують в поліетиленову плівку, а потім в дерев'яні ящики або контейнери масою до 500 кг або в багатошарові паперові мішки. На тарі відображають найменування і марку каучуку, найменування підприємства-виробника або його товарний знак, номер партії і місця, масу нетто і тара, дату виготовлення і номер стандарту.

Каучуки зберігають в герметично закритій тарі, захищеними від дії прямого сонячного проміння, вологи, пари агресивних кислих і лужних продуктів, атмосферних опадів при температурі не більш +30°С. Необхідним є дотримання гарантійного терміну зберігання.

Основними умовами транспортування і зберігання гуми і гумових технічних виробів є запобігання дії кисню, озону і інших окислюючих реагентів, що приводять до старіння, прямого сонячного проміння і світла, викликаючих «осмоління», підвищених і низьких температур, постійних навантажень, що знижують міцність і еластичність і сприяючих втраті форми. Відповідно до цього гумові технічні вироби слід зберігати на полицях або стелажах в захищених від попадання прямих сонячних променів у приміщеннях з відносною вологістю повітря 50-60 % при температурі 0...+20°С на відстані не менше 1 м від опалювальних приладів. Вікна складських приміщень повинні бути зафарбовані. Більшість видів гумових технічних виробів в процесах транспортування і зберігання слід оберігати від дії бензину, гасу, кислот, лугів, жирів, мінеральних і рослинних масел. Обов'язковим є дотримання гарантійного терміну зберігання.

Гуму і гумові технічні вироби укладають в стопи, пов'язують в пачки або упаковують в тару без перев'язки. Кожна пакувальна одиниця повинна мати маркування на етикетці з прогумованої тканини або картону, що містить найменування або товарний знак підприємства-виробника, кількість і основні характеристики виробів (тип, мазка, розміри і т. п.), дату виготовлення, номер партії, штамп ОТК і номер стандарту.