Se sabe que los fabricantes de neumáticos casi nunca divulgan períodos de envejecimiento específicos de los neumáticos. Se cree que durante 2-3 años el proceso de envejecimiento no conduce a cambios catastróficos en compuesto de goma neumáticos, y después de este tiempo casi todos los automovilistas definitivamente cambiarán el juego de neumáticos por uno nuevo. pero posible Diferentes situaciones- estos 2-3 años de neumáticos se pueden gastar simplemente en el almacén de un vendedor sin escrúpulos o en un almacén mayorista; los neumáticos se pueden utilizar en automóviles con un kilometraje anual reducido: varias autocaravanas, etc. Como resultado, muy a menudo los neumáticos se utilizan 5 o incluso 10 años después de su lanzamiento. ¿Qué quiere decir esto? Intentemos resolverlo.
Hay dos factores principales que provocan la destrucción de los neumáticos debido al envejecimiento: el ozono de la atmósfera, que provoca la rotura de los enlaces moleculares entre las moléculas de caucho y, de hecho, la pérdida de elasticidad, y grietas de la edad que surgen del contacto de los neumáticos con grasas y aceites, así como simplemente por operación a largo plazo. Como resultado Los neumáticos se “tann”, lo que provoca un fuerte deterioro de todas sus cualidades sin excepción. El deterioro es especialmente peligroso. calidad de marcha en un camino mojado. La investigación del ADAC que prueba la velocidad de rotación de neumáticos viejos ha demostrado que existe un mayor riesgo de "explosión" de los neumáticos. Unos años más tarde, un análisis de los accidentes graves asociados con la explosión de neumáticos en alta velocidad realizado por DEKRA, reveló que en el 100 (!!!) por ciento de los casos la culpa era la edad de los neumáticos. El resultado es una recomendación: la vida útil máxima de los aviones convencionales de velocidad media neumáticos de carretera, operando en condiciones estándar- seis años . Pero esto es sólo si los neumáticos no se prueban. cargas altas. Si se prueba, entonces un máximo de 4 años. Y no hay medios para hacerlo "negro".
En el caso de los neumáticos de invierno, la situación es aún más complicada: cuando temperaturas bajas La destrucción de los enlaces intermoleculares se produce más rápidamente, por lo que ya en la segunda o tercera temporada, incluso con un uso cuidadoso, los neumáticos se "vidrian" y pierden algunas de sus cualidades debido al envejecimiento. ADAC afirma que ya despues de 2 años neumático de invierno no puede considerarse nuevo y 100 por ciento útil.
La designación de la fecha de fabricación del neumático se puede encontrar después Letras de punto en el lado. Cuatro dígitos indican la semana y el año de fabricación. Por ejemplo, la designación 1105 indica que el neumático se lanzó al mercado en la semana 11 de 2005. Recuerde que si no se siguen las condiciones de almacenamiento del neumático, incluso se producirá su envejecimiento. antes de lo previsto especificado por ADAC. Por lo tanto, es mejor realizar compras en tiendas acreditadas y con buena reputación, como la empresa AUTOEXPERT. Al comprar neumáticos en nuestra tienda, puede estar seguro de que está comprando neumáticos verdaderamente nuevos y almacenados en condiciones adecuadas.
Y lo más importante, recuerda que si tus neumáticos tienen más de 4 años, entonces es el momento de pensar en sustituirlos, incluso si no se ha producido desgaste físico. Estos neumáticos pueden ser peligrosos, especialmente a altas velocidades.
Los cauchos y sus vulcanizados, como cualquier compuesto insaturado, son capaces de sufrir varios tipos de transformaciones químicas. La reacción más importante que ocurre continuamente durante el almacenamiento y operación de productos de caucho es la oxidación del caucho, lo que lleva a cambios en sus propiedades químicas, físicas y propiedades mecánicas. Sólo la ebonita, que se convierte en un compuesto completamente saturado mediante la adición de la máxima cantidad posible de azufre a las macromoléculas de caucho, es un material químicamente inerte. La totalidad de todos los cambios que ocurren en el caucho durante el proceso de oxidación a largo plazo generalmente se denomina envejecimiento.
El envejecimiento pertenece a la categoría de transformaciones complejas de varias etapas, en determinadas etapas de las cuales la elasticidad, la resistencia al desgaste y, en cierta medida, la resistencia del caucho se reducen significativamente. En otras palabras, con el tiempo, el rendimiento de los productos de caucho disminuye y, por tanto, la fiabilidad de los automóviles. Uno de los cambios más desfavorables del caucho que se produce debido al envejecimiento es una disminución irreversible de su elasticidad. Como resultado, la mayor fragilidad del caucho, principalmente de sus capas superficiales, provoca la aparición de grietas en las partes deformables, que se profundizan gradualmente y, en última instancia, conducen a la destrucción del producto.
Las consecuencias del envejecimiento del caucho son similares a las consecuencias de bajar la temperatura, con la única diferencia de que estas últimas son de naturaleza temporal y eliminables parcial o totalmente mediante calentamiento, mientras que las primeras no pueden debilitarse de ninguna manera y mucho menos eliminarse.
La lucha contra el envejecimiento está en marcha varios métodos. El suplemento es muy eficaz. antioxidantes(inhibidores), 1...2% de los cuales, en relación con el caucho contenido en el caucho, ralentizan el proceso de oxidación cientos y miles de veces. Con el mismo fin, algunos productos de caucho salen de las fábricas en envases sellados (en cubiertas de plástico).
Sin embargo medios tecnológicos resulta insuficiente, por lo que es necesario aplicar medidas operativas adicionales. Al aumentar la temperatura, el envejecimiento se intensifica y por cada 10 °C de calentamiento, la tasa de envejecimiento se duplica. También se ha observado que la oxidación del caucho es más intensa en aquellas zonas que experimentan mayor estrés. Por lo tanto, es necesario mantener los productos de caucho lo más indeformados posible.
Ruedas y gomas
Llanta de carro Se distinguen por su finalidad, el tipo de neumáticos utilizados, diseño y tecnología de fabricación.
Los principales parámetros de las ruedas de algunos automóviles de producción nacional se muestran en la tabla. 11.2.
neumáticos Los automóviles de pasajeros se dividen según el método de sellado del volumen interno, la ubicación de los hilos del cable en el marco, la relación entre la altura y el ancho del perfil, el tipo de banda de rodadura y varios otros. características específicas causados por su propósito y condiciones de operación.
Según el método de sellar el volumen interno, se distinguen. cámara Y sin cámara llantas.
neumáticos con cámara Consisten en un neumático, una cámara con válvula y un fondo de llanta que se ajusta a la llanta. El tamaño de la cámara es siempre ligeramente menor que la cavidad interior del neumático para evitar la formación de pliegues durante el inflado. La válvula es la válvula de retención, permitiendo que el aire entre en el neumático y evitando que se escape. El fondo de llanta protege la cámara de daños y fricción contra la rueda y el talón del neumático.
Tabla 11.2
Parámetros básicos de las ruedas de algunos turismos nacionales.
Carros
Arroz. 11.9. Neumático de coche sin cámara:
1 - protector; 2 - sellado de una capa de goma hermética; 3 - marco; 4 - válvula; 5 - borde profundo
Los neumáticos sin cámara (Fig. 11.9) se distinguen por la presencia de una capa de caucho hermética aplicada a la primera capa de la carcasa (en lugar de una cámara) y tienen las siguientes ventajas (en comparación con los neumáticos con cámara):
menos peso y mejor intercambio de calor con las ruedas;
mayor seguridad al conducir el automóvil, ya que cuando hay un pinchazo, el aire sale solo en el lugar del pinchazo (para un pinchazo pequeño, esto es bastante lento);
Reparación simplificada en caso de pinchazo (sin necesidad de desmontaje).
Al mismo tiempo, el montaje y desmontaje de neumáticos sin cámara es complicado, requiere más cualificación y, a menudo, sólo es posible con una máquina cambiadora de neumáticos especial.
Los neumáticos sin cámara se utilizan para ruedas con llantas de perfil especial y mayor precisión de fabricación.
Cámara y neumáticos sin cámara Según la ubicación de los hilos de los cables en la carcasa, los neumáticos pueden tener un diseño diagonal o radial.
Marcas de neumáticos
Los neumáticos diagonales y radiales difieren no solo en el diseño, sino también en las marcas.
Por ejemplo, en la notación neumático diagonal 6,15-13/155-13:
6.15 - ancho del perfil del neumático convencional (EN) en pulgadas;
13 - diámetro de aterrizaje (d) neumáticos (y ruedas) en pulgadas;
155 - ancho condicional del perfil del neumático en mm.
En lugar del último número 13 se puede indicar el diámetro del agujero en mm (330).
neumáticos radiales tener una designación única mixta de milímetros y pulgadas. Por ejemplo, en el marcado 165/70R13 78S Steel Radial Tubeless:
165 - ancho nominal del perfil del neumático (EN) en milímetros;
70 - relación entre la altura del perfil del neumático (I) y su ancho (EN) en porcentajes;
R - radial;
13 - diámetro del orificio en pulgadas;
78 - índice condicional de capacidad de carga de neumáticos;
8 - índice de velocidad neumáticos (velocidad máxima permitida del vehículo) en km/h.
Para la conducción diaria Carreteras rusas es aconsejable limitarnos a la actitud N / A no inferior a 0,65, y esto se aplica bastante neumáticos grandes, es decir. Neumáticos para automóviles del tipo GAZ-3110 Volga. En los modelos VAZ es mejor no utilizar neumáticos con N / A por debajo de 0,70, y en un automóvil VAZ-111 Oka no es recomendable instalar neumáticos que no sean el tamaño de fábrica 135R12.
Neumáticos modernos de perfil ultrabajo para alta velocidad con N/V== 0,30...0,60 son adecuados sólo para trabajos en carreteras lisas con buena calidad revestimientos, prácticamente inexistentes en nuestro país.
Cada fabricante ruso de neumáticos tiene su propia marca o, por ejemplo, Moscú. fábrica de neumáticos, signo del modelo Taganka.
La marca del neumático incluye una letra (o letras) que codifica el fabricante (por ejemplo, K - Kirov Tire Plant; Ya - Yaroslavl Tire Plant, etc.) y números (número) del índice interno de fábrica de este neumático.
Se coloca en el flanco del neumático. número de serie y otra información bastante útil (en caso de una queja) está codificada (Tabla 11.3).
Los productos de caucho o productos de caucho tienen características especiales, gracias a las cuales siguen teniendo una gran demanda. Especialmente los modernos. Tienen elasticidad mejorada e impermeabilidad a otros materiales y sustancias. También tienen alto rendimiento aislamiento eléctrico y otras calidades. No es sorprendente que los productos de caucho se utilicen cada vez más no sólo en la industria del automóvil, sino también en la aviación.
Cuando el vehículo se utiliza activamente y tiene alto kilometraje, el estado técnico de los productos de caucho se reduce significativamente.
Un poco sobre las características de desgaste de los productos de caucho.
El envejecimiento del caucho y de algunos tipos de polímeros se produce en condiciones que están influenciadas por:
- cálido;
- luz;
- oxígeno;
- ozono;
- tensión/compresión/extensión;
- fricción;
- ambiente de trabajo;
- vida de servicio.
Un cambio brusco de las condiciones, especialmente las climáticas, tiene un impacto directo en el estado de los productos de caucho. Su calidad se está deteriorando. Por ello, se utilizan cada vez más aleaciones poliméricas, que no temen bajar los grados y aumentarlos.
Cuando la calidad de los productos de caucho disminuye, rápidamente fallan. A menudo es el período primavera-verano, después del frío invernal, el punto de inflexión. Cuando aumenta la temperatura en el termómetro, la tasa de envejecimiento de los productos de caucho aumenta 2 veces.
Para garantizar la pérdida de elasticidad, es suficiente que los productos de caucho sobrevivan a una ola de frío importante y aguda. Pero si los revestimientos y casquillos cambian de forma geométrica, aparecen pequeños desgarros y grietas, esto provocará una falta de estanqueidad, lo que, a su vez, provocará averías en los sistemas y conexiones del coche. Lo mínimo que puede ocurrir es una fuga.
Al comparar productos de caucho, el neopreno es mejor. Los productos de caucho son más susceptibles a los cambios. Si no proteges tanto del sol, como de combustibles y lubricantes, líquidos ácidos o agresivos, daños mecanicos, no podrán superar ni siquiera la vida útil mínima determinada por el fabricante.
Características de diferentes productos de caucho.
Las propiedades de los productos técnicos de poliuretano y caucho son completamente diferentes. Por tanto, las condiciones de almacenamiento serán diferentes.
El poliuretano se diferencia en que:
- el plastico;
- elástico;
- no sujeto a desmoronamiento (a diferencia de los productos de caucho);
- no se endurece como el caucho cuando baja la temperatura;
- no pierde sus formas geométricas;
- cuando es elástico, bastante duro;
- resistente a sustancias abrasivas y ambientes agresivos.
Producido mediante mezcla líquida, este material se usa ampliamente en la industria automotriz. El polímero sintético es más fuerte que el caucho. De composición homogénea, el poliuretano conserva sus propiedades en diferentes condiciones, lo que simplifica las condiciones y características de su uso.
Como puede verse en el material anterior, el poliuretano tiene propiedades superiores a los productos de caucho. Pero no se aplica en todas partes. Además, están surgiendo aleaciones de silicona. Y no todos los conductores saben qué es mejor.
El poliuretano tarda más en producirse tecnológicamente. Se necesitan 20 minutos para producir productos de caucho. Y 32 horas para poliuretano. Pero el caucho es un material que nace mediante mezcla mecánica. Esto afecta su heterogeneidad de composición. También conlleva pérdida de elasticidad y homogeneidad de los componentes. Son las mangueras de goma y los revestimientos sellados los que se endurecen y endurecen durante el almacenamiento, se agrietan en la superficie y se ablandan por dentro. Su mandato es de sólo 2 o 3 años.
Cuidado y almacenamiento
Depende mucho del estado y la calidad de los productos de caucho. proceso importante- control sobre la gestión. Para comprender la importancia de los productos de caucho, debe saber que las violaciones en su estructura tienen las siguientes consecuencias:
- mayor desgaste de los neumáticos bajo carga pesada debido a Funcionamiento defectuoso algunos sistemas y conexiones;
- irregularidades en la trayectoria de frenado;
- violaciones notables en comentario con control en el volante;
- destrucción de partes vecinas o en unidades cercanas.
Los productos de caucho deben almacenarse:
- Doblar sin apretar para evitar tensión excesiva o compactación;
- Controlar lo necesario régimen de temperatura desde cero hasta más 25 grados Celsius;
- En condiciones donde no hay mucha humedad, superior al 65%;
- En habitaciones donde no hay lámparas fluorescentes (es mejor reemplazarlas con dispositivos de iluminación incandescentes);
- En condiciones donde no exista suministro de ozono en grandes cantidades ni dispositivos que lo produzcan;
- Prestar atención a la presencia/ausencia de rayos directos del sol (no puede haber exposición directa a los rayos UV ni a condiciones que creen sobrecalentamiento térmico de los productos de caucho).
Cuando la temperatura fluctúa durante el período frío y la temporada cálida, es necesario entender que Período de garantía el almacenamiento de productos de caucho se reduce a una cifra igual a dos meses.
Instituto de Aviación de Moscú
(Universidad Tecnica)
Departamento de Ciencia de Materiales
Trabajo del curso
en ciencia de materiales
sobre el tema de:
"Caucho resistente al envejecimiento"
Comprobado por: Vishnevsky G.E.
Completado por: Pavlyuk D.V.
Introducción
Envejecimiento atmosférico del caucho.
Protección del caucho contra el envejecimiento atmosférico.
Cambios en las propiedades mecánicas del caucho durante el envejecimiento térmico.
Envejecimiento térmico del caucho durante la compresión.
Protección de cauchos contra el envejecimiento por radiación.
Bibliografía
INTRODUCCIÓN
El caucho es un producto de procesamiento especial (vulcanización) de caucho y azufre con diversos aditivos.
El caucho se diferencia de otros materiales por sus altas propiedades elásticas, que son inherentes al caucho, la principal materia prima del caucho. Los materiales de caucho se caracterizan por una alta resistencia a la abrasión, resistencia al gas y al agua, resistencia química, propiedades de aislamiento eléctrico y baja densidad.
Dependiendo de las condiciones de funcionamiento, se imponen al caucho diferentes requisitos. El revestimiento de caucho de las cintas transportadoras que transportan minerales o carbón debe ser resistente a las heladas y a la abrasión a bajas temperaturas;
la cámara de goma de las mangueras para productos derivados del petróleo debe ser resistente a la hinchazón; Revestimiento de caucho de tanques ferroviarios para el transporte de ácido clorhídrico, resistente a su acción química, etc.
Se imponen requisitos especiales a los productos de caucho utilizados en aviones, cuyas estructuras contienen cientos de piezas de caucho diferentes. Dichos productos, además de ser compactos y livianos, deben ser elásticos y duraderos. Es muy importante que las piezas conserven sus propiedades en un amplio rango de temperaturas y, en algunos casos, cuando se exponen a diversos medios líquidos y gaseosos. Al volar a una velocidad de 3600 km/h, incluso a una altitud de 5000 m, la temperatura de calentamiento de la piel alcanza +400 °C; Las piezas ubicadas en los componentes del motor deben conservar sus propiedades a temperaturas que alcanzan hasta +500 ˚С. Al mismo tiempo, varias piezas se exponen a temperaturas de aproximadamente -60 °C o menos. Dado que las dimensiones de las piezas de avión permanecen prácticamente constantes durante toda su vida útil, unas deformaciones residuales bajas por compresión son una cualidad necesaria de este tipo de cauchos. Se imponen exigencias aún mayores al caucho para la ciencia espacial.
Junto con los cauchos de uso general ampliamente utilizados en la producción de caucho: natural (NK) y estireno-butadieno (SKS-ZOA, SKS-30, SKMS-30, etc.), también se utilizan cauchos especiales:
cauchos de cloropreno (A, B, C, NT), cauchos de nitrilo butadieno (SKN-18, SKN-26, SKN-40, SKN-40T), caucho de butilo, cauchos de flúor químicamente resistentes (SKF-32-12, SKF-62 -13 ), polímeros organosilícicos resistentes al calor (SKP). Se están dominando los cauchos estereorregulares: polibutadieno (SKD) e isopreno (SKI). Se está buscando nuevos cauchos a base de compuestos que contengan boro, fósforo, nitrógeno y otros elementos.
El caucho como material estructural en varias de sus propiedades se diferencia significativamente de los metales y otros materiales. Su característica más importante es su capacidad para soportar deformaciones importantes bajo cargas externas sin destrucción. Las principales características del caucho también incluyen: bajos valores de módulo de corte, tensión y compresión; la gran influencia de la duración de la carga aplicada y del factor temperatura sobre la relación tensión-deformación; volumen casi constante durante la deformación; reversibilidad casi completa de la deformación; Pérdidas mecánicas significativas durante las deformaciones cíclicas.
Los vulcanizados de caucho blando, bajo la influencia de una serie de factores operativos o de almacenamiento, que actúan de forma aislada o, más a menudo, en combinación, cambian sus propiedades técnicamente valiosas. El cambio se reduce a una disminución de la elasticidad y la resistencia, aparición de endurecimiento, fragilidad, grietas, cambios de color, aumento de la permeabilidad al gas, es decir, a una mayor o menor pérdida del valor técnico de los productos. La influencia del oxígeno atmosférico, y especialmente del ozono, provoca el envejecimiento y la fatiga del caucho. Esto se ve facilitado por: el calor y la luz, las tensiones derivadas de cargas dinámicas o estáticas, incluido el almacenamiento irracional, la influencia de ambientes agresivos o el efecto catalítico de las sales metálicas.
Las bajas temperaturas provocan una disminución de la elasticidad del caucho y un aumento de su fragilidad. Estos cambios se profundizan con la duración del enfriamiento. Sin embargo, con la vuelta a las temperaturas normales, se recuperan las propiedades originales. La influencia de las dimensiones y características de la forma del producto en el caucho es mucho mayor que en otros materiales estructurales. La estabilización de sus propiedades técnicamente valiosas en el caucho, la lucha contra los fenómenos de envejecimiento, fatiga y congelación son actualmente uno de los tareas importantes tecnología moderna del caucho.
ENVEJECIMIENTO ATMOSFÉRICO Y PROTECCIÓN DEL CAUCHO
El problema de aumentar la durabilidad de los productos de caucho está directamente relacionado con el aumento de la resistencia a diversos tipos de envejecimiento. Uno de los tipos de envejecimiento más comunes y destructivos es el envejecimiento atmosférico del caucho, que afecta a casi todos los productos que entran en contacto con el aire durante el funcionamiento o el almacenamiento.
El envejecimiento atmosférico es un complejo de transformaciones físicas y químicas que ocurren bajo la influencia del ozono y el oxígeno atmosféricos, la radiación solar y el calor.
Cambios en las propiedades físicas y mecánicas del caucho.
En condiciones atmosféricas, así como durante el envejecimiento térmico, los cauchos pierden gradualmente sus propiedades elásticas, independientemente de si se encuentran en estado tensado o no. Los cauchos a base de NC con cargas ligeras envejecen de forma especialmente intensa. Rápidamente (en 1-2 años) se produce un cambio notable en las propiedades de los cauchos fabricados a partir de caucho de butadeno-nitrilo, caucho de estireno-butadieno y nairita. Los más resistentes son los cauchos a base de SKF-26, SKEP, SKTV y caucho butílico.
La radiación solar afecta significativamente la tasa de cambio de las propiedades del caucho en condiciones atmosféricas, acelerando el proceso cinco o más veces en algunos casos.
En los cauchos rellenos de hollín, esta diferencia en la tasa de envejecimiento se debe principalmente al fuerte calentamiento de la superficie del caucho bajo la influencia de la luz solar directa. Dado que la temperatura es el parámetro más importante que influye en todos los procesos en curso, parecía necesario crear un método fiable para su determinación experimental.
Un estudio de la temperatura del caucho al aire libre mostró que su cambio diario, así como el cambio en la temperatura del aire (en ausencia de nubes), se describe aproximadamente mediante curvas sinusoidales. El sobrecalentamiento en comparación con el aire (a una temperatura del aire de 26 °C) alcanza 22 °C para el negro y 13 ° Con goma blanca.
El curso de los cambios en la temperatura del caucho durante el día sigue el curso de los cambios en la radiación solar, y el sobrecalentamiento del caucho es función de este último. Además, el sobrecalentamiento depende del intercambio de calor entre el caucho y el aire. Esto permite, basándose en el flujo de radiación solar y utilizando la ecuación de transferencia de calor para el sistema de placa plana - gas, determinar la temperatura de la superficie del caucho mediante cálculo. En particular, conociendo las temperaturas máximas absolutas en diferentes ubicaciones geográficas, es posible calcular la temperatura máxima a la que se calentará la superficie del caucho en estos lugares. Para Moscú, esta temperatura es de 60 °C (máximo absoluto 37 °C), para Taskent de 81 °C (máximo absoluto 45 °C).
Un aumento de la temperatura de la superficie del caucho incluso de 20 a 25 ° C puede provocar un cambio brusco en la tasa de envejecimiento. Por tanto, este parámetro debe tenerse en cuenta a la hora de evaluar el período de envejecimiento del caucho en condiciones atmosféricas.
La determinación de la temperatura del caucho expuesto al aire bajo diferentes filtros de luz mostró que el calentamiento del caucho se produce casi exclusivamente debido a la parte infrarroja de la radiación solar, que tiene una influencia decisiva en la tasa de envejecimiento del caucho lleno de hollín. Así, durante 140 días de exposición del caucho de NK en Batumi, la resistencia a la tracción cae en promedio (en%): al aire libre - en 34, bajo un filtro que transmite el 70% de los rayos infrarrojos y no transmite rayos ultravioleta - en 32, debajo de un filtro que transmite el 40% de los rayos infrarrojos, así como una pequeña cantidad de rayos ultravioleta (24), debajo de una lámina, 20.
Con base en lo anterior, podemos concluir que el cambio en las propiedades físicas y mecánicas del caucho en condiciones de envejecimiento atmosférico se debe principalmente al proceso de envejecimiento térmico, que ocurre bajo la influencia del calor y el oxígeno atmosférico. De acuerdo con esto, se puede lograr una reducción efectiva en la tasa de cambio en las propiedades físicas y mecánicas de los cauchos durante el envejecimiento atmosférico, así como durante el envejecimiento térmico, con la ayuda de antioxidantes, principalmente para cauchos a base de NC.
Los cambios en las propiedades físicas y mecánicas del caucho en condiciones atmosféricas pueden afectar la durabilidad de los productos de caucho si se exponen al aire durante mucho tiempo en un estado sin tensiones o con tensiones suficientemente bajas. Este proceso también es importante para cauchos deformados que están bien protegidos de la acción del ozono o fabricados con cauchos resistentes al ozono que se utilizan durante mucho tiempo en el aire.
Cambiando la superficie del caucho.
En condiciones atmosféricas, la superficie de los cauchos sufre cambios significativos, y principalmente la superficie de los cauchos NC de colores claros. Además de un cambio de color relativamente rápido, la capa superficial primero se ablanda y luego se endurece gradualmente y adquiere el aspecto de cuero gofrado. Al mismo tiempo, la superficie se cubre con una red de grietas.
El proceso de destrucción de la superficie se produce principalmente bajo la influencia de reacciones fotoquímicas provocadas por la acción de los rayos ultravioleta. Esto se demuestra, en particular, comparando el cambio en la superficie del caucho en condiciones atmosféricas bajo diferentes filtros de luz: en ausencia de rayos UV (los rayos con λ se cortan< < 0,39 mk) el cambio en la superficie resulta ser incomparablemente menor que bajo la influencia de rayos con longitudes de onda de hasta 0,32 mk.
Este fenómeno es típico de los cauchos con cargas ligeras, porque estos últimos (óxido de zinc, titanio, óxido de magnesio, litopón, etc.), a diferencia del negro de humo, son capaces de absorber los rayos UV y, por tanto, son sensibilizadores de reacciones químicas en goma.
Agrietamiento y destrucción del caucho.
El agrietamiento del caucho en condiciones atmosféricas se produce a una velocidad relativamente alta y, por tanto, es el tipo de envejecimiento más peligroso.
La principal condición para la formación de grietas en el caucho es la exposición simultánea al ozono y a las fuerzas de tracción. En la práctica, estas condiciones se crean en un grado u otro durante el funcionamiento de casi todos los productos de caucho. Según los conceptos modernos, la formación de grietas embrionarias de ozono en la superficie del caucho está asociada con la ruptura simultánea bajo la influencia del ozono de varias macromoléculas orientadas en la misma dirección, o con la ruptura de una película estructurada y frágil de ozonuro bajo la influencia. de estrés. La penetración del ozono en las profundidades de las microfisuras provoca su mayor crecimiento y la rotura del caucho.
Un estudio de la cinética del agrietamiento del caucho al aire libre bajo tensión de tracción constante (la intensidad del agrietamiento se evaluó en unidades arbitrarias según un sistema de nueve puntos) muestra que diferentes cauchos difieren no solo en el momento de aparición de las grietas visibles τ y y el tiempo de ruptura τ p, sino también en la relación de velocidades de los procesos de formación y crecimiento de grietas.
Los factores más importantes que determinan la resistencia a la intemperie del caucho, así como todo el proceso de craqueo, son:
reactividad del caucho en relación con el ozono;
magnitud de las tensiones de tracción;
exposición a la radiación solar.
Proteger el caucho del agrietamiento
Para proteger el caucho del agrietamiento, se utilizan dos tipos: equipo de proteccion: antiozonantes y ceras.
A diferencia de los antioxidantes, que tienen un efecto protector moderado sobre el envejecimiento térmico del caucho, la eficacia de la influencia de los antiozonantes y las ceras sobre el envejecimiento por ozono es muy alta.
Antiozonantes.
Los antiozonantes típicos y más eficaces incluyen compuestos de la clase N,N"-n-fenilendiamina sustituida y derivados de dihidroquinolina. La protección contra la acción del ozono también la llevan a cabo algunos ditiocarbamatos, derivados de urea y tiourea, n-alcoxi-N-alquilanilina. , etc.
El mecanismo de acción de los antiozonantes en últimos años Atrae la atención de muchos científicos. Como resultado de un estudio de la influencia de los antiozonantes sobre los patrones cinéticos de ozonización y agrietamiento de cauchos. Ha habido varias opiniones diferentes sobre este tema.
Se discute ampliamente la formación de una capa protectora continua en la superficie del caucho debido al antiozonante migratorio, los productos de su reacción con el ozono y los productos de la reacción del ozono con el caucho, en los que participa el antiozonante.
Se supone que este último tipo de reacción conduce a la eliminación de la rotura de macromoléculas o a la unión de sus fragmentos.
La formación de una capa superficial de antiozonante o productos de su interacción con el ozono, que proporciona una protección eficaz al caucho, sólo se puede esperar si se encuentran en un estado resinoso y pueden crear una capa uniforme continua durante la migración. De hecho, según los experimentos, la resistencia al ozono del caucho NC que contiene el antiozonante cristalino N-fenil-N"-isopropil-n-fenilendiamina (PPPD) resulta en algunos casos incluso ligeramente mayor antes de que el antiozonante migre a la superficie que después la formación de una capa de PPPD descolorida, aparentemente debido al hecho de que, aunque las formaciones cristalinas individuales del antiozonante pueden tener algún efecto protector sobre el caucho, en los intervalos entre tales formaciones deberían aparecer puntos "débiles" en el caucho debido a al agotamiento de la capa superficial del caucho con el antiozonante debido a su decoloración y a la falta de protección puramente mecánica debido a los cristales del antiozonante.
Se puede cuestionar la importancia decisiva de la migración de antiozonantes de estructura cristalina a la superficie desde el punto de vista de la eficacia de su acción protectora, ya que el efecto protector de los antiozonantes suele manifestarse en dosis que no superan el límite de su solubilidad en goma. Así, la N-fenil-.N"-isopropil-n-fenilendiamina es eficaz en cauchos de NC y otros cauchos no polares en una concentración de 1 a 2 partes en peso por caucho. Probablemente, el papel principal en la protección de los cauchos lo desempeña por el antiozonante disuelto en la capa superficial del caucho.
El mecanismo del efecto protector, basado en la reticulación de fragmentos de macromoléculas o en la eliminación de su desintegración, parece probable, pero requiere una mayor confirmación experimental.
Un concepto muy común es que los antiozonantes en la superficie del caucho unen el ozono, impidiendo que interactúe con el caucho.
Nuestros estudios del efecto de los antiozonantes sobre la reacción del caucho con ozono (en solución de CCl4) mostraron que los antiozonantes no afectan la naturaleza de la curva cinética de ozonización del caucho y prácticamente no cambian la energía de activación del proceso. En presencia de un antiozonante, sólo aumenta la cantidad total de ozono absorbido. Sin embargo, como se desprende de los datos sobre la acumulación de grupos que contienen oxígeno, la velocidad de reacción del propio caucho con el ozono disminuye. Al mismo tiempo, también disminuye la tasa de destrucción de macromoléculas. En estas condiciones, se produce la ozonización simultánea del caucho y el antiozonante.
Los estudios de la cinética de ozonización del propio antiozonante (en solución) mostraron que la energía de activación de esta reacción para el FPPD es ligeramente mayor que para el caucho (1,4 calorías/mol), y la tasa de interacción de este antiozonante con el ozono en todo el rango de temperatura de interés excede la tasa de ozonización del caucho (con una relación en peso de caucho y antiozonante de 100:5).
Todo esto da motivos para creer que la reacción del antiozonante con el ozono en la superficie del caucho juega un papel determinado en la protección del caucho contra envejecimiento del ozono. Sin embargo, la velocidad de reacción de diferentes antiozonantes no se correlaciona con su eficacia en el craqueo del caucho, por lo que el proceso no es decisivo en el efecto protector de diferentes compuestos.
Lo anterior nos permite concluir que en la actualidad no existe un punto de vista generalmente aceptado y suficientemente fundamentado sobre el mecanismo de acción de los antiozonantes. Esta cuestión requiere un estudio serio. Sin embargo, este mecanismo es presumiblemente diferente para diferentes tipos compuestos, y es probable que un tipo de antiozonante no actúe mediante un solo mecanismo, sino mediante diferentes mecanismos.
El efecto protector de los antiozonantes aumenta al aumentar su concentración. Sin embargo, en la práctica, el uso de antiozonantes en concentraciones que exceden significativamente su límite de solubilidad no es posible, por lo que se combinan combinaciones que consisten en: dos antiozonantes con estructuras químicas predominantemente diferentes. Los sistemas antiozonantes más eficaces, que consisten en FPPD, paraoxineozona (PON), acetonanilo y varios otros productos, aumentan varias veces τ u en condiciones atmosféricas.
Ceras.
Algunas mezclas de hidrocarburos de las series parafina, isoparafina y nafténica, que son productos similares en propiedades a las ceras, brindan protección física a los cauchos contra el envejecimiento atmosférico. Las ceras con una longitud de cadena molecular de 20 a 50 átomos de carbono tienen propiedades protectoras óptimas. Las ceras son principalmente efectivas sólo en cauchos sometidos a cargas estáticas. El efecto protector de las ceras se basa en su capacidad para formar una película continua sobre la superficie del caucho, evitando la interacción del caucho con el ozono. La esencia del fenómeno de la formación de película se reduce a lo siguiente: cuando el caucho se enfría después del proceso de vulcanización, la cera introducida en la mezcla de caucho forma en el caucho una solución sobresaturada, de la que posteriormente cristaliza. La cristalización de una sustancia a partir de una solución sobresaturada en un polímero puede ocurrir tanto en masa como en su superficie ("blanqueo"). Esto último conduce a la formación de una película protectora.
La eficacia de la acción protectora de las ceras está asociada principalmente a la permeabilidad al ozono de esta película, determinada por el espesor de la película y las características físicas y químicas básicas de la cera. Además, la eficacia de la cera depende en gran medida de la temperatura de funcionamiento del caucho; Normalmente, a medida que aumenta la temperatura de funcionamiento, el efecto protector de la cera se deteriora. Cuanto mayor sea el punto de fusión de la cera (dentro de ciertos límites), más amplio será el rango de temperatura, en igualdad de condiciones, puede funcionar. A medida que aumenta la temperatura de funcionamiento del caucho, es necesario utilizar ceras con un punto de fusión más alto. Hay evidencia de que protección efectiva Se lleva a cabo siempre que la temperatura de funcionamiento del caucho sea 15-20 ° C por debajo del punto de fusión de la cera. Este valor disminuye con el aumento de las dosis de cera y el uso de ceras mixtas.
Teniendo en cuenta el hecho de que el punto de fusión no puede servir como una característica inequívoca de un estado ceroso específico de una sustancia con un amplio rango de temperatura de ablandamiento, se propusieron nuevas características de las ceras: la temperatura de inicio y la temperatura de ablandamiento completo, que son determinado mediante el estudio de las propiedades termomecánicas de las ceras. El uso de estos parámetros permitió establecer que, a diferencia de lo anterior, según pruebas aceleradas de laboratorio, el efecto protector de varias ceras aumenta al aumentar la temperatura (de 25 a 57 °C).
La dependencia de la eficacia del efecto protector de varias ceras de su dosificación durante el envejecimiento atmosférico del caucho sometido a tensión estática se describe mediante una curva de saturación o una curva extrema.
El límite de concentración efectiva de cera aparentemente está asociado con un alto grado de sobresaturación de la solución de cera en el caucho, lo que promueve una intensa cristalización de la cera en el volumen, lo que sólo puede tener un efecto negativo sobre la uniformidad y, en consecuencia, sobre la resistencia de caucho al agrietamiento atmosférico. Teniendo en cuenta los datos sobre la eficacia de las ceras protectoras, así como su impacto negativo en una serie de propiedades tecnológicas del caucho, se recomienda utilizar ceras en cantidades que no excedan las tres partes en peso. El mayor efecto de protección del caucho se logra mediante el uso combinado de antiozonantes y ceras, y el efecto de tales composiciones es mayor que el efecto aditivo de ambos componentes. Esto puede explicarse por el hecho de que si hay una película de cera en la superficie del caucho, el antiozonante se difunde en ella independientemente de su contenido en el caucho. La cantidad de antiozonante transferida a la película estará determinada por la ley de distribución. El cálculo muestra que cuando se introduce en el caucho 2 wt. partes de FPPD (menos que el límite de solubilidad), su contenido en la capa superficial monomolecular del caucho será dos órdenes de magnitud menor que en la película de cera formada sobre el caucho con un espesor de 10 mk(La solubilidad de este antiozonante en parafina es aproximadamente del 0,1%). Así, la cera contribuye a un fuerte aumento del contenido de antiozonante en la superficie del caucho, distribuido uniformemente en una película continua.
Peculiaridades del envejecimiento del caucho en los trópicos.
Las principales características del clima tropical, propio de las latitudes bajas (de 0 a 30°), son:
Alto nivel general de radiación solar, que cambia poco a lo largo del año. Gran cantidad de radiación solar directa y alto contenido de rayos ultravioleta en el espectro solar; Temperatura media anual más alta en comparación con otras zonas climáticas. Particularmente característica es la gran fluctuación de las temperaturas diarias. En este sentido, en el trópico seco también se presenta una temperatura máxima anual promedio (el promedio de las temperaturas máximas de cada mes) más alta; alta humedad relativa (en los trópicos húmedos), que influye principalmente en los cauchos fabricados a partir de cauchos polares. Una consecuencia de la alta humedad es la presencia de diversos microorganismos, que en algunos casos provocan la aparición de moho en el caucho.
Aunque la concentración de ozono en los trópicos es menor que en otras zonas climáticas, como resultado de su combinación con una intensa radiación solar y altas temperaturas del aire, el envejecimiento del caucho en los trópicos ocurre mucho más rápido que en los climas templados. Los cauchos fabricados a partir de cauchos inestables que no contienen agentes protectores especiales se agrietan en climas tropicales en 2-3 meses y, a veces, después de unos días. Los mismos cauchos protegidos con eficaces antiozonantes y ceras no sufren cambios durante varios años. Una comparación de las tasas de envejecimiento del caucho en algunas zonas climáticas muestra que la tasa de envejecimiento aumenta constantemente con la exposición en los siguientes puntos: Moscú, Batumi, Tashkent, Indonesia. La aceleración del proceso depende del tipo de caucho y varía mucho, por ejemplo, en Indonesia, en comparación con Batumi, el envejecimiento se acelera entre 2,7 y 8 veces y, en comparación con Moscú, 25 veces.
CAMBIOS EN LAS PROPIEDADES MECÁNICAS DE LOS CAUCHOS DURANTE EL ENVEJECIMIENTO TÉRMICO
La resistencia al calor es la capacidad del caucho para conservar sus propiedades cuando se expone a temperaturas elevadas. Normalmente, este término se refiere a la resistencia al envejecimiento térmico, durante el cual se produce un cambio en la estructura química del elastómero. Los cambios en las propiedades del caucho durante el envejecimiento térmico son irreversibles.
La dependencia de la temperatura de la tasa de envejecimiento a menudo obedece formalmente a la ecuación de Arrhenius, que permite predecir el grado de cambio en los indicadores de propiedad. La temperatura máxima permitida para el uso a largo plazo (más de 1000 horas) y a corto plazo (168 horas) de cauchos a base de diversos cauchos en el aire (reducción de la resistencia a la tracción a 3,5 MPa o alargamiento de rotura al 70%) es (° C): AK - más de 149 y 177, FK (vulcanización con aminas) - 177 y más de 177, BNK (vulcanización con peróxido) - más de 107 y 149, BNK (vulcanización "cadmate") - 135 y 149, EHGK-121 y 149, BBK-121 y 149, BC (vulcanización de resina) - 135 y 149, EPT (vulcanización de peróxido) - 149 y más de 149, respectivamente.
A continuación consideramos las características del envejecimiento térmico y la influencia de la composición de la mezcla de caucho en el cambio en las propiedades mecánicas de los cauchos a base de varios cauchos bajo carga estática. Para caracterizar la resistencia al envejecimiento térmico, se pueden utilizar las siguientes proporciones (en%):
,
,
Dónde F 0 ε Y F ε tensión condicional a un alargamiento determinado en el proceso de estirar una muestra a una velocidad determinada; F 0 pag Y F pag – resistencia a la tracción; ε 0 р y ε р alargamiento relativo en la rotura antes y después del envejecimiento.
Cauchos a base de caucho de isopreno. (PI)
Con el mismo sistema de vulcanización, los cauchos a base de PI tienen una resistencia mínima al envejecimiento térmico. A 80-140°C, generalmente ocurren principalmente reacciones de destrucción de la red espacial del vulcanizado, y a 160°C, reacciones de reticulación de macromoléculas de caucho. El cambio de propiedades mecánicas se debe en gran medida a la destrucción de macromoléculas, cuya intensidad aumenta en el aire. En este caso, el valor F pag Y EN disminuye más que ε pag. Energía de activación calculada a partir de la tasa de disminución. F pag , ε pag Y EN El vulcanizado tiuramico NK que contiene negro de carbón es de 98-103 kJ/mol.
¿Cuánto durarán? llantas de auto, depende del uso, condición técnica coche y su estilo de conducción. El mantenimiento profesional y las inspecciones constantes garantizarán una conducción segura.
Los neumáticos están en contacto directo con la carretera, por lo que es muy importante mantener la calidad de los neumáticos. en buena condición, porque de su calidad dependen la seguridad, la eficiencia del combustible y el confort. Es necesario no sólo seleccionar los neumáticos adecuados, sino también controlar su estado para prevenirlos. envejecimiento prematuro y desgaste.
Las principales causas de daños y desgaste de los neumáticos de los automóviles.
En la carretera siempre hay muchas sorpresas desagradables que, en última instancia, provocan daños y desgaste de los neumáticos: piedras, agujeros, cristales. No podemos predecirlos ni prevenirlos. Pero aquí están los problemas que surgen de alta velocidad, la presión del aire y la sobrecarga dependen completamente del propietario del automóvil y se pueden solucionar por completo.
1. Moverse a gran velocidad
Observe atentamente Límite de velocidad! Al conducir a altas velocidades, el riesgo de daños y desgaste de los neumáticos es mayor, porque los neumáticos se calientan más y pierden presión más rápido.
2. Presión de los neumáticos
excesivo y presión insuficiente en neumáticos reduce la vida útil de los neumáticos y conduce a su desgaste prematuro(sobrecalentamiento de neumáticos, disminución del nivel de agarre superficie de la carretera), por lo que es necesario controlar que la presión de los neumáticos sea suficiente.
3. Sobrecarga
¡Siga las recomendaciones de los fabricantes en cuanto a carga! Para evitar sobrecargar sus neumáticos, lea atentamente el índice de carga en el flanco del neumático. Este es el valor máximo y no debe excederse. Cuando se sobrecarga, también se produce un sobrecalentamiento severo del neumático y, en consecuencia, su envejecimiento y desgaste prematuros.
Cómo proteger los neumáticos del envejecimiento y desgaste prematuros
Incluso la más alta calidad y neumáticos caros efímero. El desgaste y envejecimiento de los neumáticos es sólo cuestión de tiempo, pero podemos aumentar al máximo la vida útil de los neumáticos. ¿Qué puedes hacer para alargar la vida útil de tus neumáticos y protegerlos del desgaste? A continuación se ofrecen algunos consejos sencillos:
¿Cuándo deberías cambiar tus neumáticos?
Revisión semanal de neumáticos (inspección de profundidad de banda de rodadura, presión de aire en neumáticos, daños existentes en los flancos de los neumáticos, aparición de marcas) desgaste desigual) le permite evaluar de manera realista el grado de desgaste y envejecimiento de los neumáticos. Si se le han ocurrido dudas sobre la seguridad del uso de neumáticos, comuníquese con un especialista experimentado para que le aconseje sobre el funcionamiento posterior.
El neumático debe reemplazarse si:
Vida del neumático
La vida útil de los neumáticos varía mucho, por lo que es casi imposible predecir cuánto durará un neumático en particular. Un neumático contiene varios ingredientes y materiales compuestos de caucho que afectan su vida útil. Clima, las condiciones de uso y almacenamiento también pueden extender o acortar la vida útil de los neumáticos. Por lo tanto, para aumentar la vida útil de los neumáticos, protegerlos del desgaste y el envejecimiento, controlarlos. apariencia, mantener la presión de los neumáticos, la aparición de los siguientes efectos: ruidos, vibraciones o tirones laterales del coche al circular, y por supuesto, almacenarlos correctamente.
Reglas para almacenar neumáticos de automóvil.
Incluso si los neumáticos no se usan o se usan raramente, envejecen. Es aconsejable no almacenar neumáticos desinflados o desmontados en montones durante mucho tiempo. Además, no guarde objetos extraños, especialmente objetos pesados, sobre los neumáticos. Evite estar cerca de los neumáticos con objetos calientes, llamas, fuentes de chispas y generadores. Al interactuar con neumáticos, se recomienda utilizar guantes protectores.
Los neumáticos se almacenan en un lugar seco, bien ventilado, a temperatura constante, protegido de las precipitaciones y la luz solar directa. Para evitar cambiar la estructura de goma, no lo guarde cerca de neumáticos. quimicos y disolventes. Evite almacenar metales afilados, madera u otros objetos cerca de los neumáticos que puedan dañarlos. El caucho negro teme el exceso de calor y las heladas, y la humedad excesiva provoca su envejecimiento. Los neumáticos no se deben lavar con un chorro de agua fuerte, basta con jabón o un producto especial.
De todo lo dicho, se desprende la conclusión de que ayudará a proteger los neumáticos del desgaste y el envejecimiento. almacenamiento adecuado, funcionamiento y control exhaustivo de su estado.
