Je známe, že výrobcovia pneumatík takmer nikdy nezverejňujú konkrétne obdobia starnutia pneumatík. Predpokladá sa, že v priebehu 2-3 rokov proces starnutia nevedie ku katastrofálnym zmenám gumová zmes pneumatiky a po tomto čase takmer každý motorista určite vymení sadu pneumatík za novú. Ale možné rôzne situácie- tieto 2-3 roky pneumatík môžete jednoducho minúť v sklade bezohľadného predajcu alebo vo veľkoobchodnom sklade; pneumatiky je možné použiť na autá s nízkym ročným počtom najazdených kilometrov - rôzne karavany atď. Výsledkom je, že pneumatiky sa často používajú 5 alebo dokonca 10 rokov po ich uvedení na trh. Čo to znamená? Skúsme na to prísť.
K deštrukcii pneumatík v dôsledku starnutia vedú dva hlavné faktory – ozón z atmosféry, ktorý vedie k narušeniu molekulárnych väzieb medzi molekulami gumy a v skutočnosti k strate elasticity, a vekové trhliny vznikajúce v dôsledku kontaktu pneumatík s tukmi a olejmi, ako aj jednoducho z dlhodobá prevádzka. Ako výsledok pneumatiky „tann“, čo vedie k prudkému zhoršeniu všetkých ich vlastností bez výnimky. Nebezpečné je najmä zhoršenie kvalita jazdy na mokrej vozovke. Výskum ADAC testujúci staré pneumatiky na rýchlosť otáčania ukázal, že existuje zvýšené riziko „výbuchu“ pneumatiky. O niekoľko rokov neskôr prepukla analýza ťažkých nehôd spojených s prasknutím pneumatiky vysoká rýchlosť vykonaná spoločnosťou DEKRA, odhalila, že v 100 (!!!) percentách prípadov bol na vine vek pneumatík. Výsledkom je odporúčanie: maximálna životnosť bežných stredne rýchlostných lietadiel cestné pneumatiky, pôsobiaci v štandardné podmienky- šesť rokov. Ale to len v prípade, že pneumatiky nie sú testované vysoké zaťaženie. Ak sa testuje, tak maximálne 4 roky. A žiadne prostriedky na to, aby to bolo „čierne“.
Pri zimných pneumatikách je situácia ešte komplikovanejšia – kedy nízke teploty K deštrukcii medzimolekulových väzieb dochádza rýchlejšie, takže už v 2. alebo 3. sezóne aj pri opatrnom používaní pneumatiky „skloňujú“ a starnutím strácajú časť svojich vlastností. Tvrdí to ADAC už po 2 rokoch zimná pneumatika nemožno považovať za nové a 100 percentne prevádzkyschopné.
Označenie dátumu výroby pneumatiky nájdete po Nápis DOT na strane. Štyri číslice označujú týždeň a rok výroby. Napríklad označenie 1105 znamená, že pneumatika bola uvedená na trh v 11. týždni roku 2005. Pamätajte, že pri nedodržaní podmienok skladovania pneumatiky dôjde dokonca k jej starnutiu. v predstihušpecifikované ADAC. Preto je lepšie nakupovať v renomovaných predajniach s dobrou povesťou – ako je napríklad spoločnosť AUTOEXPERT. Pri nákupe pneumatík v našom obchode si môžete byť istí, že kupujete skutočne nové pneumatiky, uskladnené vo vhodných podmienkach.
A čo je najdôležitejšie, pamätajte na to, že ak sú vaše pneumatiky staršie ako 4 roky, potom je čas premýšľať o ich výmene, aj keď k fyzickému opotrebovaniu nedošlo. Tieto pneumatiky môžu byť nebezpečné, najmä pri vysokých rýchlostiach.
Kaučuky a ich vulkanizáty, ako všetky nenasýtené zlúčeniny, sú schopné rôznych typov chemických premien. Najdôležitejšou reakciou, ktorá nepretržite prebieha počas skladovania a prevádzky gumových výrobkov, je oxidácia gumy, ktorá vedie k zmenám v jej chemických, fyzikálnych a mechanické vlastnosti. Chemicky inertným materiálom je iba ebonit, ktorý sa pridaním maximálneho možného množstva síry do makromolekúl gumy zmení na úplne nasýtenú zlúčeninu. Súhrn všetkých zmien vyskytujúcich sa v gume počas procesu dlhodobej oxidácie sa zvyčajne nazýva starnutie.
Starnutie patrí do kategórie zložitých viacstupňových premien, pri ktorých sa v určitých štádiách výrazne znižuje elasticita, odolnosť proti opotrebovaniu a do určitej miery aj pevnosť gumy. Inými slovami, časom sa výkon gumených výrobkov, a teda aj spoľahlivosť áut, znižuje. Jednou z najnepriaznivejších zmien v gume, ku ktorej dochádza v dôsledku starnutia, je nezvratné zníženie jej elasticity. Výsledkom je, že zvýšená krehkosť gumy, predovšetkým jej povrchových vrstiev, spôsobuje vznik trhlín v deformovateľných častiach, ktoré sa postupne prehlbujú a v konečnom dôsledku vedú k deštrukcii výrobku.
Dôsledky starnutia gumy sú podobné následkom znižovania teploty, len s tým rozdielom, že starnutie má dočasný charakter a je čiastočne alebo úplne odstrániteľné zahriatím, pričom prvé nemožno žiadnym spôsobom oslabiť, tým menej eliminovať.
Boj proti starnutiu prebieha rôzne metódy. Doplnok je veľmi účinný antioxidanty(inhibítory), z ktorých 1...2% v pomere ku kaučuku obsiahnutému v kaučuku stokrát a tisíckrát spomaľuje proces oxidácie. Na ten istý účel sa niektoré gumové výrobky uvoľňujú z tovární v uzavretých obaloch (v plastových obaloch).
Avšak technologických prostriedkov sa ukáže ako nedostatočné, preto je potrebné uplatniť dodatočné prevádzkové opatrenia. So zvyšujúcou sa teplotou sa starnutie zintenzívňuje a s každým zahriatím o 10 °C sa rýchlosť starnutia zdvojnásobuje. Bolo tiež zaznamenané, že oxidácia gumy je intenzívnejšia v tých oblastiach, ktoré sú vystavené väčšiemu stresu. Preto je potrebné udržiavať gumové výrobky čo najmenej deformované.
Kolesá a pneumatiky
Koleso auta Vyznačujú sa účelom, typom použitých pneumatík, dizajnom a technológiou výroby.
Hlavné parametre kolies niektorých áut domácej výroby sú uvedené v tabuľke. 11.2.
Pneumatiky osobné autá sa delia podľa spôsobu utesnenia vnútorného objemu, umiestnenia šnúrových závitov v ráme, pomeru výšky k šírke profilu, typu dezénu a mnohých ďalších špecifické vlastnosti spôsobené ich účelom a prevádzkovými podmienkami.
Podľa spôsobu utesnenia vnútorného objemu sa rozlišujú komora A bezdušové pneumatiky.
Pneumatiky s dušou pozostávajú z pneumatiky, duše s ventilom a pásky na ráfik, ktorá sa hodí na ráfik. Veľkosť komory je vždy o niečo menšia ako vnútorná dutina pneumatiky, aby sa predišlo tvorbe záhybov pri nafukovaní. Ventil je spätný ventil, ktorý umožňuje vtláčanie vzduchu do pneumatiky a zabraňuje jej úniku. Páska na ráfik chráni dušu pred poškodením a trením o pätku kolesa a pneumatiky.
Tabuľka 11.2
Základné parametre kolies niektorých domácich osobných automobilov
Autá
Ryža. 11.9. Bezdušová pneumatika pre auto:
1 - ochranca; 2 - tesniaca vzduchotesná gumová vrstva; 3 - rám; 4 - ventil; 5 - hlboký okraj
Bezdušové pneumatiky (obr. 11.9) sa vyznačujú prítomnosťou vzduchotesnej gumovej vrstvy nanesenej na prvej vrstve kostry (namiesto duše) a majú nasledujúce výhody (v porovnaní s pneumatikami s dušou):
menšia hmotnosť a lepšia výmena tepla s kolesami;
zvýšená bezpečnosť pri jazde autom, pretože v prípade prepichnutia vzduch vychádza iba z miesta vpichu (pri malom prepichnutí je to dosť pomalé);
zjednodušená oprava v prípade prepichnutia (nie je potrebná demontáž).
Montáž a demontáž bezdušových pneumatík je zároveň komplikovaná a vyžaduje si väčšiu kvalifikáciu a často je možná len na špeciálnom stroji na výmenu pneumatík.
Bezdušové pneumatiky sa používajú na kolesá so špeciálnym profilom ráfikov a zvýšenou presnosťou výroby.
komora a bezdušové pneumatiky Na základe umiestnenia kordových závitov v kostre môžu mať pneumatiky diagonálny alebo radiálny dizajn.
Označenie pneumatík
Diagonálne a radiálne pneumatiky sa líšia nielen dizajnom, ale aj označením.
Napríklad v zápise predpätá pneumatika 6,15-13/155-13:
6,15 - konvenčná šírka profilu pneumatiky (IN) v palcoch;
13 - priemer pristátia (d) pneumatiky (a kolesá) v palcoch;
155 - podmienená šírka profilu pneumatiky v mm.
Namiesto posledného čísla 13 možno uviesť priemer otvoru v mm (330).
Radiálne pneumatiky majú jedno zmiešané označenie milimetra palca. Napríklad v označení 165/70R13 78S Steel Radial Tubeless:
165 - nominálna šírka profilu pneumatiky (IN) v mm;
70 - pomer výšky profilu pneumatiky (I) k jej šírke (IN) v percentách;
R - radiálne;
13 - priemer otvoru v palcoch;
78 - podmienený index nosnosti pneumatiky;
8 - index rýchlosti pneumatiky (najvyššia povolená rýchlosť vozidla) v km/h.
Na každodenné jazdenie Ruské cesty je vhodné obmedziť sa na postoj N/A nie nižšie ako 0,65, a to celkom platí veľké pneumatiky, t.j. pneumatiky pre automobily typu GAZ-3110 Volga. Na modeloch VAZ je lepšie nepoužívať pneumatiky N/A pod 0,70 a na automobile VAZ-111 Oka sa vôbec neodporúča inštalovať iné pneumatiky ako továrenská veľkosť 135R12.
Moderné vysokorýchlostné ultranízkoprofilové pneumatiky s N/V== 0,30...0,60 sú vhodné len pre prácu na hladkých diaľničných cestách s dobrá kvalita nátery, ktoré sa u nás prakticky nevyskytujú.
Každý ruský výrobca pneumatík má svoju vlastnú značku, alebo napríklad Moskva továreň na pneumatiky, znak modelu Taganka.
Označenie pneumatiky obsahuje písmeno (alebo písmená) kódujúce výrobcu (napríklad K - Kirov Tire Plant; Ya - Yaroslavl Tire Plant atď.) a čísla (číslo) vnútropodnikového indexu tejto pneumatiky.
Umiestňuje sa na bočnicu pneumatiky sériové číslo a ďalšie, celkom užitočné (v prípade reklamácie) informácie sú zakódované (tabuľka 11.3).
Gumové výrobky alebo výrobky z gumy majú špeciálne vlastnosti, vďaka ktorým sú stále veľmi žiadané. Najmä tie moderné. Majú zlepšenú elasticitu a nepriepustnosť pre iné materiály a látky. Tiež majú vysoký výkon elektrická izolácia a iné vlastnosti. Nie je prekvapujúce, že gumené výrobky sa čoraz viac využívajú nielen v automobilovom priemysle, ale aj v letectve.
Keď sa vozidlo aktívne používa a má vysoký počet najazdených kilometrov, technický stav gumeného tovaru je výrazne znížený.
Trochu o vlastnostiach opotrebovania gumového tovaru
K starnutiu gumy a niektorých typov polymérov dochádza za podmienok, ktoré sú ovplyvnené:
- teplý;
- svetlo;
- kyslík;
- ozón;
- napätie/stlačenie/predĺženie;
- trenie;
- Pracovné prostredie;
- životnosť.
Prudká zmena podmienok, najmä klimatických, má priamy vplyv na stav gumeného tovaru. Ich kvalita sa zhoršuje. Preto sa čoraz viac používajú polymérové zliatiny, ktoré sa neboja znižovania stupňov a ich zvyšovania.
Keď kvalita gumových výrobkov klesá, rýchlo zlyhajú. Často je to obdobie jari-leto, po zimných mrazoch, to je zlom. Keď sa teplota na teplomere zvýši, rýchlosť starnutia gumeného tovaru sa zvýši dvakrát.
Na zabezpečenie straty elasticity stačí, aby gumové výrobky prežili výrazné a prudké ochladenie. Ak však obloženia a puzdrá zmenia svoje geometrické tvary, objavia sa malé trhliny a praskliny, povedie to k nedostatku tesnosti, čo zase vedie k poruchám systémov a spojení v aute. Minimum, ktoré môže nastať, je únik.
Pri porovnaní gumených výrobkov je lepší neoprén. Gumové výrobky sú náchylnejšie na zmeny. Ak nechránite oboje pred slnkom, palivami a mazivami, kyslými alebo agresívnymi kvapalinami, mechanickému poškodeniu, nebudú schopné prejsť ani minimálnou životnosťou určenou výrobcom.
Vlastnosti rôznych výrobkov z gumy
Vlastnosti polyuretánových a gumových technických výrobkov sú úplne odlišné. Preto sa podmienky skladovania budú líšiť.
Polyuretán sa líši v tom, že:
- plast;
- elastické;
- nepodlieha drobeniu (na rozdiel od gumových výrobkov);
- pri poklese teploty netvrdne ako guma;
- nestráca svoje geometrické tvary;
- keď je elastický, dosť tvrdý;
- odolný voči abrazívnym látkam a agresívnemu prostrediu.
Tento materiál sa vyrába miešaním kvapalín a je široko používaný v automobilovom priemysle. Syntetický polymér je pevnejší ako guma. S homogénnym zložením si polyuretán zachováva svoje vlastnosti za rôznych podmienok, čo zjednodušuje podmienky a vlastnosti jeho použitia.
Ako je možné vidieť z vyššie uvedeného materiálu, polyuretán má lepšie vlastnosti ako gumové výrobky. Ale nie všade sa to uplatňuje. Okrem toho sa objavujú silikónové zliatiny. A nie každý vodič chápe, čo je lepšie.
Výroba polyuretánu trvá technologicky dlhšie. Výroba výrobkov z gumy trvá 20 minút. A 32 hodín pre polyuretán. Ale guma je materiál zrodený mechanickým miešaním. To ovplyvňuje jeho heterogenitu zloženia. To tiež znamená stratu elasticity a homogenity komponentov. Práve gumené hadice a utesnené výstelky skladovaním stvrdnú a stvrdnú, na povrchu prasknú a vo vnútri zmäknú. Ich trvanie je len 2-3 roky.
Starostlivosť a skladovanie
Veľmi závisí od stavu a kvality gumeného tovaru dôležitý proces- kontrola nad riadením. Aby ste pochopili dôležitosť gumových výrobkov, musíte vedieť, že porušenia v ich štruktúre vedú k nasledujúcim dôsledkom:
- zvýšené opotrebovanie pneumatík pri veľkom zaťažení v dôsledku porucha niektoré systémy a spojenia;
- nepravidelnosti v brzdnej dráhe;
- viditeľné porušenia v spätná väzba s ovládaním na volante;
- zničenie susedných častí alebo v blízkych jednotkách.
Gumový tovar sa musí skladovať:
- Voľne zložte, aby ste predišli nadmernému namáhaniu alebo zhutneniu;
- Ovládajte potrebné teplotný režim v rozsahu od nuly do plus 25 stupňov Celzia;
- V podmienkach, kde nie je vysoká vlhkosť, nad 65%;
- V miestnostiach, kde nie sú žiadne žiarivky (je lepšie ich nahradiť žiarovkami);
- V podmienkach, kde nie sú dodávky ozónu vo veľkých množstvách alebo zariadenia, ktoré ho produkujú;
- Dávajte pozor na prítomnosť/neprítomnosť priamych slnečných lúčov (nemôže dôjsť k priamemu vystaveniu UV žiareniu ani podmienkam, ktoré spôsobujú tepelné prehrievanie gumových výrobkov).
Keď teplota v chladnom období a horúcom období kolíše, je potrebné to pochopiť záručná doba skladovanie gumeného tovaru sa zužuje na 2 mesiace.
Moskovský letecký inštitút
(Technická univerzita)
Katedra náuky o materiáloch
Práca na kurze
v materiálovej vede
na tému:
"guma odolná proti starnutiu"
Skontroloval: Vishnevsky G.E.
Doplnil: Pavlyuk D.V.
Úvod
Atmosférické starnutie gumy
Ochrana gumy pred starnutím v atmosfére
Zmeny mechanických vlastností gumy počas tepelného starnutia
Tepelné starnutie gumy počas kompresie
Ochrana gumy pred starnutím žiarením
Bibliografia
ÚVOD
Guma je produktom špeciálneho spracovania (vulkanizácie) kaučuku a síry s rôznymi prísadami.
Guma sa líši od iných materiálov svojimi vysokými elastickými vlastnosťami, ktoré sú vlastné gume - hlavnému východiskovému materiálu gumy. Gumové materiály sa vyznačujú vysokou odolnosťou proti oderu, odolnosťou voči plynom a vode, chemickou odolnosťou, elektroizolačnými vlastnosťami a nízkou hustotou.
V závislosti od prevádzkových podmienok sú na gumu kladené rôzne požiadavky. Gumová výstelka dopravných pásov prepravujúcich rudu alebo uhlie musí byť mrazuvzdorná a dobre odolná voči oderu pri nízkych teplotách;
gumová komora v hadiciach na ropné produkty musí byť odolná proti napučaniu; gumové obloženie železničných cisterien na prepravu kyseliny chlorovodíkovej - odolné proti jej chemickému pôsobeniu a pod.
Špeciálne požiadavky sú kladené na gumené výrobky používané v lietadlách, ktorých konštrukcie obsahujú stovky rôznych gumených častí. Takéto výrobky spolu s kompaktnosťou a nízkou hmotnosťou musia byť elastické a odolné. Je veľmi dôležité, aby si diely zachovali svoje vlastnosti v širokom rozsahu teplôt a v niektorých prípadoch aj pri vystavení rôznym kvapalným a plynným médiám. Pri lete rýchlosťou 3600 km/h aj vo výške 5000 m dosahuje teplota ohrevu pokožky +400 °C; časti umiestnené v komponentoch motora si musia zachovať svoje vlastnosti pri teplotách dosahujúcich až +500 ˚С. Zároveň je množstvo dielov vystavených teplotám okolo mínus 60 °C a nižším. Pretože rozmery častí lietadiel zostávajú prakticky konštantné počas celej doby ich životnosti, nevyhnutnou kvalitou takýchto gúm sú nízke zvyškové deformácie v tlaku. Ešte väčšie nároky sú kladené na gumu pre raketovú vedu.
Spolu s univerzálnymi kaučukami široko používanými pri výrobe kaučuku - prírodným (NK) a styrén-butadiénom (SKS-ZOA, SKS-30, SKMS-30 atď.) sa používajú aj špeciálne:
chloroprénové kaučuky (A, B, C, NT), nitrilbutadiénové kaučuky (SKN-18, SKN-26, SKN-40, SKN-40T), butylkaučuky, chemicky odolné fluórové kaučuky (SKF-32-12, SKF-62 -13 ), tepelne odolné organokremičité polyméry (SKP). Stereoregulárne gumy sa osvojujú: polybutadién (SKD) a izoprén (SKI). Prebieha hľadanie nových kaučukov na báze zlúčenín obsahujúcich bór, fosfor, dusík a ďalšie prvky.
Guma ako konštrukčný materiál sa v mnohých svojich vlastnostiach výrazne líši od kovov a iných materiálov. Jeho najdôležitejšou vlastnosťou je schopnosť odolávať výrazným deformáciám pri vonkajšom zaťažení bez zničenia. Medzi hlavné vlastnosti gumy patria: nízke hodnoty modulu v šmyku, ťahu a tlaku; veľký vplyv trvania aplikovaného zaťaženia a teplotného faktora na vzťah napätia a deformácie; takmer konštantný objem počas deformácie; takmer úplná reverzibilita deformácie; výrazné mechanické straty pri cyklických deformáciách.
Mäkké kaučukové vulkanizáty vplyvom množstva skladovacích či prevádzkových faktorov, pôsobiacich izolovane alebo častejšie v kombinácii, menia svoje technicky hodnotné vlastnosti. Zmena sa scvrkáva na zníženie pružnosti a pevnosti, objavenie sa stvrdnutia, lámavosti, prasklín, zmeny farby, zvýšenie priepustnosti plynov, t.j. väčšiu alebo menšiu stratu technickej hodnoty výrobkov. Vplyv vzdušného kyslíka a najmä ozónu vedie k starnutiu a únave gumy. Tomu napomáhajú: teplo a svetlo, napätia vznikajúce pri dynamickom alebo statickom zaťažení vrátane iracionálneho skladovania, vplyv agresívneho prostredia alebo katalytický účinok solí kovov.
Nízke teploty vedú k zníženiu elasticity gumy a zvýšeniu jej krehkosti. Tieto zmeny sa prehlbujú s trvaním ochladzovania. S návratom k normálnym teplotám sa však obnovia pôvodné vlastnosti. Vplyv rozmerov a vlastností tvaru výrobku v gume je oveľa väčší ako v iných konštrukčných materiáloch. Stabilizácia jeho technicky cenných vlastností v gume, boj proti javom starnutia, únavy a mrazu sú v súčasnosti jedným z dôležité úlohy moderná technológia gumy.
ATMOSFÉRICKÉ STARNUTIE A GUMA OCHRANA
Problém zvyšovania trvanlivosti gumových výrobkov priamo súvisí so zvyšovaním odolnosti voči rôznym druhom starnutia. Jedným z najbežnejších a najničivejších typov starnutia je atmosférické starnutie gumy, ktoré postihuje takmer všetky výrobky, ktoré počas prevádzky alebo skladovania prichádzajú do styku so vzduchom.
Atmosférické starnutie je komplex fyzikálnych a chemických premien prebiehajúcich pod vplyvom atmosférického ozónu a kyslíka, slnečného žiarenia a tepla.
Zmeny fyzikálnych a mechanických vlastností gumy
V atmosférických podmienkach, ako aj pri tepelnom starnutí gumy postupne strácajú svoje elastické vlastnosti, bez ohľadu na to, či sú v namáhanom alebo nenamáhanom stave. Zvlášť intenzívne starnú kaučuky na báze NC s ľahkými plnivami. Rýchlo (v priebehu 1-2 rokov) je badateľná zmena vlastností kaučukov vyrobených z butaden-nitrilového kaučuku, styrén-butadiénového kaučuku a nairitu. Najodolnejšie sú gumy na báze SKF-26, SKEP, SKTV a butylkaučuku.
Slnečné žiarenie výrazne ovplyvňuje rýchlosť zmeny vlastností kaučuku v atmosférických podmienkach, pričom v niektorých prípadoch urýchľuje proces päťkrát alebo viackrát.
V gumách naplnených sadzami je tento rozdiel v rýchlosti starnutia predovšetkým výsledkom silného zahrievania povrchu gumy vplyvom priameho slnečného žiarenia. Keďže teplota sa ukazuje ako najdôležitejší parameter ovplyvňujúci všetky prebiehajúce procesy, zdalo sa nevyhnutné vytvoriť spoľahlivú metódu na jej experimentálne stanovenie.
Štúdium teploty kaučuku pod holým nebom ukázalo, že jeho denná zmena, ako aj zmena teploty vzduchu (pri absencii oblačnosti) je približne popísaná sínusovými krivkami. Prehriatie oproti vzduchu (pri teplote vzduchu 26 °C) dosahuje 22 °C u čiernej a 13 ° S bielou gumou.
Priebeh zmien teploty gumy počas dňa sleduje priebeh zmien slnečného žiarenia, ktorého funkciou je prehrievanie gumy. Spolu s tým prehriatie závisí od výmeny tepla medzi gumou a vzduchom. To umožňuje na základe toku slnečného žiarenia a pomocou rovnice prenosu tepla pre systém plochá doska - plyn určiť výpočtom teplotu povrchu gumy. Najmä pri znalosti absolútnych maximálnych teplôt v rôznych geografických polohách je možné vypočítať maximálnu teplotu, na ktorú sa gumový povrch v týchto miestach zahreje. Pre Moskvu je táto teplota 60 °C (absolútne maximum 37 °C), pre Taškent 81 °C (absolútne maximum 45 °C).
Zvýšenie povrchovej teploty gumy dokonca o 20-25 ° C môže spôsobiť prudkú zmenu rýchlosti starnutia. Tento parameter sa teda musí brať do úvahy pri posudzovaní doby starnutia gumy v atmosférických podmienkach.
Stanovenie teploty gumy vystavenej vzduchu pod rôznymi svetelnými filtrami ukázalo, že zahrievanie gumy nastáva takmer výlučne v dôsledku infračervenej časti slnečného žiarenia, ktoré má rozhodujúci vplyv na rýchlosť starnutia gumy naplnenej sadzami. Počas 140 dní expozície gumy z NK v Batumi teda pevnosť v ťahu klesá v priemere (v %): na čerstvom vzduchu - o 34, pod filtrom, ktorý prepúšťa 70 % infračerveného žiarenia a neprepúšťa ultrafialové lúče - o 32, pod filtrom prepúšťajúcim 40% infračervených lúčov, ako aj malé množstvo ultrafialových lúčov - 24, pod fóliou - 20.
Na základe vyššie uvedeného môžeme konštatovať, že zmena fyzikálnych a mechanických vlastností gumy v podmienkach starnutia v atmosfére je spôsobená najmä procesom tepelného starnutia, ku ktorému dochádza vplyvom tepla a vzdušného kyslíka. V súlade s tým možno pomocou antioxidantov dosiahnuť účinné zníženie rýchlosti zmeny fyzikálnych a mechanických vlastností kaučukov pri atmosférickom starnutí, ako aj pri tepelnom starnutí, hlavne pri kaučukoch na báze NC.
Zmeny fyzikálnych a mechanických vlastností gumy za atmosférických podmienok môžu ovplyvniť trvanlivosť gumených výrobkov, ak sú dlhodobo vystavené vzduchu v nenapnutom stave alebo pri dostatočne nízkych napätiach. Tento proces je dôležitý aj pre deformované gumy, ktoré sú dobre chránené pred pôsobením ozónu alebo vyrobené z gumy odolné voči ozónu, ktoré sú dlhodobo používané na vzduchu.
Zmena povrchu gumy
V atmosférických podmienkach dochádza na povrchu gúm k výrazným zmenám a predovšetkým na povrchu svetlých NC gúm. Okrem pomerne rýchlej zmeny farby povrchová vrstva najskôr zmäkne a potom postupne stvrdne a nadobudne vzhľad reliéfnej kože. Zároveň je povrch pokrytý sieťou trhlín.
Proces deštrukcie povrchu sa vyskytuje najmä pod vplyvom fotochemických reakcií spôsobených pôsobením ultrafialových lúčov. Dokazuje to najmä porovnanie zmeny povrchu gumy za atmosférických podmienok pri rôznych svetelných filtroch: pri absencii UV lúčov (lúče s λ sú odrezané< < 0,39 mk) zmena povrchu sa ukáže byť neporovnateľne menšia ako pod vplyvom lúčov s vlnovou dĺžkou do 0,32 mk.
Tento jav je typický pre kaučuky s ľahkými plnivami, pretože kaučuky (oxid zinočnatý, titán, oxid horečnatý, litopón atď.) sú na rozdiel od sadzí schopné absorbovať UV žiarenie a v dôsledku toho sú senzibilizátormi chemických reakcií v guma.
Praskanie a ničenie gumy
Praskanie gumy za atmosférických podmienok prebieha relatívne vysokou rýchlosťou, a preto je najnebezpečnejším typom starnutia.
Hlavnou podmienkou pre vznik trhlín v gume je jej súčasné vystavenie ozónu a ťahovým silám. V praxi sa takéto podmienky v tej či onej miere vytvárajú počas prevádzky takmer všetkých gumových výrobkov. Podľa moderných koncepcií je tvorba zárodočných ozónových trhlín na povrchu gumy spojená buď so súčasným prasknutím niekoľkých makromolekúl orientovaných rovnakým smerom vplyvom ozónu, alebo s prasknutím štruktúrovaného krehkého ozonidového filmu pod vplyvom stresu. Prenikanie ozónu do hĺbky mikrotrhlín vedie k ich ďalšiemu rastu a pretrhnutiu gumy.
Štúdia kinetiky praskania gumy vo voľnom priestranstve pri konštantnom namáhaní v ťahu (intenzita praskania bola hodnotená v ľubovoľných jednotkách podľa deväťbodového systému) ukazuje, že rôzne gumy sa od seba líšia nielen časom vzniku viditeľných trhlín τ y a času prasknutia τ p, ale aj v pomere rýchlostí procesov vzniku a rastu trhlín.
Najdôležitejšie faktory určujúce odolnosť gumy voči poveternostným vplyvom, ako aj celý priebeh procesu praskania, sú:
reaktivita gumy vo vzťahu k ozónu;
veľkosť ťahových napätí;
vystavenie slnečnému žiareniu.
Ochrana gumy pred prasknutím
Na ochranu gumy pred praskaním sa používajú dva typy: ochranné vybavenie: antiozonanty a vosky.
Na rozdiel od antioxidantov, ktoré majú mierny ochranný účinok na tepelné starnutie gumy, je účinnosť vplyvu antiozonantov a voskov na starnutie ozónom veľmi vysoká.
Antiozonanty.
Medzi typické a najúčinnejšie antiozonanty patria zlúčeniny triedy N,N"-substituovaný-n-fenyléndiamín a deriváty dihydrochinolín. Ochranu pred pôsobením ozónu zabezpečujú aj niektoré ditiokarbamáty, deriváty močoviny a tiomočoviny, n-alkoxy-N-alkylanilín , atď.
Mechanizmus účinku antiozonantov v posledné roky priťahuje pozornosť mnohých vedcov. Výsledkom štúdia vplyvu antiozonantov na kinetické vzorce ozonizácie a praskania kaučukov. Na túto otázku sa vyskytlo niekoľko rôznych pohľadov.
Široko diskutovaná je tvorba súvislej ochrannej vrstvy na povrchu gumy vplyvom migrujúceho antiozonantu, produktov jeho reakcie s ozónom a produktov reakcie ozónu s gumou, na ktorej sa antiozonant podieľa.
Predpokladá sa, že posledný typ reakcie vedie buď k eliminácii rozbitia makromolekúl, alebo k zošitiu ich fragmentov.
Vytvorenie povrchovej vrstvy antiozonantu alebo produktov jeho interakcie s ozónom, ktoré poskytujú účinnú ochranu kaučuku, možno očakávať len vtedy, ak sú v živicovom stave a môžu pri migrácii vytvárať súvislú rovnomernú vrstvu. Podľa experimentov sa totiž ozónová odolnosť NC kaučuku obsahujúceho kryštalický antiozonant N-fenyl-N"-izopropyl-n-fenyléndiamín (PPPD) v niektorých prípadoch ukazuje byť dokonca o niečo vyššia pred migráciou antiozonantu na povrch ako po vytvorenie vrstvy vyblednutého PPPD. Je to zrejme spôsobené tým, že aj keď jednotlivé kryštalické útvary antiozonantu môžu mať na gumu určitý ochranný účinok, v intervaloch medzi týmito formáciami by sa na gume mali objaviť „slabé“ miesta. k ochudobňovaniu povrchovej vrstvy kaučuku o antiozonant v dôsledku jeho vyblednutia a nedostatku čisto mechanickej ochrany v dôsledku kryštálov antiozonantu.
O rozhodujúcom význame migrácie antiozonantov kryštalickej štruktúry na povrch z hľadiska účinnosti ich ochranného pôsobenia možno pochybovať, keďže ochranný účinok antiozonantov sa zvyčajne prejavuje pri dávkach nepresahujúcich hranicu ich rozpustnosti v guma. N-fenyl-.N"-izopropyl-n-fenyléndiamín je teda účinný v kaučukoch z NC a iných nepolárnych kaučukoch v koncentrácii 1-2 hmotnostné diely na kaučuk. Pravdepodobne hlavnú úlohu v ochrane kaučukov zohráva antiozonantom rozpusteným v povrchovej vrstve gumy.
Mechanizmus ochranného účinku, založený na zosieťovaní fragmentov makromolekúl alebo eliminácii ich dezintegrácie, sa zdá byť pravdepodobný, ale vyžaduje si ďalšie experimentálne potvrdenie.
Veľmi bežnou koncepciou je, že antiozonanty na povrchu gumy viažu ozón a bránia mu v interakcii s gumou.
Naše štúdie vplyvu antiozonantov na reakciu kaučuku s ozónom (v roztoku CCl4) ukázali, že antiozonanty neovplyvňujú charakter kinetickej krivky ozonizácie kaučuku a prakticky nemenia aktivačnú energiu procesu. V prítomnosti antiozonantu sa zvyšuje len celkové množstvo absorbovaného ozónu. Ako však vyplýva z údajov o akumulácii skupín obsahujúcich kyslík, rýchlosť reakcie samotnej gumy s ozónom klesá. Zároveň sa znižuje aj rýchlosť deštrukcie makromolekúl. Za týchto podmienok dochádza k súčasnej ozonizácii kaučuku a antiozonantu.
Štúdie kinetiky ozonizácie samotného antiozonantu (v roztoku) ukázali, že aktivačná energia tejto reakcie pre FPPD je o niečo vyššia ako pre gumu (1,4 kcal/mol), a rýchlosť interakcie tohto antiozonantu s ozónom v celom záujmovom teplotnom rozsahu prevyšuje rýchlosť ozonizácie kaučuku (s hmotnostným pomerom kaučuku a antiozonantu 100:5).
To všetko dáva dôvod domnievať sa, že reakcia antiozonantu s ozónom na povrchu gumy zohráva určitú úlohu pri ochrane gumy pred ozónové starnutie. Rýchlosť reakcie pre rôzne antiozonanty však nekoreluje s ich účinnosťou pri krakování gumy, takže proces nie je rozhodujúci v ochrannom účinku rôznych zlúčenín.
Uvedené nám umožňuje konštatovať, že v súčasnosti neexistuje všeobecne akceptovaný a dostatočne podložený názor na mechanizmus účinku antiozonantov. Tento problém si vyžaduje seriózne štúdium. Tento mechanizmus je však pravdepodobne odlišný odlišné typy zlúčeniny a je pravdepodobné, že jeden typ antiozonantu nepôsobí jedným, ale rôznymi mechanizmami.
Ochranný účinok antiozonantov sa zvyšuje so zvyšovaním ich koncentrácie. V praxi však nie je možné použiť antiozonanty v koncentráciách výrazne prevyšujúcich ich limit rozpustnosti, takže kombinácie pozostávajúce z: dva antiozonanty s prevažne odlišnou chemickou štruktúrou. Najúčinnejšie systémy antiozonantov, ktoré tvoria FPPD, paraoxyneozón (PON), acetonanil a množstvo ďalších produktov, zvyšujú τ u v atmosférických podmienkach niekoľkonásobne.
Vosky.
Niektoré zmesi uhľovodíkov parafínového, izoparafínového a nafténového radu, čo sú produkty podobné voskom, poskytujú fyzikálnu ochranu kaučukov pred atmosférickým starnutím. Vosky s dĺžkou molekulového reťazca 20-50 atómov uhlíka majú optimálne ochranné vlastnosti. Vosky sú účinné hlavne len v staticky namáhaných gumách. Ochranný účinok voskov je založený na ich schopnosti vytvárať na povrchu gumy súvislý film, ktorý zabraňuje interakcii gumy s ozónom. Podstata fenoménu tvorby filmu spočíva v tom, že pri ochladzovaní gumy po vulkanizačnom procese tvorí vosk zavedený do gumovej zmesi presýtený roztok v gume, z ktorého následne kryštalizuje. Kryštalizácia látky z presýteného roztoku v polyméri môže prebiehať tak v objeme, ako aj na jeho povrchu („bielenie“). Ten vedie k vytvoreniu ochranného filmu.
Účinnosť ochranného pôsobenia voskov je spojená predovšetkým s priepustnosťou tohto filmu pre ozón, ktorá je určená hrúbkou filmu a základnými fyzikálnymi a chemickými vlastnosťami vosku. Spolu s tým účinnosť vosku do značnej miery závisí od prevádzkovej teploty gumy; Zvyčajne, keď sa prevádzková teplota zvyšuje, ochranný účinok vosku sa zhoršuje. Čím vyšší je bod topenia vosku (v rámci určitých limitov), tým širší je teplotný rozsah, pričom ostatné veci sú rovnaké, môže fungovať. So zvyšujúcou sa prevádzkovou teplotou gumy je potrebné používať vosky s vyšším bodom topenia. Existujú dôkazy, že účinnú ochranu vykonáva za predpokladu, že prevádzková teplota gumy je 15-20 ° C pod bodom topenia vosku. Táto hodnota klesá so zvyšujúcim sa dávkovaním vosku a používaním zmiešaných voskov.
Vzhľadom na skutočnosť, že teplota topenia nemôže slúžiť ako jednoznačná charakteristika špecifického voskového stavu látky so širokým teplotným rozsahom mäknutia, boli navrhnuté nové charakteristiky voskov - teplota nástupu a teplota úplného zmäknutia, ktoré sú stanovené štúdiom termomechanických vlastností voskov. Použitie týchto parametrov umožnilo zistiť, že na rozdiel od vyššie uvedeného sa podľa zrýchlených laboratórnych testov ochranný účinok radu voskov zvyšuje so zvyšujúcou sa teplotou (od 25 do 57 °C).
Závislosť účinnosti ochranného pôsobenia množstva voskov od ich dávkovania pri atmosférickom starnutí staticky namáhanej gumy je popísaná buď krivkou nasýtenia alebo extrémnou krivkou.
Hranica účinnej koncentrácie vosku je zrejme spojená s vysokým stupňom presýtenia voskového roztoku v kaučuku, čo podporuje intenzívnu kryštalizáciu vosku v objeme, čo môže mať len negatívny vplyv na rovnomernosť a následne aj na odolnosť gumy k atmosferickému praskaniu. Vzhľadom na údaje o účinnosti ochranných voskov, ako aj ich negatívny vplyv na celý rad technologických vlastností gumy, sa odporúča používať vosky v množstvách nepresahujúcich tri hmotnostné diely. Najväčší účinok ochrany kaučuku sa dosiahne kombinovaným použitím antiozonantov a voskov, pričom účinok takýchto kompozícií je väčší ako aditívny účinok oboch zložiek. Dá sa to vysvetliť tak, že ak je na povrchu gumy voskový film, antiozonant do neho difunduje bez ohľadu na jeho obsah v gume. Množstvo antiozonantu preneseného do fólie bude určené distribučným zákonom. Výpočet ukazuje, že po zavedení do gumy 2 hm. dielov FPPD (menej ako medza rozpustnosti), jeho obsah v monomolekulárnej povrchovej vrstve kaučuku bude o dva rády menší ako vo voskovom filme vytvorenom na kaučuku s hrúbkou 10 mk(rozpustnosť tohto antiozonantu v parafíne je asi 0,1 %). Vosk teda prispieva k prudkému zvýšeniu obsahu antiozonantu na povrchu gumy, rovnomerne rozloženého v súvislom filme.
Zvláštnosti starnutia gumy v trópoch
Hlavné znaky tropického podnebia, charakteristické pre nízke zemepisné šírky (od 0 do 30°), sú:
vysoká celková úroveň slnečného žiarenia, ktorá sa počas roka mení len málo. Veľké množstvo priameho slnečného žiarenia a vysoký obsah ultrafialových lúčov v slnečnom spektre; vyššia priemerná ročná teplota v porovnaní s inými klimatickými pásmami. Charakteristické je najmä veľké kolísanie denných teplôt. V tomto smere je v suchých trópoch aj vyššia priemerná maximálna ročná teplota (priemer maximálnych teplôt v každom mesiaci); vysoká relatívna vlhkosť (vo vlhkých trópoch), ktorá zohráva úlohu hlavne pri kaučukoch vyrobených z polárnych kaučukov. Dôsledkom vysokej vlhkosti je prítomnosť rôznych mikroorganizmov, ktoré v niektorých prípadoch spôsobujú výskyt plesní na gume.
Hoci je koncentrácia ozónu v trópoch nižšia ako v iných klimatických pásmach, v dôsledku jeho kombinácie s intenzívnym slnečným žiarením a vysokými teplotami vzduchu dochádza v trópoch k starnutiu gumy oveľa rýchlejšie ako v miernom podnebí. Gumy vyrobené z nestabilných kaučukov, ktoré neobsahujú špeciálne ochranné prostriedky, praskajú v tropickom podnebí v priebehu 2-3 mesiacov, niekedy aj po niekoľkých dňoch.Tie isté kaučuky chránené účinnými antiozonantmi a voskami neprechádzajú zmenami niekoľko rokov. Porovnanie rýchlosti starnutia kaučuku v niektorých klimatických zónach ukazuje, že rýchlosť starnutia sa neustále zvyšuje s expozíciou v nasledujúcich bodoch: Moskva, Batumi, Taškent, Indonézia. Zrýchlenie procesu závisí od typu gumy a značne sa líši, napríklad v Indonézii sa v porovnaní s Batumi starnutie zrýchli 2,7-8 krát av porovnaní s Moskvou 25-krát.
ZMENY V MECHANICKÝCH VLASTNOSTIACH GUMÁM POČAS TEPELNÉHO STARNUTIA
Tepelná odolnosť je schopnosť gumy zachovať si svoje vlastnosti pri vystavení zvýšeným teplotám. Typicky sa tento termín vzťahuje na odolnosť voči tepelnému starnutiu, počas ktorého dochádza k zmene chemickej štruktúry elastoméru. Zmeny vlastností gumy počas tepelného starnutia sú nezvratné.
Teplotná závislosť rýchlosti starnutia sa často formálne riadi Arrheniovou rovnicou, ktorá umožňuje predpovedať mieru zmeny ukazovateľov vlastností. Maximálna prípustná teplota pre dlhodobé (viac ako 1000 hodín) a krátkodobé (168 hodín) použitie kaučukov na báze rôznych kaučukov na vzduchu (zníženie pevnosti v ťahu na 3,5 MPa alebo predĺženie pri pretrhnutí na 70 %) je (° C): AK - viac ako 149 a 177, FK (amínová vulkanizácia) - 177 a viac ako 177, BNK (peroxidová vulkanizácia) - viac ako 107 a 149, BNK ("kadmátová" vulkanizácia) - 135 a 149, EHGK-121 a 149, BBK-121 a 149, BC (vulkanizácia živicou) - 135 a 149, EPT (peroxidová vulkanizácia) - 149 a viac ako 149, v tomto poradí.
Nižšie uvažujeme o vlastnostiach tepelného starnutia a vplyve zloženia kaučukovej zmesi na zmenu mechanických vlastností kaučukov na báze rôznych kaučukov pri statickom zaťažení. Na charakterizáciu odolnosti voči tepelnému starnutiu môžete použiť nasledujúce pomery (v %):
,
,
Kde f 0 ε A f ε podmienené napätie pri danom predĺžení v procese naťahovania vzorky pri danej rýchlosti; f 0 p A f p – pevnosť v ťahu; ε 0 р a ε р relatívne predĺženie pri pretrhnutí pred a po starnutí.
Gumy na báze izoprénového kaučuku. (PI)
Pri rovnakom vulkanizačnom systéme majú gumy na báze PI minimálnu odolnosť voči tepelnému starnutiu. Pri 80-140°C zvyčajne dochádza hlavne k deštrukčným reakciám priestorovej siete vulkanizátu a pri 160°C k reakciám zosieťovania kaučukových makromolekúl. Zmena mechanických vlastností je z veľkej časti spôsobená deštrukciou makromolekúl, ktorých intenzita sa vo vzduchu zvyšuje. V tomto prípade hodnota f p A IN klesá viac ako ε p. Aktivačná energia vypočítaná z rýchlosti poklesu f p , ε p A IN tiuramový vulkanizát NK obsahujúci sadze je 98-103 kJ/mol.
Ako dlho vydržia? pneumatiky auta, závisí od použitia, technický stav auto a váš štýl jazdy. Profesionálna údržba a neustále kontroly zabezpečia bezpečnú jazdu.
Pneumatiky sú v priamom kontakte s vozovkou, preto je veľmi dôležité udržiavať kvalitu pneumatík v dobrom stave, pretože bezpečnosť, palivová účinnosť a komfort závisia od ich kvality. Aby ste im predišli, je potrebné nielen vybrať správne pneumatiky, ale aj sledovať ich stav. predčasné starnutie a nosiť.
Hlavné príčiny poškodenia a opotrebovania pneumatík automobilov
Na ceste je vždy veľa nepríjemných prekvapení, ktoré v konečnom dôsledku vedú k poškodeniu a opotrebovaniu pneumatík: kamene, diery, sklo. Nevieme ich predvídať ani im zabrániť. Ale tu sú problémy vyplývajúce z vysoká rýchlosť, tlak vzduchu a preťaženie, úplne závisia od majiteľa auta a sú úplne riešiteľné.
1. Pohyb vysokou rýchlosťou
Sledujte pozorne rýchlostné obmedzenia! Pri jazde vysokou rýchlosťou je najpravdepodobnejšie riziko poškodenia a opotrebovania pneumatík, pretože pneumatiky sa viac zahrievajú a rýchlejšie strácajú tlak.
2. Tlak v pneumatikách
Nadmerné a nedostatočný tlak v pneumatikách znižuje životnosť pneumatík a vedie k ich predčasné opotrebovanie(prehrievanie pneumatík, znížená úroveň priľnavosti povrch vozovky), preto je potrebné sledovať dostatočný tlak v pneumatikách.
3. Preťaženie
Dodržujte odporúčania výrobcu týkajúce sa zaťaženia! Aby ste predišli preťaženiu pneumatík, pozorne si prečítajte index nosnosti na bočnici pneumatiky. Toto je maximálna hodnota a nemala by sa prekročiť. Pri preťažení dochádza aj k silnému prehrievaniu pneumatiky, a teda k jej predčasnému starnutiu a opotrebovaniu.
Ako chrániť pneumatiky pred predčasným starnutím a opotrebovaním
Dokonca aj najvyššej kvality a drahé pneumatiky krátkodobý. Opotrebenie a starnutie pneumatík je len otázkou času, ale životnosť pneumatík vieme zvýšiť na maximum. Čo môžete urobiť, aby ste predĺžili životnosť pneumatík a ochránili ich pred opotrebovaním? Tu je niekoľko jednoduchých tipov:
Kedy by ste mali vymeniť pneumatiky?
Týždenná kontrola pneumatík (kontrola hĺbky dezénu, tlaku vzduchu v pneumatikách, existujúce poškodenia na bočniciach pneumatík, vzhľad značiek nerovnomerné opotrebovanie) umožňuje reálne posúdiť stupeň opotrebovania a starnutia pneumatík. Ak sa vám do hlavy vkradli pochybnosti o bezpečnosti používania pneumatík, obráťte sa na skúseného odborníka, ktorý vám poradí s ďalšou prevádzkou.
Pneumatika sa musí vymeniť, ak:
Životnosť pneumatík
Životnosť pneumatík sa veľmi líši, takže je takmer nemožné predpovedať, ako dlho konkrétna pneumatika vydrží. Pneumatika obsahuje rôzne prísady a materiály gumovej zmesi, ktoré ovplyvňujú jej životnosť. Počasie, podmienky používania a skladovania môžu tiež predĺžiť alebo skrátiť životnosť pneumatík. Preto, aby ste zvýšili životnosť pneumatík, chráňte ich pred opotrebovaním a starnutím, sledujte ich vzhľad, udržiavanie tlaku v pneumatikách, prejavy nasledujúcich efektov: hluk, vibrácie alebo ťah na bok auta pri jazde a samozrejme ich správne skladujte.
Pravidlá skladovania pneumatík automobilov
Aj keď sa pneumatiky nepoužívajú alebo sa nepoužívajú, starnú. Nenahustené alebo demontované pneumatiky je vhodné neskladovať dlhší čas na hromadách. Na pneumatiky tiež neskladujte žiadne cudzie predmety, najmä ťažké predmety. Vyhnite sa blízkosti pneumatík s horúcimi predmetmi, plameňmi, zdrojmi iskier a generátormi. Pri interakcii s pneumatikami sa odporúča používať ochranné rukavice.
Pneumatiky sa skladujú v suchej, dobre vetranej miestnosti pri stálej teplote, chránené pred zrážkami a priamym slnečným žiarením. Aby ste predišli zmene gumovej štruktúry, neskladujte v blízkosti pneumatík. chemikálie a rozpúšťadlá. V blízkosti pneumatík neskladujte ostré kovové, drevené alebo iné predmety, ktoré by ich mohli poškodiť. Čierna guma sa bojí nadmerného tepla a mrazu a nadmerná vlhkosť vedie k jej starnutiu. Pneumatiky neumývajte pod silným prúdom vody, postačí mydlo alebo špeciálny prípravok.
Zo všetkého, čo bolo povedané, záver naznačuje, že to pomôže chrániť pneumatiky pred opotrebovaním a starnutím správne skladovanie, prevádzku a komplexnú kontrolu ich stavu.
