Kautšuk (2)

MATERJALITEHNOLOOGIA
EKA
2009
Marita Lumi
ehtekunst
Kautšuk
Objekt: Moosipurgikaane tihend . Tihendit iseloomustab peamiselt vastupidavus mitmesugustele mõjudele, aga ka paksus, värv jms.
Peab loomult olema elastne ja kahe klaasi vahel, neid omavahel takistama hõõrdumast.
Kuna pole ühtegi märget peal, millega täpselt tegu, siis mõtlen, et millega tegu, kas tegu on tõenäolisemalt
naturaalse kautšukiga või tehislikult toodetud materjaliga . Samas oleks soov seda kasutada ehtematerjalina.
Mis on oluline:
- elastsus
- termolöögid
Võimalikud materjalid:
PVC, Pur koos erinäitajatega:
Millega tegu:
Kautšuk on elastomeer , mis tehislikult saaduna kuulub omakorda termoplastide , termoreaktiivide kõrval ka plastide alla.
Elastsus on kautšukil kõige suurem.
Päritolu:
Lateksi kogumineSri Lanka naine kummi kogumis hoos
Looduslikku kautšukit saadakse kautšukipuu (hevea) piimmahlast e. lateksist.
(Ajaloost: 1600 e.kr maialased keetsid lateksit, et sellest sportimiseks pall teha.
Kautšuk on pärit Lõuna- Ameerikast , kust eurooplased selle 15. sajandil kaasa tõid.
Algul ei osatud seda piimjat puutüvest välja imbuvat materjali kuidagi kasutada.
Alles 17. sajandil leiti, et selle veniva materjaliga saab vooderdada vihmamantleid ning valmistada vettpidavaid jalanõusid.
Kautšukipuude kasvatamine oli aga kulukas ning kautšuki kogumiseks kulus samuti palju aega.)
See tekitas vajaduse toota kautšukit ka sünteetiliselt. Kautšuki tootmine laboratooriumites
sai alguse aga alles 1940. aastatel. Enne seda oli raskusi isegi autorehvide tootmisega.
Ajalooline areng: * Goodyear - Loodusliku kautšuki ristsildamine:
1) plastik (eboniit) 1851 2) kumm 1938
Täissünteetilise kautšuki saadakse metüülisopreeni sünteesimisest.
Tehispolümeere saadakse mono-meeridest kahesuguse keemilise reaktsiooni - polümerisatsiooni või polükondensatsiooni tulemusena.
Polümerisatsiooniks nimetatakse reaktsiooni, mille korral monomeeridest tekkinud polümeer on sama elementkoosseisuga kui lähteaine,
ainult suurema molekulimassiga. Polükondensatsiooni korral ühinevad üks või mitu väiksema molekulimassiga ühendit,
kuid kõrvalproduktina eraldub mingi lihtne ühend (vesi, ammoniaak vms.). Aja jooksul ja keskkonnatingimuste
(temperatuur, valgus, hapnik, osoon jne.) toimel polümeerid vananevad ning nende algselt head mehaanilised ja dielektrilised omadused halvenevad.
(Eestis leiutati!:
Esimese täissünteetilise kautšuki sünteesis Ivan Kondakov ja pani aluse orgaani­liste ühendite sünteesi teadusli­kule suunale Tartu Ülikoolis.
Uurides loodusliku kautšuki «ehituskivi» isopreeni analoogi , looduses mitteesineva metüülisopreeni
sünteesi ja omadusi, leidis ta, et see tihkestub (polümeriseerub) kautšukiomadustega elastseks materjaliks.
Oli aasta 1900 ja Kondakovil oli esimesena õnnestunud saada täissüntee­tiline kautšuk, mis hiljem sai tuntuks metüülkautšuki nime all.)
Tehnoloogilised omadused:
1. Detaili või koostu töötingimuste lühianalüüs
Peab olema esteetiline , kuna tegu on toiduaine tööstuses kasutatava objektiga ja eriti siis kui soov seda ehte matejalina kasutada.
Peab olema keemiliselt vastupidav.
Peab olema vastupanu mehaanilistele mõjudele (tõmbele, survele, paindele, löögile),
Peab olema kulumiskindel, sest üldjuhul korduvkasutatakse moosipurke.
Peab olema kuumakindel, kuid kuna hoidiseid ei keedeta üle 60 kraaaadi, siis kuumakindlus ei pea ületama 75 kraadi, selle järgi võibolla nii tehis , kui looduslik kautšuk.
Peab olema suur löögikindlus, sest hoidised survestatakse kinni, et õhuliikumist maksimaalselt takistada. Samuti , kui on soov seda taaskasutada mitmeid ja mitmeid kordi .
Mass võiks olla minimaalne, et valmistoodang ei hakkaks ületama moosipurgi raskust. Kergus on eeliseks , sest objekti peab jaksama tõstma.
Peab olema ohutusnõuetele vastav, ei tohi olla müsrgine, reageerida toiduainetega ega olla pudenev, nii et inimesed seda moosiasemel tarbiksid.
Optiliselt tähtis läbipaistvus, valguse neeldumine /peegeldumine.
Temperatuur:
Korduv kuumutamine ja jahutamine nende omadusi eriliselt ei muuda.
Termoreaktiivsed materjalid võivad olla pehmed tootmisprotsessis,
kuid hiljem kõvastuvad ja hilisemal kuumutamisel enam ei pehmene .
Soojendamisel umbes 50 °C-ni muutub kautšuk pehmeks ja kleepuvaks,
madalal temperatuuril hapraks. (Ka mõjuvad talle lahustid.)
Omaduste parandamine:
Kautšuki omadusi parendab vulkaniseerimine, mis seisneb vulkaniseerivate ainete (nt. väävli)
lisamises ja sellele järgnevas kuumutamises (naturaalkautšukil 140...200 °C-ni).
Täiteainena lisatakse veel talki, kriiti jne. Mida väiksem on väävlisisaldus, seda pehmem ja elastsem on saadav toode.
Arvan, et moosipurgi kaanetihendisse pole väga palju väävlit lisatud, sest ta on säilitanud oma küllaltki pehmed omadused.
küll aga on lisatud värvaineid.
Kui seda hilijemsoovida ehtematerjalina, siis ei saa omadusi enam muuta. Ei saa lisada maitse ega lõhnalisandeid.s
2. Võimalikud materjali grupid, nende liigitus ja võrdlus:
Tahkete isoleermaterjalide võrdlus:
Suhteline
Läbi-
Nimetus
Lühi-
Kaubandus-
Tihedus
dielektri-
Kaotegur
löögi
Lubatud
tähis
likke
kg/dm3
line
%o
tugevus
tempera -
nimetusi
läbitavus
kV/mm
tuuri
1
2
3
4
5
6
7
8
Butüülkautšuk-
kummi
BK
0,93
2,4
4
22
85 ... 150
Naturaalkautšuk
NR
kummi
1,2
2,5. ..5
0,5. ..2
20
75
Tugevuselt, läbilöögitugevuselt ja elastsuselt on butüülkautšukil paremad eelised.
Väga elastne keha deformeerub väikse jõu korral palju. Jäikuse pöördsuurust ehk järeleandvus on väga suur.
Tehislik kautšuk on vähem tihe, dielektriline läbitavus on naturaal kautšukil suurem, kaotegur väiksem, löögitugevus samaväärne. Lubatud temperatuur 10 kraadi võrra väiksem.
Järeldan, et naturaalkautšuk on grammivõrra paremate omadustega, kui tehislik.
Tehnoloogiliselt saab kautšuki omadusi väga palju parendada . Puhast kautšuki tööstuslikult peaaegu ei kasutatagi.Laiemalt on levinud
tehismaterjalid , kuna neid saab valmistada ette antud elektriliste, mehaaniliste ja füüsikaliskeemiliste omadustega.
Rööbiti loodusliku kautšukiga leiavad üha rohkem kasutamist mitmesuguse koostisega sünteeskautšukid ning nendest valmistatud tooted.
Tavalisel pehmel kummil on väävlisisaldus 0,5 ...3%, millest võib järeldada, et "Tihend" kuulub pehme kummi alla.
Mehaanilise tugevuse ja kulumiskindluse suurendamiseks lisatakse tahma , kummi pehmendamiseks bituumenit, parafiini jne.
Tugevdamsieks kindlasti on kasutatud tahma.
Tiuraamkummi talub kõrgemaid tempera­tuure. Õlikindlate kautšukite tootmiseks kasutatakse alküüni.
Vananemise vältimiseks ja aeglustamiseks lisa­takse polümeermaterjalidele stabilisaatoreid
(antioksüdeerijaid, antiosonaate, foto-stabilisaatoreid, väsimusinhibiitoreid).
Suure tõenäosusega on ka selles kummis kasutatud väsimusinhibiitoreid.
Korduvkasutatavmaterjal. Vulkaniseeritud kautšuk aga on kõvendatud materjal ja teda saab taastöödelda vaid keeruliste keemiliste reaktsioonide abil, mis ei ole vaid termotöötlus.
3. Tootmisel:
Mõned tootja firmad:
http://www.aquasealrubber.co.uk või http://www.polysys.co m
Praegusel ajal firmad, kes kasutavad looduslikku kautšukki, lisavad igal juhul siiski ka omaduste parandamiseks lisandeid,
- Et alandada hinda
- termo - ja valguskindluse suurendamine
- värvusega mängimine
Tööstuslikul tootmisel 2 varianti :
a) Lõigata valmis " kangast ". Siis peaks suure tootmise juures silmas pidama kahte töötluse etappi , kus tuleb materjal luua ja siis omakorda väljalõigata
b) survevalu vormimine tootmisel, kuhu oleks juba integreeritud vajalikud lisandid.
Lisa info: Väävli maailmaturuhind on umbes 30 USD/ tonn .
Naturaalse kautsuki eelis on võimalus töid sooritada kodustes tingimustes, et luua kunstiteoseid. Käsitsi tootmisel: müügil on kahekomponentne õhu soojuse käes vulkaniseeruv tehislik kautšuk, mida saab saksamaalt tellida :
http://www.rayher-hobby.de/produkte.html
Järeldus:
Suure tõenäosusega on tegu mitte loodusliku kautšukiga. Oma omadustelt oleks seda lihtsam toota.
Kasutatud materjalid
1. A system of Chemistry, J. Murray , 1809, Edinburgh
http://books.google.com/books?id=HhMAAAAAQAAJ&pg=PA174&lpg=PA174&dq=physical+qualities+of+caoutchouc&source=bl&ots=RlrxKC9P8z&sig=IlIlATfP_HJoZd5d6rLTTQvvDH0 &hl=en&ei=SWLvStnvApTA-Qb-8OntCw&sa=X&oi=book_result&ct= result &resnum=1&ved=0CAwQ6AEwAA#v=onepage&q= physical %20qualities%20of%20caoutchouc&f= false
1. http://paber.ekspress.ee/viewdoc/04A05580D1930971C22575A60063005C
2. http://www.eava.ee/~unt/unt_materjalid/materjalide_struktuur.html
3.
„Metalliõpetus ja metallide tehnoloogia . III Materjali ja tehnoloogia valik“,Priit Kulu, Jakob Kübarsepp,
TTÜ Kirjastus 1999.
4. http://en.wikipedia.org/wiki/Caoutchouc
5. Artikkel "Spnteetilise kautšuki uurimine algas Tartus" Tullo Ilomets Looduslik http://www.ajakiri.ut.ee/orb.aw/class=file/action=preview/id=197978/1020ABCD_veeb.pdf
6. Eesti Põllumajandusülikool "ELEKTRIMATERJALID" Jürjenson , J. Lepik., T. Peets Tartu 1996
7. "A practical treatise on caoutchouc and gutta percha, comprising the properties of the raw materials and the manner of mixing and working them; with the fabrication of vulcanized and hard rubbers, caoutchouc and gutta percha compositions, waterproof substances, elastic tissues, the utilization of waste, etc" Raimund Hoffer( ing.k. tõlkinud William T. Brannt) London, 1883
http://www.archive.org/stream/practicaltreatis00hoffrich/practicaltreatis00hoffrich_djvu.txt
8. http://www.patentstorm.us/patents/5637645/claims.html - võrdleb erinevaid vormivalamissegusid oma komponentidelt.