Kaučukové směsi Střední odborná škola Otrokovice www.zlinskedumy.cz Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je ing. Emil Vašíček Dostupné z Metodického portálu www.rvp.cz, ISSN: 1802-4785, financovaného z ESF a státního rozpočtu ČR. Provozováno Výzkumným ústavem pedagogickým v Praze. www.zlinskedumy.cz

Charakteristika 1 DUM Název školy a adresa Střední odborná škola Otrokovice, tř. T. Bati 1266, 76502 Otrokovice Číslo projektu CZ.1.07/1.5.00/34.0445 /2 Autor Ing. Emil Vašíček Označení DUM VY_32_INOVACE_SOSOTR-Gu-CHS/1-PV-5/9 Název DUM Kaučukové směsi Stupeň a typ vzdělávání Středoškolské vzdělávání Kód oboru RVP 28-52-H/01 Obor vzdělávání Gumař-plastikář Vyučovací předmět Chemické suroviny Druh učebního materiálu Výukový materiál Cílová skupina Žák, 15 – 16 let Anotace Výukový materiál je určený k frontální výuce s doplňujícím výkladem vyučujícího, náplň: gumárenské směsi, složení směsi, kaučuky, vulkanizační systém, plniva, antidegradanty, maziva, barviva Vybavení, pomůcky Dataprojektor Klíčová slova Gumárenská směs, kaučuk, plnivo, mazivo, barvivo, vulkanizační systém Datum 2. 2. 2013

Kaučukové směsi Náplň výuky: Gumárenská směs Složení směsi kaučuky vulkanizační systém plniva aktivní a pasivní změkčovadla maziva antidegradanty barviva

Pryž Na pryž jsou stále větší požadavky, musí splňovat různé speciální požadavky a to i několik najednou: [1] - odolnost proti mechanickému a dynamickému namáhání - odolnost proti vlivům chemikálií - použitelnost v širokém rozmezí teplot - zdravotní nezávadnost - odolnost proti povětrnostním vlivům Sestavování kaučukových směsí je tedy velmi náročný úkol, který vyžaduje značné teoretické znalosti a praktické zkušenosti. Vlastnosti vulkanizátu jsou výslednicí působení všech komponent použitých pro přípravu směsi. Obr. 1: pryžový výrobek

Komponenty směsi Kaučuková směs obsahuje [2] Kaučuk Vulkanizační systém vulkanizační činidla urychlovače retadéry a aktivátory Plniva Změkčovadla a maziva Antidegradanty Pigmenty a barviva Zvláštní přísady (faktisy, nadouvadla, deodoranty, fungicidy, retardéry hoření) Obr. 2: přírodní kaučuk

Kaučuk přírodní Do směsí se používají kaučuky přírodní i syntetické, obvykle ve směsi Producenti přírodního kaučuku (2005) [3] pořadi Země produkce (tis. tun) 1 Thajsko 3030 2 Indonesie 1792 3 Malajsie 1000 4 Indie 694 5 Čína 550 6 Vietnam 391 Obr. 3: čepování latexu Obr. 4: produkce kaučuku 2005

Kaučuky syntetické Pro dělení syntetických kaučuků se používá více způsobů Jeden z nich je třídí [4] pro všeobecné použití IR izoprenový BR butadienový SBR butadien-styrenový EPM ethylen-propylenový olejuvzdorné NBR butadien-akrylonitrilový CR chloroprenový polysulfidový teplovzdorné fluofouhlíkový MQ silikonový Obr. 5: blok kaučuku

Obr. 6: vulkanizační systémy Vulkanizační systém obsahuje vulkanizační činidlo urychlovač aktivátor případně retardér Vulkanizační systém Typický druh kaučuku Síra + urychlovač + aktivátor NR, IR, BR, SBR, NBR, EPDM Thiuram + aktivátor NR, IR, BR, SBR, NBR Thiuram + urychlovač + aktivátor Oxidy kovů CR, T Oxidy kovů + urychlovač CR, IIR Oxidy kovů + diaminy či polyizokyanáty CFM, FPM Organické peroxydy QM, FPM Fenolformaldehydové praskyřice UR, IIR Obr. 6: vulkanizační systémy

Obr. 7: přírodní krystalická síra Nejčastější vulkanizační systém pro vulkanizaci za tepla (cca 170 °C) je sírový. Množství síry určuje vlastnosti vulkanizátu Měkká pryž 0,4 až 4 dsk Polotvrdá 4 až 25 dsk Tvrdá nad 25 dsk Směsi z přírodního kaučuku vyžadují více síry než syntetické. Obr. 7: přírodní krystalická síra Síra – nekovový prvek žluté barvy, poměrně hojný, kromě zlata, platiny, dusíku, jódu a vzácných plynů reaguje se všemi prvky, hustota 1800 – 2000 kg/m3 (podle krystalové soustavy), teplota tání 119 °C, varu 444 °C Obr. 8: technická síra

Urychlovače urychlují chemickou reakci (zkracují vulkanizační dobu) umožňují vulkanizaci při nižší teplotě podporují účinek vulkanizačních činidel snižují potřební množství síry zlepšují vlastnosti pryže (zejména pevnost) Urychlovače podle účinnosti: Pomalé guanidiny: představitel je Denax Rychlé thiazoly: Pneumax MBT a sulfenamidy: Sulfenax CB Velmi rychlé thiuramy: Hermat TMT Ultrarychlé dithiokarbamany: Hermat ZDT, Vulkacit 774 Speciální deriváty močoviny: Rodanin S - 62 Obr. 9: čas Obr. 10: rychlost

Retardéry a aktivátory Retardéry zabraňují předčasnému navulkanizování směsí, umožňují zpracování směsí, zvyšují bezpečnost Mezi retardéry patří látky kyselé povahy: Kyselina salicylová Kyselina benzoová Anhydrid kyseliny ftalové Obr. 11: kyselina benzoová Aktivátory aktivují účinek urychlovačů ve směsi. Bez aktivátorů neprojevují urychlovače vulkanizace svou činnost. Nejpoužívanější je zinková běloba (oxid zinečnatý) v kombinaci s kyselinou stearovou.

Plniva Práškové přísady do kaučukových směsí. Mění vlastnosti fyzikální (tvrdost, pevnost v tahu, tažnost…) a užitné (odolnost proti oděru, odolnost proti stárnutí…) Dělíme na ztužující a neztužující, není však mezi nimi přesná hranice. Ztužující (aktivní) – zlepšují některé vlastnosti vulkanizátu Neztužující (pasivní) – nezlepšují fyzikální ani užitné vlastnosti, jen zlevňují Obr. 12: plniva

Plniva aktivní Saze jsou nejdůležitějším plnivem Podle způsobu výroby jsou saze Termické – patří k neztužujícím typům, označení T (např. MT, FT) Kanálové – mají vysoký ztužující účinek, označují se C (př. HPC, MPC, EPC, CC) Retortové – ztužující, navíc zvyšují odolnost proti oděru, označení F (HAF, SAF) Bílé saze jsou křemičité sloučeniny bezvodý oxid křemičitý - Aerosil, Fransil vysrážená kyselina křemičitá a křemičitany – Silika Obr. 13: Silika v Barumu

Plniva pasivní Křída – přírodní uhličitan vápenatý CaCO3. Obr. 14: vápenec, Národní muzeum Praha Křída – přírodní uhličitan vápenatý CaCO3. Ovlivňuje tvrdost směsi a zvyšuje její hustotu. Srážený uhličitan vápenatý CaC03 Zlepšuje zpracování směsi, hlavně při vytlačování a válcování. Kaolín – Al2O3. 2 Si02.H2O. Do směsí na technickou pryž, kyselinovzdornou pryž a na výrobu podlahovin. Síran barnatý – BaS04 těží se jako minerál baryt (těživec). Slouží ke zvětšování hustoty výrobků a k odstínění RTG záření

Změkčovadla Změkčovadla: - snižují tuhost - umožňují také lepší vmíchávání práškových přísad, - zlepšují odolnost proti stárnutí, mrazuvzdornost a konfekční lepivost. Změkčovadla podle původu: - ropného původu (parafín, ozokerit, ropný olej, asfalt) - z uhelných dehtů (montánní vosk, kumaronová pryskyřice) - rostlinného původu (smrkový dehet, kalafuna) - syntetická (pryskyřice, estery kyselin, polymery, dibutylftalát) Obr. 15: kalafuna

Maziva Maziva: - usnadňují zpracování (zejména při válcování a vytlačování - zabraňují lepení směsí na kovové části (válce, šnek) - zmenšují tření Jako mazivo se používá: kyselina stearová parafiny vosky oleje  Obr. 16: olej

Antidegradanty Antidegradanty chrání výrobky před vlivy způsobující stárnutí – zabraňují oxidaci pryže a tím stárnutí výrobku – působení kyslíku, ozónu, tepla, světla. Antioxidanty – nejčastější: aminy, fenoly, estery kyseliny fosforité. Antiozonanty – chrání proti atmosférickému, tepelnému a kyslíkovému stárnutí, zvyšují odolnost proti dynamickému namáhání – cerezín, ozokerit. Pryžové výrobky lze chránit proti ozonu i použitím vosků a parafinu. O3 O2 Obr. 17: vlivy na stárnutí

Pigmenty a barviva Anorganické pigmenty = oxidy a sulfidy kovů: Bílé – titanová běloba (TiO2), zinková běloba (ZnO) Červené – rumělka (HgS), železitá červeň (Fe2O3) Žluté – citronová žluť (CdS), chromová žluť (PbCrO4), Modré – berlínská modř, kobaltová modř Černé – saze Organická barviva pro vulkanizované výrobky se označují jako vulkánová barviva vulkánová stálá žluť G, vulkánová stálá červeň R… Pro lepší barevnost se podbarvují bílým pigmentem (např. TiO2). Obr. 18: barvy

Kontrolní otázky: Co tvoří gumárenskou směs? Kteří jsou hlavní producenti přírodního kaučuku? Co je to vulkanizační systém? Jak se dělí plniva? Jaké druhy změkčovadel se používají?

Seznam obrázků: Obr. 1: Rotor DB, [vid. 3. 2. 2013], dostupné z: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Rubber_boots.jpg Obr. 2: vlastní Obr. 3: Jan-Pieter Nap, [vid. 3. 2. 2013], dostupné z: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Latex-production.jpg Obr. 4: vlastní Obr. 5: vlastní Obr. 6: vlastní Obr. 7: Didier Descouens, [vid. 3. 2. 2013], dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Soufresicile2.jpg Obr. 8: Ben Mills, síra, [vid. 3. 2. 2013] dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/S%C3%ADra Obr. 9:anonym, vid. 3. 2. 2013], dostupné z: www.freepik.com Obr. 10: anonym, vid. 3. 2. 2013], dostupné z: www.freepik.com

Seznam obrázků: Obr. 11: vlastní Obr. 12: anonym, [vid. 3. 2. 2013], dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Coffee_Stacked_Bags.jpg Obr. 13: vlastní Obr. 14: vlastní Obr. 15: Kaensu, [vid. 3. 2. 2013], dostupné z: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Violin_rosin.jpg?uselang=cs Obr. 16: anonym, [vid. 3. 1. 2013], dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Olej Obr. 17: vlastní Obr. 18: anonym, dostupné z: www.freepik.com

Seznam použité literatury: [1] Vašíček Emil, ing., „Gumárenská technologie“, učební texty, vydání třetí, Střední odborná škola Otrokovice, 2011 [2] Vašíček Emil, ing., „Chemické suroviny“, učební texty, vydání druhé, Střední odborná škola Otrokovice, 2009 [3] Encyklopedie Wikipedia, [vid 2. 2. 2013], dostupné z: http://de.wikipedia.org/wiki/Naturkautschuk [4] Ducháček Vratislav, Hrdlička Zdeněk: „Gumárenské suroviny a jejich zpracování“, VŠCHT Praha, 2009, ISBN 978-80-7080-713-2

Děkuji za pozornost