Skladba 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 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-GT/1-PV-4/3 Název DUM Skladba směsi Stupeň a typ vzdělávání Středoškolské vzdělávání Kód oboru RVP 28-52-H/01 Obor vzdělávání Gumař-plastikář Vyučovací předmět Gumárenská technologie Druh učebního materiálu Výukový materiál Cílová skupina Žák, 15 – 16 let Anotace Výukový materiál je určený k frontální výuce s doplňujícím výkladem vyučujícího, náplň: význam směsí v gumárenství, přísady do směsi Vybavení, pomůcky Dataprojektor Klíčová slova Gumárenská směs, receptura, komponenty gumárenských směsí, vulkanizační činidlo, plnivo, pigment, mazivo, změkčovadlo Datum 3. 11. 2012

Skladba směsi Náplň výuky: Složení směsi, receptura Komponenty směsi vulkanizační systém plniva změkčovadla, maziva antidegradanty pigmenty a barviva

Obr. 1: gumárenský výrobek Gumárenské směsi Samotné kaučuky nemají příliš výhodné vlastnosti a proto se výrobky připravují z gumárenských směsí. Kromě zlepšených vlastností se díky plnivům i snižuje cena materiálu. Obr. 1: gumárenský výrobek

Receptura Předpis, který určuje množství jednotlivých komponent ve směsi je receptura. Základní receptura: množství komponent je v dsk (Dílů na Sto dílů Kaučuku) základ, ze kterého se vypočítávají obě zbývající Laboratorní receptura: množství v gramech na 2 desetiny, pro laboratorní vzorky, celkově 2 – 10 kg Provozní receptura: množství v kg na 3 desetiny, pro výrobní provozy, celkově 150 (kalandry) – 500 kg (hnětiče) Obr. 2: laboratorní váhy

Základní receptura Komponenta Běhoun Kostra Přírodní kaučuk (NR) 70 40 Isoprenový kaučuk (IR) 10 30 Butadienový kaučuk (BR) 20 -- BR nastavovaný olejem Oxid zinečnatý (ZnO) 3 – 4 Kyselina stearová 2 5 Saze retortové 50 Změkčovadlo 6 4 Urychlovač 0,9 Síra 1,8 2,6 – 3,0 Antioxidant 1,0 1,6 Retardér 0,2 Skladba receptury se liší v závislosti na použití směsi Obr. 3: směs pro nákladní pláště

Komponenty směsi Kaučuk Vulkanizační systém vulkanizační činidla urychlovače retardéry a aktivátory Plniva Změkčovadla a maziva Antidegradanty Pigmenty a barviva Zvláštní přísady (faktisy, nadouvadla, deodoranty, fungicidy, retardéry hoření) Obr. 4: směs

Obr. 5: vulkanizační systémy Vulkanizační systém se skládá se z vulkanizačního činidla, urychlovače, aktivátoru případně retardéru, jeho volba závisí na druhu použitého kaučuku a očekávaných vlastnostech vulkanizátu. 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 peroxidy QM, FPM Fenolformaldehydové praskyřice UR. IIR Obr. 5: vulkanizační systémy

Vulkanizační systém Síra Nejčastější vulkanizační systém pro vulkanizaci za tepla (cca 170 °C) je sírový. Neplatí pro chloroprenový (oxidy kovů: Zn, Mg, Pb) a butylkaučuk (FFP). 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. 6: síra

Vulkanizační systém Urychlovače urychlují chemickou reakci (zkracují vulkanizační dobu) umožňují vulkanizaci při nižší teplotě podporují účinek vulkanizačních činidel snižují potřebné 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. 7: čas Obr. 8: vliv urychlovače

Obr. 9: kyselina benzoová Vulkanizační systém Retardéry Zabraňují předčasnému navulkanizování směsí, umožňují zpracování směsí, zvyšují bezpečnost Mezi retardéry patří látky kyselé povahy: Kyselina salicylová Kyselina benzoová Anhydrid kyseliny ftalové Obr. 9: kyselina benzoová Aktivátory Tyto přísady aktivují účinek urychlovačů ve směsi. Bez aktivátorů neprojevují urychlovače vulkanizace svou činnost. Nejpoužívanější je zinková běloba (oxid zinečnatý) v kombinaci s kyselinou stearovou.

Plnivo 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 Plnivo Obr. 10: plniva

Plniva aktivní Saze Bílé saze Saze jsou nejdůležitějším plnivem, dávkuji se 10 až 150 dsk. 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) Obr. 11: saze Bílé saze Do světlých směsí, křemičité sloučeniny, dávkují se 10 až 80 dsk. bezvodý oxid křemičitý – Aerosil, Fransil vysrážená kyselina křemičitá a křemičitany – Silika

Plniva pasivní Křída - přírodní uhličitan vápenatý CaCO3 – patří mezi levná plniva. Neovlivňuje průběh vulkanizace, ovlivňuje tvrdost kaučukové směsi a zvyšuje její hustotu. Srážený uhličitan vápenatý CaC03 – zlepšuje zpracování směsi, hlavně při vytlačování a válcování. Částečně kaučukovou směs ztužuje. Kaolín – Al2O3. 2 Si02.H2O. Ve větším množství se obtížně vmíchává do směsi. Přidává se do směsí na technickou pryž, kyselinovzdornou pryž a na výrobu podlahovin. Má mírně ztužující účinek. Síran barnatý – BaS04 těží se jako minerál baryt (těživec). Nemá ztužující účinek. Slouží ke zvyšování hustoty výrobků a protože nepropouští rentgenové záření používá se v lékařství pro výrobky určené k odstínění RTG záření Obr. 12: křída

Změkčovadla Zmenšují tuhost směsi a usnadňují tak její zpracovatelnost (zmenšují námahu strojního zařízení při míchání). Umožňují také lepší vmíchávání práškových přísad, především plniv, zlepšují některé vlastnosti výrobků – odolnost proti stárnutí, mrazuvzdornost a konfekční lepivost. Změkčovadla rozdělujeme podle původu do těchto skupin: změkčovadla ropného původu (parafín, ozokerit, ropný olej, asfalt) změkčovadla z uhelných dehtů (montánní vosk, kumaronová pryskyřice) změkčovadla rostlinného původu (smrkový dehet, kalafuna) změkčovadla syntetická (pryskyřice, estery kyselin, polymery, dibutylftalát) Obr. 13: olej

Maziva Usnadňují zpracování, používají se zejména do směsí pro válcování a vytlačování. Zabraňují lepení směsí na kovové části (válce, šnek), zmenšují tření. Jako mazivo se používá: Kyselina stearová parafiny vosky oleje  Obr. 14: parafín

Obr. 15: antioxidant glutathion Antidegradanty Antidegradanty chrání výrobky před vlivy způsobující stárnutí – zabraňují oxidaci pryže a tím stárnutí výrobku. Působením kyslíku, ozónu, tepla, světla se mění vlastnosti výrobku a zkracuje se jejich životnost. 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. Obr. 15: antioxidant glutathion

Pigmenty a barviva Anorganické pigmenty Organická barviva Obvykle oxidy a sulfidy kovů, jsou levnější než organická barviva. Př.: Bílé pigmenty – titanová běloba (TiO2), zinková běloba (ZnO) Červené pigmenty - rumělka (HgS), železitá červeň (Fe2O3) Žluté pigmenty – citronová žluť (CdS), chromová žluť (PbCrO4), Modré pigmenty – berlínská modř, kobaltová modř Černé pigmenty – saze Organická barviva Mají velkou krycí schopnost, dávkují se v množství 0,15 až 2,0 dsk. Organická barviva používaná pro vulkanizované výrobky se označují jako vulkánová barviva – vulkánová stálá žluť G, vulkánová stálá žluť R apod. Pro lepší barevnost se podbarvují bílým pigmentem (např. TiO2). Obr. 15: barvy

Kontrolní otázky: Jaké znáš druhy receptur a čím se liší? Co se to vulkanizační systém? Vyjmenuj komponenty směsi

Seznam obrázků: Obr. 1: anonym, tyres, [vid. 3. 11. 2012], dostupné z: www.freepik.com Obr. 2: anonym, weight, [vid. 3. 11. 2012], dostupné z: www.freepik.com Obr. 3: vlastní Obr. 4: anonym, mixed, [vid. 3. 11. 2012], dostupné z: www.freepik.com Obr. 5: vlastní Obr. 6: Ben Mills, síra, [vid. 13. 10. 2012], dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/S%C3%ADra Obr. 7: anonym, hourglass, [vid. 3. 11. 2012], dostupné z: www.freepik.com Obr. 8: vlastni Obr. 9: vlastní Obr. 10: anonym, vid. 3. 11. 2012], dostupné z: www.freepik.com Obr. 11: FK 1954, vid. 3. 11. 2012], dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Saze Obr. 12: anonym, chalk, [vid. 3. 11. 2012], dostupné z: www.freepik.com Obr. 13: anonym, [vid. 3. 11. 2012], dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Olej Obr. 14: anonym, parafine, vid. 3. 11. 2012], dostupné z: www.freepik.com Obr. 15: Men Mills, [vid. 13. 10. 2012], dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Glutathione-3D-vdW.png Obr. 16: anonym, colors, vid. 3. 11. 2012], 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

Děkuji za pozornost 