Διαφορά μεταξύ βουλκανισμένου και μη βουλκανισμένου καουτσούκ

Κύρια διαφορά – Βουλκανισμένο έναντι μη βουλκανισμένο καουτσούκ

Ο βουλκανισμός είναι μια χημική διαδικασία που ενισχύει τις ιδιότητες των περισσότερων ελαστομερών, συμπεριλαμβανομένων των προϊόντων από φυσικό και συνθετικό καουτσούκ. Θεωρείται ως η πιο επαναστατική εφεύρεση στη βιομηχανία πολυμερών. Ο βουλκανισμός ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά από τον Charles Goodyear. Ωστόσο, ήταν ο Thomas Hancock που κατοχύρωσε για πρώτη φορά μια εμπορική μέθοδο βουλκανισμού. Τα λάστιχα που δεν έχουν υποστεί τη διαδικασία βουλκανισμού ονομάζονται μη βουλκανισμένα λάστιχα. Η κύρια διαφορά μεταξύ βουλκανισμένου και μη βουλκανισμένου καουτσούκ είναι ότι το βουλκανισμένο καουτσούκ ανασύρεται στο αρχικό του σχήμα ακόμα και μετά την εφαρμογή μεγάλης μηχανικής καταπόνησης.

Αυτό το άρθρο παρέχει μια επισκόπηση του,

1. Τι είναι το βουλκανισμένο καουτσούκ;
     – Ορισμός, Ιδιότητες, Διαδικασία βουλκανισμού

2. Τι είναι το μη βουλκανισμένο καουτσούκ;
     – Ορισμός, Ιδιότητες, Δομή

3. Ποια είναι η διαφορά μεταξύ βουλκανισμένου και μη βουλκανισμένου καουτσούκ;

Τι είναι το βουλκανισμένο καουτσούκ

Το καουτσούκ που έχει υποστεί τη διαδικασία βουλκανισμού ονομάζεται βουλκανισμένο καουτσούκ. Κατά τη διαδικασία του βουλκανισμού, σχηματίζονται χημικοί δεσμοί μεταξύ των ανεξάρτητων πολυμερών αλυσίδων ενός συγκεκριμένου καουτσούκ, με αποτέλεσμα ένα μοριακό δίκτυο εντός της πολυμερούς μήτρας. Αυτοί οι νέοι χημικοί δεσμοί ονομάζονται συχνά διασταυρούμενοι δεσμοί. Αλυσίδες ατόμων θείου, μεμονωμένα άτομα θείου, άτομα άνθρακα-άνθρακα ή ιόντα πολυσθενών μετάλλων μπορεί να σχηματίσουν αυτές τις διασταυρώσεις. Το βουλκανισμένο καουτσούκ γίνεται άκαμπτο και λιγότερο κολλώδες λόγω του σχηματισμού αυτού του μοριακού δικτύου. Το πιο σημαντικό είναι ότι τα βουλκανισμένα λάστιχα ανασύρονται στο αρχικό τους σχήμα με την απελευθέρωση μεγάλων μηχανικών καταπονήσεων. Έτσι, η διαδικασία του βουλκανισμού μειώνει το μέγεθος της μόνιμης παραμόρφωσης και αυξάνει τις αναδρομικές δυνάμεις. Με άλλα λόγια, η διαδικασία του βουλκανισμού μειώνει την πλαστικότητα, ενώ αυξάνει την ελαστικότητα.

Υπάρχουν τέσσερις τύποι συστημάτων βουλκανισμού (συστήματα σκλήρυνσης);

– σύστημα θείου,

– σύστημα υπεροξειδίου,

– διασταυρούμενες συνδέσεις ουρεθάνης,

– οξείδια μετάλλων.

Το σύστημα θείου είναι το πιο κοινό και ευρέως εφαρμοσμένο σύστημα σκλήρυνσης στον κόσμο. Είναι ένα αργό σύστημα βουλκανισμού που απαιτεί μεγάλη ποσότητα θείου, υψηλές θερμοκρασίες και μεγάλες περιόδους θέρμανσης. Οι πιο κρίσιμες παράμετροι της διαδικασίας βουλκανισμού περιλαμβάνουν το χρόνο που έχει παρέλθει πριν από την έναρξή της (χρόνος καύσης), ο ρυθμός βουλκανισμού και η έκταση του βουλκανισμού. Για τον προσδιορισμό αυτών των παραμέτρων μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένα όργανο που ονομάζεται ροόμετρο.

Σύστημα βουλκανισμού θείου

Τι είναι το μη βουλκανισμένο καουτσούκ

Το καουτσούκ που δεν έχει υποστεί τη διαδικασία βουλκανισμού ονομάζεται μη βουλκανισμένο καουτσούκ. Το μη βουλκανισμένο καουτσούκ δεν είναι ισχυρό και υφίσταται εύκολα μόνιμες παραμορφώσεις όταν ασκείται μεγάλη μηχανική καταπόνηση. Τα μη βουλκανισμένα λάστιχα είναι συνήθως κολλώδη.

Φυσικές και συνθετικές πρόδρομες ουσίες του πολυισοπρενίου

Διαφορά μεταξύ βουλκανισμένου και μη βουλκανισμένου καουτσούκ

Ορισμός

Βουλκανισμένο καουτσούκ: Το βουλκανισμένο καουτσούκ είναι το καουτσούκ που έχει υποστεί τη διαδικασία βουλκανισμού.

Μη βουλκανισμένο καουτσούκ: Το μη βουλκανισμένο καουτσούκ είναι το καουτσούκ που δεν έχει υποστεί τη διαδικασία βουλκανισμού.

Δομή του καουτσούκ

Βουλκανισμένο καουτσούκ: Το βουλκανισμένο καουτσούκ έχει ένα διαμοριακό σύστημα με πολυμερείς αλυσίδες υψηλής διασταύρωσης.

Μη βουλκανισμένο καουτσούκ: Το μη βουλκανισμένο καουτσούκ έχει μόνο πολυμερείς αλυσίδες, δεν έχει διασταυρώσεις ή διαμοριακά δίκτυα.

Διαδικασία

Βουλκανισμένο καουτσούκ: Η διαδικασία πραγματοποιείται με θέρμανση του καουτσούκ, αναμεμειγμένο με βουλκανιστικό παράγοντα σε καλούπι υπό πίεση.

Μη βουλκανισμένο καουτσούκ: Δεν απαιτείται τέτοια διαδικασία.

Παραμόρφωση υπό μεγάλη μηχανική καταπόνηση

Βουλκανισμένο καουτσούκ: Το βουλκανισμένο καουτσούκ ανασύρεται με δύναμη στο αρχικό του σχήμα χωρίς να επιβάλλει παραμορφώσεις μόλις απελευθερωθεί η μηχανική καταπόνηση.

Μη βουλκανισμένο καουτσούκ: Το μη βουλκανισμένο καουτσούκ επιβάλλει παραμόρφωση όταν υφίσταται μεγάλες μηχανικές καταπονήσεις.

Χημική σύνθεση του αρχικού πολυμερούς

Βουλκανισμένο καουτσούκ: Η χημική σύνθεση αλλάζει με την προσθήκη σκληρυντικών παραγόντων.

Μη βουλκανισμένο καουτσούκ: Δεν υπάρχει τέτοια αλλαγή στη χημική σύνθεση.

Αναφορές:
Eirich, F. R. (2012). Επιστήμη και Τεχνολογία του Καουτσούκ. Elsevier.
Mark, J. E., Erman, B., &Eirich, F. R. (2013). Επιστήμη και τεχνολογία του καουτσούκ (4η έκδοση). Academic Press.
 
Εικόνα:
"Βουλκανισμός θείου". Από Cjp24 – Δική εργασία (CC0) μέσω Commons Wikimedia 
“NatVsSynPolyisoprene” By Smokefoot – Δική εργασία (CC BY-SA 3.0) μέσω Commons Wikimedia