Vulkanizacija je kemijski proces koji transformira gumu (ili druge vulkanizatne materijale koji sadrže sumpor) iz linearne strukture u trodimenzionalnu mrežu, kako je detaljno opisano:
1. Priprema prije vulkanizacije
Priprema sirovina: Glavni materijal je sirova guma. Sirova molekula gume je struktura dugačke lanca povezana mnogim jedinicama koje se ponavljaju, koja ima dobru elastičnost i plastičnost, ali loša fizička svojstva i kemijska stabilnost. Također je potrebno pripremiti aditive poput vulkanizirajućih sredstava (najčešće sumpor), akceleratora i aktivatora. Akceleratori ubrzavaju reakciju vulkanizacije, a aktivna sredstva pojačavaju aktivnost vulkanizirajućeg sredstva. Na primjer, cinkov oksid je najčešće korišteno aktivno sredstvo koje komunicira sa sumporom i akceleratorom kako bi se poboljšala učinkovitost vulkanizacije.
Miješanje: Sirova guma pomiješana je s vulkanizirajućim sredstvima, akceleratorom, aktivnim agensom i drugim aditivima (npr. Punila, antioksidansima itd.) U uređaju za miješanje (npr. Kompaktor ili otvarač). Ovaj je postupak poput miješanja različitih sastojaka prilikom izrade kolača, svrha je da se različite komponente ravnomjerno rasprše u gumi kako bi se osiguralo da se reakcija vulkanizacije može ravnomjerno izvesti.
2. Stadij reakcije vulkanizacije
Reakcijska inicijacija: reakcija vulkanizacije započinje kada se guma pomiješa u određenim uvjetima temperature i tlaka. Pod djelovanjem akceleratora i aktivatora, vulkanizirajuće sredstvo sumpor (S₈) prvo prolazi reakciju otvaranja prstena kako bi se stvorile aktivne molekule sumpora (poput dijatomskog sumpora S₂). Ovaj je postupak poput složene brave koja se otvara, a molekule sumpora transformiraju se iz relativno stabilne strukture prstena u strukturu male molekule s većom aktivnošću, pripremajući se za naknadnu reakciju s gumenim molekulama.
Reakcija umrežavanja: Aktivne molekule sumpora reagiraju s dvostrukim vezama (c=c) u molekularnom lancu gume kako bi se tvorile sumporne mostove (-ss-), povezujući različite molekularne lance gume. To je poput korištenja malog mosta za povezivanje izvorno neovisnih molekularnih lanaca gume u ogromnu trodimenzionalnu mrežnu strukturu. Uzimajući prirodnu gumu kao primjer, izoprenska jedinica njegovog molekularnog lanca sadrži dvostruke veze, a atomi sumpora povezani su s položajima ovih dvostrukih veza. Kako se reakcija umrežavanja nastavlja, svojstva gume postupno se mijenjaju.
Kontinuirano širenje reakcije: Reakcija umrežavanja nastavlja se, a sve više i više molekularnih lanaca gume je povezano. Ovaj postupak dovodi do povećanja elastičnog modula i tvrdoće gume i značajno poboljšava svojstva poput vlačne čvrstoće i otpornosti na habanje. Pored toga, zbog stvaranja trodimenzionalne mrežne strukture, relativno klizanje između molekularnih lanaca gume postaje teško, smanjujući na taj način plastičnu deformaciju gume.
3. Liječenje nakon vulkanizacije
Hlađenje i oblikovanje: Nakon dovršetka vulkanizacije, gumeni proizvod treba ohladiti kako bi se popravio oblik. To je zato što u postupku vulkanizacije visoke temperature guma je u relativno mekom stanju, a hlađenje može stabilizirati njegovu unutarnju molekularnu strukturu i održavati svoj oblik i svojstva nakon vulkanizacije.
Ispitivanje kvalitete: Na vulkaniziranim gumenim proizvodima provodi se razni testovi kvalitete, uključujući testove fizičkih imovina (npr. Tvrdoća, čvrstoća za zatezanje, čvrstoća suza itd.) I inspekcije izgleda (npr. Ima li oštećenja poput mjehurića zraka, pukotina itd.). Samo proizvodi koji udovoljavaju standardima kvalitete mogu ući na tržište ili se koristiti za naknadnu obradu.
Proces vulkanizacije vrlo je važan u gumenoj industriji. Kroz vulkanizaciju guma se pretvara iz mekog, lako deformiranog materijala u praktični materijal s visokom elastičnošću, visokom čvrstoćom i dobrom otpornošću na abraziju, koji se široko koristi u gumama, brtvama, crijevima i mnogim drugim poljima.
