> Техника, страница 3 > Каучук, гуттаперча и изделия из них
Каучук, гуттаперча и изделия из них
Каучуком, или резиной, называется эластичное вещество, получаемое из сока особых растений и служащее для изготовления целого ряда изделий.
Родиной каучука является Америка. Каучук был вывезен еще Колумбом, но долгое время не находил себе применения. В конце XVIII столетия было предложено употреблять каучук для стирания карандаша с бумаги. В начале XIX столетия начинают изготовлять непромокаемые ткани — макинтоши, — названные так в честь изобретателя их, англичанина Мак-Интоша,фабрика которого существует и до сих пор. В середине XIX столетия был найден способ так называемой „вулканизации“ каучука, то есть превращения его в такое состояние, при котором каучук сохраняет свою эластичность, гибкость, упругость, но перестает быть липким. С этих пор производство каучуковых изделий стало развиваться быстрым темпом, и в настоящее время трудно себе представить, как можно было бы обойтись без резиновых изделий. Из резины изготовляются непромокаемые материи, приводные ремни, обувь, шины, игрушки, хирургические и медицинские предметы; твердый каучук — эбонит — идет, для изготовления различного рода галантерейных вещей, заменяя во многих случаях рог и дерево; из эбонита же изготовляются хирургические приборы и инструменты, искусственные челюсти, различные изоляционные составы, электротехнические принадлежности и так далее.
Для получения каучука служат до 80 видов различных растений, произрастающих в жарком тропическом климате. Из наиболее важных растений упомянем:
- Настоящее каучуковое дерево — гевея, — растущее в Южной Америке и дающее наилучший сорт каучука — нара,
- Castilloa и manihot, произрастающие также в тропическом поясе Южной Америки,
- Ficus elastiса (фикус) — главное каучуковое растение, известное у нас как неприхотливое комнатное растение,
- Различного рода ползучие растения — лианы, — родиной которых является Африка.
Каучуковые растения либо произрастают в диком состоянии, либо, в большинстве случаев, культивируются. Культура этих растений, в виду колоссального спроса на каучук, является делом далеко не безвыгодным, получившим весьма широкое распространение. Опыты по культуре каучуковых деревьев были произведены и у нас, в Закавказьи, но пока еще не дали положительных результатов. В какой мере сказалось влияние культуры каучукового дерева на добыче каучука, видно из следующей таблицы, в которой указана добыча каучука в тоннах по годам.
| 1905 год | 1909 год | 1911 год | 1914 год | 1916 год | |
| Бразилия (дикий каучук) | 35 000 | 42 000 | 37 730 | 37 000 | 37 220 |
| Африка, Мексика и другие местности (дикий каучук) | 27 000 | 24 000 | 23 000 | 12 000 | 13 600 |
| Плантации | 145 | 3 600 | 14 419 | 71 380 | 107 867 |
В настоящее время добыча каучука на плантациях составляет около 95% всей добычи
Добыча каучука
Каучук находится в млечном соке указанных выше растений в виде мельчайших капелек, взвешенных в жидкости. Для получения млечного сока дерево подсачивают, то есть снимают с него часть коры и собирают вытекающий млечный сок в подставленные небольшие сосуды, Различные способы подсочки и прикрепления сборных сосудов показаны схематично на рисунке 233.
Рисунок 233. Схематическое изображение различных методов подсочки.
В зависимости от различных условий одно дерево дает в сутки от 40 до 150 г млечного сока с содержанием сырого каучука около 70%. Млечный сок может быть переработан на сырой каучук четырьмя методами:
- копчением
- сушкой
- выделением химическими веществами
- механическим путем
Копчение состоит в том, что в собранный млечный сок обмакивают деревянную лопатку и затем начинают ее вращать в дыму сжигаемых веток и сучьев деревьев. При этом млечный сок отчасти подсыхает, отчасти же свертывается и образует на лопатке пленку. Когда последняя образовалась, лопатку вновь опускают в сок и подвергают затем копчению, повторяя эту операцию до тех пор, пока не получится значительный слой каучука. Его срезают и несколько подсушивают. При этом способе каучук пропитывается веществами, содержащимися в дыме, и таким образом подвергается консервированию. Вместо того чтобы такого рода сушку вести на огне, ее ведут при обыкновенной температуре, размазывая сок по большой поверхности; иногда последней служит само дерево, иногда же туземцы обмазывают соком свое тело, и когда образуется пленка, ее сдирают и свертывают в комок. При этих способах выделения каучука в него попадают все те вещества, которые содержались в соку, почему предпочительнее вести выделение таким образом, чтобы по возможности удалить все примеси. Это достигается тем, что свертывание и осаждение каучука из сока производят прибавкой уксусной кислоты. Выделяющийся каучук отделяют на центрифугах, раскатывают в листы и в таком виде пускают в продажу.
Механическим путем отделение каучука производят, пропуская сок через пористые тела: глину, дерево, землю и тому подобное, на которых каучук и оседает.
Полученный тем или иным способом сырой каучук поступает на фабрики для переработки в изделия.
Переработка каучука в изделия начинается с тщательной очистки и промывки его, для чего сырой каучук обрабатывают кипящей водой, резрезают на мелкие кусочки и пропускают через вальцы, промывая в то же время водой. Хорошо промытый каучук высушивают при невысокой температуре.
Высушенный каучук при нагревании подвергают перемешиванию до образования однородного теста, которое затем прессуют и охлаждают.
Изделия из резины либо изготовляют вырезыванием и формовкой, либо пропитывают раствором каучука нужный материал, или наносят такой раствор на поверхность формы, а затем удаляют растворитель нагреванием. Раствор каучука приготовляют, размешивая его с растворителями, каковыми являются бензол, бензин, четыреххлористый углерод. Этим раствором пропитывают ткани, делая их таким образом непромокаемыми. Если желают сделать какие-либо изделия без шва, то опускают форму нужного предмета в раствор каучука; по удалении растворителя на поверхности формы остается пленка каучука, после чего процесс, в случае надобности, повторяют до получения слоя нужной толщины, а затем подвергают холодной вулканизации и снимают с формы. Так приготовляются соски, резиновые перчатки и тому подобное.
При изготовлении резиновых изделий формованием или вырезыванием чистый каучук обычно не употребляется, а предварительно составляется смесь, рецепт которой изменяется в зависимости от рода изделия. В качестве подмесей употребляют неорганические вещества: серу, окислы свинца, цинка, магния и кальция, минеральные краски, сернистые соединения и различные соли. Органическими примесями являются фактис (смотрите главу о жирах), твердые жиры, углеводороды: парафин, церезин, асфальт, пек и тому подобное, а также полученный из резиновых отбросов регенерированный каучук. Примеси эти отчасти придают готовому изделию те или иные требуемые качества, частью же служат для утяжеления товара, что ведет к его удешевлению.
Все эти вещества употребляются тонко измельченными и в таком виде втираются на вальцах в каучуковые пластины до получения однородной массы. Из этой массы вырезаются по шаблонам отдельные части нужного предмета, склеиваются по краям и подвергаются вулканизации. Так изготовляются галоши, шины и тому подобное изделия. Если же изделия должны быть полыми, то кусками каучука нужных размеров наполняют внутренность чугунной формы, помещая внутри некоторое количество воды или веществ, разлагающихся с выделением газов при сравнительно невысокой температуре, например углекислого аммония.
Чугунную форму закрывают и нагревают; вещество, находящееся внутри формы, образуя при нагревании газы или пары, оказывает давление на каучук и заставляет его выполнить в точности все детали формы. Полученный предмет вынимают из формы горячим; если при этом употреблялась вода, то, прокалывая предмет, выпускают пары во избежание спадания формы при охлаждении; если нужно, его надувают воздухом и подвергают вулканизации. Таким путем изготовляются мячи, куклы, хирургические предметы и тому подобное. Чтобы сырые изделия не приставали к формам, поверхность последних посыпают тальком.
Рисунок 234. Пресс для вулканизации резиновых изделий.
Вулканизация резиновых изделий ведется горячим или холодным путем. В первом случае в состав массы, из которой приготовлено изделие, входит обязательно сера, которая и производит вулканизацию. Изделие, приготовленное из такой массы, помещают в горизонтальный котел и нагревают. В случае изготовления плоских предметов их вулканизируют не в котлах, а под прессами (один из таких прессов изображен на рисунке 234) между плитами, обогреваемыми паром.
При холодном способе предмет, подлежащий вулканизации, помещают на короткое время в раствор хлористой серы в сероуглероде, затем промывают в воде и высушивают. Так как раствор хлористой серы с трудом проникает внутрь изделия, а вулканизирует главным образом снаружи, то по этому методу подвергаются вулканизации лишь небольшие предметы. Главным действующим веществом при вулканизации является сера, но сущность процесса вулканизации до сих пор еще не достаточно выяснена; есть основание полагать, что при этом получается соединение серы с каучуком, и резко изменяются в нужную сторону свойства резины.
Твердым каучуком, или эбонитом, называется каучук, измененный продолжительным действием большого количества серы. Подготовка к получению эбонита протекает так же, как и при производстве мягких изделий. Затем из подготовленного каучука готовят смесь с большим содержанием серы и других веществ, как то: асфальта, углекислого магния, канифоли, минеральных красок и тому подобное, и подвергают продолжительной вулканизации (от 2 до 10 часов). В зависимости от содержания серы —а оно колеблется от 18 до 40%—и продолжительности вулканизации получают более или менее твердый рого-образный продукт, обладающий в то же время пластичностью. Эбонит плохо проводит электричество и служит великолепным изоляционным средством. Крепкие кислоты, серная и соляная, на него не действуют, а потому он употребляется в технике в качестве кислотоупорного материала. Ввиду легкости обработки и способности принимать полировку эбонит во многих случаях идет для замены дерева или рога при изготовлении галантерейных вещей, хирургических инструментов, зубных протезов и тому подобное.
Гуттаперча является веществом, близко стоящим к каучуку. Добывается она из сока деревьев, произрастающих в Ост-Индии и на Зондских островах.
Добыча ее ведется большей частью примитивно. Дерево срубают, выпускают сок, снимая кору, в подставленный сосуд, а застывший сок снимают скребками. Такой способ получения гуттаперчи на Суматре изображен на рисунке 235. В более редких случаях сок добывают подсочкой или же экстрагированием из листьев и молодых ветвей. Свернувшийся сок очищают кипячением с водой, измельчением на различных аппаратах и прессованием.
Рисунок 235. Добыча гуттаперчи.
Гуттаперча отличается от каучука упругостью. Она является дурным проводником тепла и электричества, водонепроницаема, хорошо противостоит действию кислот и щелочей. Гуттаперча идет для изготовления электрических кабелей (в качестве предохраняющей оболочки), для кислотоупорных изделий, для пластических орнаментов, зубных пломб, хирургических и тому подобное предметов.
Балата
Чрезвычайно похожим на гуттаперчу веществом является балата, добываемая из сока дерева, растущего в Гвинее и Венецуэле. Добыча ведется подсочкой, а обработка так же, как и при получении гуттаперчи. Балата употребляется главным образом при изготовлении приводных ремней. Для этого ее растворяют в бензине и таким раствором пропитывают прочную ткань. По удалении растворителя операцию повторяют до образования слоя нужной толщины и пропускают через каландр (смотрите „Писчебумажное производство“), не подвергая вулканизации, которая в данном случае является излишней. Ремни из балаты хорошо противостоят действию различных паров и газов, а потому находят себе применение, например в химических производствах.