가황

Vulcanization
가황하기 전에 타이어를 금형에 넣는 작업자.

가황(영국:가황)은 고무 [1]경화를 위한 프로세스 범위입니다.원래 이 용어는 천연고무를 유황으로 처리하는 것만을 지칭했는데, 이것은 여전히 가장 일반적인 관행이다.또한 다양한 수단을 통해 다른 (합성) 고무의 경화를 포함하도록 성장했습니다.예를 들어 상온 가황에 의한 실리콘 고무와 금속 산화물을 이용한 클로로프렌 고무(네오프렌)가 있습니다.

가황은 엘라스토머의 경화라고 정의할 수 있으며, 이러한 맥락에서 '가황'과 '경화'라는 용어가 상호 교환적으로 사용되기도 합니다.폴리머 체인 섹션 간에 교차 링크를 형성하여 강성과 내구성을 높이고 재료의 기계적 [2]및 전기적 특성을 변화시킵니다.가황은 다른 열경화성 고분자의 경화와 마찬가지로 일반적으로 되돌릴 수 없다.

가황이라는 단어는 로마의 불과 단조의 신인 벌칸에서 유래되었다.

역사

라텍스인 고무는 수천 년 동안 메소아메리카 문화권에서 공, 샌들 밑창, 고무줄, 방수 용기를 만드는 데 사용되었습니다.고무는 아즈텍 제국 내에서 특정 용도에 맞게 가공되었습니다.고무와 라텍스 제품은 가공 및 제조된 후 사용 또는 추가 유통을 [3]위해 수도로 운송되었습니다.

19세기 초기의 고무 튜브 타이어는 뜨거운 도로에서 끈적끈적하게 자라서 파편이 끼여 결국 타이어가 터질 것이다.

1830년대에 찰스 굿이어는 튜브 타이어를 개량하기 위해 일하고 있었다.그는 고무와 다른 화학물질을 섞기 위해 고무에 열을 가했다.이것은 사용된 화학 물질이 아니라 가열 자체 때문이었지만 고무가 굳고 개선되는 것처럼 보였다.이를 깨닫지 못한 그는 발표된 경화식이 일관되게 먹히지 않자 번번이 차질을 빚었다.1839년 어느 날, Goodyear가 고무와 유황을 섞으려고 할 때, 우연히 뜨거운 프라이팬에 혼합물을 떨어뜨렸다.놀랍게도 고무는 더 이상 녹거나 증발하는 대신 단단하게 유지되었고 열을 올리면서 고무는 더 단단해졌다.Goodyear는 이 경화를 위한 일관된 시스템을 신속하게 개발했습니다. 열 때문에 가황이라고 불렀습니다.그는 같은 해에 특허를 획득했고 1844년까지 산업 규모로 고무 제품을 생산했다.

적용들

가황 재료에는 고무 호스, 신발 밑창, 완구, 지우개, 충격 흡수제, 컨베이어 벨트,[4] 진동 마운트/댐퍼, 단열재, 타이어 및 볼링 [5]공 등의 다양한 용도가 있습니다.대부분의 고무제품은 가황처리 되어 있어 가황처리 되어 있어 수명, 기능, 강도가 크게 향상됩니다.

개요

열가소성 플라스틱 공정(대부분의 현대 폴리머의 거동을 특징짓는 용융 동결 공정)과 대조적으로 가황은 다른 열경화성 폴리머의 경화와 마찬가지로 일반적으로 되돌릴 수 없습니다.5가지 유형의 경화 시스템이 일반적으로 사용됩니다.

  1. 유황계
  2. 과산화물
  3. 금속 산화물
  4. 아세톡시실란
  5. 우레탄 가교제

황에 의한 가황

주요 기사:황가황

가장 일반적인 가황 방법은 유황에 의존합니다.황은 그 자체로 느린 가황제이며 합성 폴리올레핀을 가황하지 않는다.가속 가황은 가교 [6]역학을 수정하는 다양한 화합물을 사용하여 수행됩니다. 이 혼합물을 종종 경화 패키지라고 합니다.황가황 처리를 하는 주요 중합체는 폴리이소프렌(천연고무)과 스티렌부타디엔고무(SBR)로, 대부분의 노면용 타이어에 사용됩니다.경화 패키지는 기질과 용도에 맞게 조정됩니다.반응 부위, 즉 치료 부위는 알릴성 수소 원자입니다.이들 C-H 결합은 탄소-탄소 이중 결합에 인접해 있다.가황 중에 이러한 C-H 결합 중 일부는 다른 고분자 사슬의 치료 부위와 연결되는 황 원자의 사슬에 의해 대체됩니다.이 다리들은 한 개에서 여러 개의 원자를 포함하고 있다.가교에서 황 원자의 수는 최종 고무 물체의 물리적 특성에 큰 영향을 미칩니다.짧은 교차 링크는 고무의 내열성을 향상시킵니다.유황 원자의 수가 많은 가교 링크는 고무에 동적 특성은 좋지만 내열성은 낮습니다.동적 특성은 고무 물품의 휨 이동(예: 주행 중인 타이어의 사이드월 이동)에 중요합니다.굽힘 특성이 좋지 않으면 이러한 움직임이 금을 빠르게 형성하고 궁극적으로 고무 물품이 고장 나도록 합니다.

폴리클로로프렌 가황

네오프렌 또는 폴리클로로프렌 고무(CR 고무)의 가황은 현재 많은 천연 고무 및 합성 고무와 함께 사용되는 황 화합물 대신 금속 산화물(특히 MgO 및 ZnO, 때로는 PbO34)을 사용하여 수행됩니다.또한 다양한 처리 요인(주로 불에 그을린 경우 열의 영향으로 인해 고무의 조기 가교)으로 인해 가속기의 선택은 다른 디엔 고무에 대한 다른 규칙에 따라 결정됩니다.일반적으로 사용되는 대부분의 가속제는 CR 고무가 경화되면 문제가 발생하며, 가장 중요한 가속제는 에틸렌 티오요소(ETU)로 밝혀졌습니다. ETU는 폴리클로로프렌의 우수하고 입증된 가속제이지만 재독성으로 분류되었습니다.유럽 고무업계는 ETU 사용에 대한 보다 안전한 대안을 개발하기 위해 SafeRubber[7] 연구 프로젝트를 시작했습니다.

규소 가황

LSR(Liquid Silicon Rubber) 몰딩의 전형적인 실리콘 고무 키패드의 예
주요 기사 : RTV 실리콘

실온 가황(RTV) 실리콘은 강화 미네랄 필러와 결합된 반응성 유성 고분자로 구성됩니다.상온 가황 실리콘에는 두 가지 유형이 있습니다.

  1. RTV-1(일성분 시스템), 대기 습도, 촉매 및 아세톡시실란의 작용으로 경화됩니다.아세톡시실란은 습한 환경에 노출되면 아세트산을 [8]형성합니다.경화 과정은 외부 표면에서 시작하여 코어까지 진행됩니다.제품은 밀폐 카트리지에 포장되어 있으며 유체 또는 페이스트 형태로 되어 있습니다.RTV-1 실리콘은 접착력, 탄성, 내구성이 우수합니다.쇼어 경도는 18과 60 사이에서 변경할 수 있습니다.파단 연신율은 150%에서 700%까지 다양합니다.내자외선성, 풍화성이 뛰어나 노화 저항성이 뛰어나다.
  2. RTV-2(2성분 시스템). 혼합 시 실온에서 고체 엘라스토머, 젤 또는 유연한 폼으로 경화시키는 2성분 제품.RTV-2는 -80~250°C(-112~482°F)의 유연성을 유지합니다.분해는 350°C(662°F) 이상의 온도에서 발생하며 불연성 및 불연성 실리카 침전물을 남깁니다.유전 특성으로 인해 전기 절연에 사용할 수 있습니다.기계적 특성은 만족스럽다.RTV-2는 유연한 금형을 만드는 데 사용될 뿐만 아니라 산업 및 의료용 애플리케이션을 위한 많은 기술적 부품도 만든다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Akiba, M (1997). "Vulcanization and crosslinking in elastomers". Progress in Polymer Science. 22 (3): 475–521. doi:10.1016/S0079-6700(96)00015-9.
  2. ^ James E. Mark, Burak Erman (eds.) (2005). Science and technology of rubber. p. 768. ISBN 0-12-464786-3. {{cite book}}: author=범용명(도움말)이 있습니다.
  3. ^ 타르카니안, M., & 호슬러, D. (2011년)미국 최초의 고분자 과학자: 메소아메리카에서 고무 가공, 사용 및 운송.중남미 고대, 22(4), 469-486.doi:10.7183/1045-6635.22.469
  4. ^ "A Guide to the Uses and Benefits of Vulcanised Rubber". Martins Rubber. January 27, 2020. Retrieved June 16, 2021.
  5. ^ "Vulcanized Rubber". Retrieved June 16, 2021.
  6. ^ Hans-Wilhelm Engels, Herrmann-Josef Weidenhaupt, Manfred Pieroth, Werner Hofmann, Karl-Hans Menting, Thomas Merghagen, Ralf Schmoll, Stefan Uhrlandt "고무르버, 4"Wiley-VCH, Weinheim에 있는 Ulmann의 산업화학 백과사전, 2004.doi: 10.1002/14356007.a23_pub2
  7. ^ 고무 개발의 대체 촉진제인 SafeRubber
  8. ^ "MSDS for red RTV-Silicone" (PDF). Retrieved June 24, 2011.