Конспект "Матеріалознавство. Гума"

1. НЕМЕТАЛЕВІ МАТЕРІАЛИ

21

1.4. Гума 
(Навчальний елемент 4)

Вивчивши матеріали цього розділу, учні знатимуть:



визначення поняття гуми та її властивості;



особливості процесу отримання гуми з каучуку;



види гуми;



склад та основні властивості гуми;



основні вироби з гуми.

Гумою називають високомолекулярні матеріали, які отримують у про-

цесі вулканізації суміші натурального або синтетичного каучуку з різними 

наповнювачами.

1.

  Гума  є  штучним  матеріалом  і  має  низку  дуже 

важливих специфічних технічних властивостей: високу 

еластичність;  низьку  тепло-  і  звукопровідність;  порів-

няно  добру  механічну  міцність;  високий  опір  стиран-

ню. Як конструкційний матеріал гума має високу елас-

тичність,  тобто  здатність  відновлювати  попередню 

форму після припинення дії сил, що спричиняють де-

формацію.

2.

  Гума  –  продукт  вулканізації  композицій  на 

основі каучуку; матеріал, необхідний для виробництва 

різноманітних виробів – від автомобільних шин до хі-

рургічних  рукавичок.  Найбільша  перевага  гуми  –  її 

еластичність. Вона може розтягуватися і гнутися, а по-

тім  набувати  початкової  форми.  Гума  може  бути 

м’якою і твердою.

3.

  Основою гумової суміші є каучук. Натуральний 

каучук  добувають  із  молокоподібного  соку  (латексу) 

каучукового  дерева.  Синтетичний  каучук  отримують, 

полімеризуючи  ізопрен,  а  синтетичний  бутадієновий 

каучук  –  полімеризуючи  бутадієн.  Молекула  каучуку 

має лінійну структуру, являє собою довгі нитки, пере-

плутані, скручені у клубки.

4.

  Сирий  каучук  має  низьку  міцність  і  дуже  лип-

кий,  особливо  при  нагріванні,  а  на  морозі  стає  твер-

дим і ламким. Тому для виготовлення різних виробів у 

сирому вигляді каучук непридатний. Свої цінні власти-

вості каучук набуває під час вулканізації.

Право

для

безоплатного

розміщення

підручника

в

мережі

Інтернет

має

Міністерство

освіти

і

науки

України

 http://mon.gov.ua/ 

та

Інститут

модернізації

змісту

освіти

 https://imzo.gov.ua 

Частина 1. КОНСТРУКЦІЙНІ МАТЕРІАЛИ 

22

5.

  Вулканізація – процес перетворення сирого ка-

учуку  на  гуму  шляхом  нагрівання  його  з  сіркою.  Під 

час вулканізації з каучуку, сірки і наповнювача (пере-

важно  сажі)  виготовляють  суміш,  якою  наповнюють 

відповідні форми і під тиском нагрівають. Каучук взає-

модіє із сіркою при тепературі 130–160 °С.

6.

  Процес  вулканізації  за  допомогою  сірки  поля-

гає у нагріванні гумової суміші до певної температури 

і  витримці  її  при  цій  температурі  упродовж  часу,  до-

статнього для того, щоб атоми сірки з’єднались у дея-

ких  місцях  із  молекулами  каучуку,  утворивши  гуму  – 

матеріал із просторовою структурою молекул.

7.

  Інгредієнтами  гумової  суміші  є  прискорювачі 

(скорочують час вулканізації) та активатори вулканіза-

ції (підвищують межу міцності при розтягуванні). Крім 

того, гума містить різноманітні домішки: наповнювачі, 

пластифікатори,  антиоксиданти  процесу  вулканізації 

тощо.

8.

  Наповнювачі  можуть  бути  активними  (підси-

лювальними) та неактивними (інертними). Активні на-

повнювачі (вуглецева та біла сажа, кремнієва кислота, 

оксид  цинку  тощо)  підвищують  механічні  властивості 

гуми,  зокрема,  міцність,  опір  стиранню,  твердість.  Не-

активні  наповнювачі  (крейда,  тальк,  барит)  вводять 

для здешевлення вартості гуми.

9.

  Пластифікатори  (розм’якшувачі)  –  парафін,  ка-

ніфоль,  стеаринова  кислота,  рослинні  олії  –  сприяють 

рівномірному  розподілу  компонентів  у  суміші,  полег-

ш ують  формування  виробів  і  підвищують  їхню  моро-

зостійкість.  Розм’якшувачі  складають  від  10  до  30  % 

маси каучуку.

10.

 Барвники  (мінеральні  й  органічні)  надають  гу-

мовим виробам бажаного кольору. Деякі фарбувальні 

речовині  поглинають  сонячний  спектр,  захищаючи 

гуму від світлового старіння.

Право

для

безоплатного

розміщення

підручника

в

мережі

Інтернет

має

Міністерство

освіти

і

науки

України

 http://mon.gov.ua/ 

та

Інститут

модернізації

змісту

освіти

 https://imzo.gov.ua 

1. НЕМЕТАЛЕВІ МАТЕРІАЛИ

23

11.

 Гуми  схильні  до  старіння,  яке  відбувається  у 

процесі зберігання та експлуатації гумових виробів під 

впливом  світла,  тепла,  кисню  та  озону.  Старіння  по-

різному позначається на механічних властивостях гум. 

Температура  і  тривалість  старіння  зазвичай  зумовлю-

ють зниження міцності та підвищення твердості цього 

матеріалу.

12.

 Для  таких  важливих  виробів,  як  шини,  шланги 

високого  тиску,  привідні  паси,  використовують  воло-

конні зміцнювачі із синтетичних волокон або метале-

вого дроту. Для більшої міцності до гуми додають тка-

нини або металеві дроти (у виробництві автомобільних 

шин, пасків та ін.).

13.

 Для монтажу санітарно-технічних пристроїв за-

стосовують  здебільшого  листову  гуму  завтовшки 

3–6 мм. Із неї виготовляють прокладки для фланцевих 

з’єднань трубопроводів.

14.

 Гума  може  бути  морозостійкою,  масло-бензо-

стійкою, кислото-лугостійкою і теплостійкою. До скла-

ду  останньої,  крім  звичайних  складових,  входить  аз-

бест,  вона  здатна  зберігати  свої  властивості  при 

температурі  до  90  °С  у  повітряному  середовищі  й  до 

140 °С – у середовищі водяної пари. Для вищих темпе-

ратур (до 250 °С) застосовують гуму на кремній-органічній основі.

15.

 Ебоніт  –  високовулканізувальний  каучук  із  ве-

ликим  вмістом  сірки  (до  50  %),  темно-коричневого 

або  чорного  кольору,  хімічно  інертний,  має  високі 

електроізоляційні  властивості.  На  відміну  від  м’якої 

гуми,  ебоніт  не  має  високої  еластичності  при  звичай-

ній температурі і нагадує тверду пластмасу. Цей мате-

ріал використовують як ізоляційний в електротехніці.

16.

 Гуму широко застосовують у промисловості. Із 

неї виробляють автомобільні шини (близько 50 % ви-

робів),  взуття,  одяг,  рукавички,  труби,  ластики,  тенісні 

м‘ячі,  прокладки  клапанів  для  герметизації  трубопро-

водів та двигунів і ще багато іншого, загалом близько 

40 тисяч найменувань одиниць продукції.

Право

для

безоплатного

розміщення

підручника

в

мережі

Інтернет

має

Міністерство

освіти

і

науки

України

 http://mon.gov.ua/ 

та

Інститут

модернізації

змісту

освіти

 https://imzo.gov.ua 

Частина 1. КОНСТРУКЦІЙНІ МАТЕРІАЛИ 

24

17.

 Мікропориста  (пориста)  гума  призначена  для 

ущільнення  різноманітних  з’єднань,  із  неї  виготовля-

ють  амортизатори,  звуко-  і  термоізолювальні  про-

кладки, прокладки для тари тощо.

18.

 Для  гумових  виробів  характерні  висока  стій-

кість  до  стирання,  газо-  і  водонепроникність,  хімічна 

стійкість,  електроізоляційні  властивості  та  незначна 

питома  вага.  Гуму  застосовують  для  демпфірування, 

ущільнення  і  герметизації,  хімічного  захисту  машин, 

трубопроводів,  шлангів  для  покришок  і  камер  коліс 

тощо. 

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

1.

  Назвіть основні властивості гуми.

2.

  Яка головна перевага гуми?

3.

  Що таке процес вулканізації гуми?

4.

  Які речовини, крім каучуку, містить гума?

5.

  Що є інгредієнтами гумової суміші?

6.

  Що додають до гуми для більшої міцності?

7.

  Як називають процес нагрівання гуми з сіркою?

8.

  При якій температурі відбувається вулканізація гуми?

9.

  Які вироби виготовляють із гуми?

10.

  Яку назву має гума, в якій вміст сірки становить близько 50 %?

Право

для

безоплатного

розміщення

підручника

в

мережі

Інтернет

має

Міністерство

освіти

і

науки

України

 http://mon.gov.ua/ 

та

Інститут

модернізації

змісту

освіти

 https://imzo.gov.ua