После того как поглощено достаточное количество, кусок вынимают и погружают в холодную воду, которая растрескивает прилипшую серу, так что ее можно счистить или стереть. Это дает кусок смесевого каучука, готовый к формованию и отверждению. Его можно нагреть, отформовать и вулканизировать по желанию в жидкой ванне, горячем прессе или вулканизаторе.
Заметим, что это обеспечивает добавление только серы; тальк или другое твердое вещество таким образом ввести нельзя. Добавление этих твердых веществ делает каучук более привлекательного цвета, и их использование не следует осуждать во всех случаях. Следовательно, процесс серной ванны нельзя считать совершенным.
В серной ванне процессы смешивания и отверждения можно совместить. Если жидкую серу нагреть до температуры вулканизации 284° F (140° C), тонкая полоска каучука, погруженная в нее, будет полностью вулканизирована за несколько минут. Нагревание в течение нескольких часов при более низкой температуре даст тот же результат.
Процессы в серной ванне следует считать неудовлетворительными. Трудно поверить, что на них можно положиться в отношении надежности или постоянства продукта. Сера также будет воздействовать в основном на поверхность. Тонкие куски можно обрабатывать удовлетворительно, но нельзя испытывать той же уверенности, что и при смешивании определенных количеств ингредиентов с чистым каучуком в обычной смесительной машине.
Серная ванна полезна для экспериментатора, позволяя ему выполнять собственное смешивание без дорогостоящего оборудования.
Бром, йод, хлор и азотная кислота являются вулканизаторами. Кусок листового каучука, погруженный в жидкий бром, мгновенно вулканизируется. Йод и азотная кислота также использовались в коммерческой работе.
Щелочные или щелочноземельные сульфиды можно использовать в растворе под давлением для вулканизации. При температуре вулканизации их растворы очень хорошо подойдут для тонкого листа. Таким образом использовали полисульфиды кальция.
Просто находясь в мелко измельченной сере при температуре 233° F (112° C), тонкий листовой каучук может поглотить до десяти процентов серы. Это один из процессов, особенно подходящих для работы в малом масштабе. Его можно использовать вместо процесса Паркса, который будет описан далее.
Хлорид серы — это оранжево-красная подвижная жидкость с характерным и неприятным запахом. Он кипит при 276° F (136° C). Он растворяет как серу, так и хлор, поэтому его нелегко получить в чистом виде. Если несмешанный каучук подвергнуть его воздействию, он быстро вулканизируется. При обычных температурах происходит процесс смешивания, хотя он значительно ускоряется при небольшом нагревании.
Вполне возможно, что это действие может быть полезно читателю при манипуляциях с каучуком. Тонкий лист можно вулканизировать, погрузив его в раствор этого вещества в сероуглероде с последующим небольшим нагреванием. Тонкий слой каучука, оставшийся после испарения хлороформного раствора каучука, можно таким образом вулканизировать, чтобы он стал сравнительно прочным и эластичным. Там, где тот же раствор использовался в качестве цемента или для заплатки на галошах и отделки заплатки, можно таким образом придать ему вулканизацию.
Этот процесс известен как процесс холодного отверждения Паркса.
Раствор одной части хлорида серы в сорока частях сероуглерода имеет хорошую концентрацию для быстрой работы. Тонкому изделию нужно лишь мгновение погружения. Затем его помещают в коробку или на лоток с порошком талька и нагревают примерно до 104° F (40° C). Одной минуты отверждения будет достаточно. После этого рекомендуется промыть изделия водой или слабым щелочным раствором, чтобы удалить следы кислоты.
В качестве растворителя вместо сероуглерода можно использовать нефтяную нафту. Последнее вещество имеет чрезвычайно неприятный запах, и его пары следует считать довольно вредными, особенно для тех, кто к ним не привык.
Когда этим процессом нужно вулканизировать толстые изделия, используют гораздо более разбавленный раствор. Используется пропорция в один процент или менее хлорида серы. Цель этого — позволить использовать более длительное погружение, чтобы воздействие затронуло внутреннюю часть до того, как внешние слои станут слишком насыщенными вулканизирующим материалом.
В этом кратком описании процесса отверждения Паркса можно найти подсказки для полезного метода. Этот процесс, без сомнения, является самым простым из известных для обработки каучука. Какая именно реакция происходит, неизвестно. Является ли сера или хлор действующим вулканизатором, до сих пор не определено.
Его недостаток в том, что он вызывает поверхностное воздействие, аналогичное цементации. Один из способов избежать этого — вынуть изделия из ванны с хлоридом серы и немедленно погрузить их в воду. Это предотвращает быстрое испарение растворителя, и происходит выравнивание поглощения.
ГЛАВА XII. РАСТВОРЕНИЕ КАУЧУКА.
Каучук представляет некоторые трудности при растворении. Если кусок чистого каучука, только что полученный с фабрики, поместить в горячую воду, он через некоторое время набухнет и побелеет, но не растворится. Если подобный кусок поместить в бензол, происходит похожее, но значительно усиленное действие. Кусок, если оставить его замачиваться на день или более, разбухает до огромных размеров, но растворение происходит очень слабо.
Разбухший каучук можно вынуть из бензола одним куском. Он будет демонстрировать все слои и следы первоначального куска, который, возможно, составлял не одну сотую часть его объема. Некоторые части будут представлять собой идеально прозрачное желе.
Было обнаружено, что мастицированный каучук растворяется со сравнительно небольшим трудом. Если экспериментатор поместит в фарфоровую ступку желеобразную массу, полученную, как подробно описано выше, и тщательно разотрет ее, она будет эффективно мастицирована. Это требует некоторого терпения, так как скользкий материал, кажется, ускользает от пестика. Однако в конечном итоге все будет сведено к совершенно однородной массе. Его поведение во время растирания очень своеобразно. Сначала кажется, что прогресса нет. Через некоторое время комки поддаются трению. Затем каучук начинает прилипать к пестику и ступке и начинает вытягиваться в постоянно меняющиеся паутины и нити. По мере завершения операции материал издает щелкающий, потрескивающий звук, знакомый всем работникам с каучуком. Когда работа завершена, не останется ни одного комка, и все будет представлять собой однородную пульпу.
Если использовался бензол или летучий растворитель, каучук легко удаляется из ступки шпателем или палитрным ножом. Если растворителем был скипидар, удалить последние следы будет невозможно, кроме как после длительного отстаивания или путем растворения.
Если его поместить обратно в исходный растворитель, теперь он перейдет в почти или полностью идеальный раствор. Это лучший способ мастицирования в малом масштабе. Почти невозможно мастицировать необработанный каучук в обычной ступке.
Дилеры продают специальный каучук для производства цемента и растворов. Он настолько обработан мастицированием, что растворяется с большой готовностью. Также говорят, что на некоторых фабриках для его растворения используется нагревание под давлением.
Использовалось много растворителей, и ни один из них не работает без некоторых трудностей. Бензол, каменноугольная нафта, нефтяная нафта, сероуглерод, эфир и хлороформ, скипидарное масло и каучуцин — самые известные. Нафта, наиболее подходящая для растворения, называется растворительной нафтой. Она имеет удельный вес 0,850 при 60° F (15,5° C); кипит при температуре от 240° F (115,5° C) до 250° F (121° C) и при испарении должна оставлять не более десяти процентов остатка при 320° F (160° C).
Пайен рекомендует смесь из 95 частей сероуглерода с 5 частями абсолютного спирта.
Коммерческий хлороформ часто бывает слишком нечистым, чтобы действовать как хороший растворитель. Он склонен содержать спирт, смешанный с ним в качестве консерванта, что ухудшает его эффективность.
Некоторые из этих растворов лучше подходят, чем другие, для осаждения тонких слоев путем испарения. Скипидар дает очень липкий и неудобный в обращении раствор, который сохнет очень медленно. Раствор Пайена, а также хлороформный и бензольный растворы можно назвать особенно подходящими для этой цели. Тщательную вулканизацию методом холодного отверждения можно применять к изделиям, изготовленным путем такого осаждения из испарения.
В случае всех из них требуется какая-либо форма мастицирования каучука. Простое растирание в ступке каучука, разбухшего от растворителя, является единственной практической обработкой без специального оборудования.
Когда вспоминают, что жирные масла являются разрушителями вулканизированного или невулканизированного каучука, становится очевидным, насколько важно использовать чистые растворители. Нельзя проявлять слишком большую осторожность, чтобы сохранить жидкости чистыми и свободными от таких веществ.
Можно использовать твердый углеводород. Так, парафиновый воск, из которого делают свечи, при расплавлении действует как растворитель. Полученная жидкость затвердевает при охлаждении, сохраняя почти жирный на ощупь вид.
Кипящее скипидарное масло рекомендуется некоторыми для растворения вулканизированного каучука. Утверждается, что фенилсульфид размягчает его, делая пригодным для обработки. Последнее открытие приписывают доктору Стенхаусу.
Утверждается, что раствор или пастообразная смесь одной части каучука в одиннадцати частях скипидара с половиной части горячего концентрированного раствора серы (сульфида калия) дает при испарении пленку, не липкую и не мягкую, при этом происходит своего рода вулканизация.
Очень интересно отметить, что был предложен водный раствор каучука, в котором носителем является раствор буры в воде. Хорошо известно, что это растворитель для шеллака и других смол. Его часто рекомендовали в качестве носителя для растирания туши. Тушь, изготовленная путем смешивания сажи с раствором шеллака, почти водонепроницаема. Шеллачный лак получается из простого раствора.
Эксперименты с каучуком были опубликованы в недавней отраслевой газете. Один из методов приготовления раствора следующий.
Раствор буры, насыщенный на две пятых, готовят путем добавления к двум объемам насыщенного раствора трех объемов воды. К этому добавляют раствор каучука в бензоле или другом углеводороде такой концентрации и в таком количестве, чтобы он содержал от трех с половиной до четырех с половиной процентов каучука по отношению к раствору буры. Его энергично встряхивают и нагревают до 120°-140° F (49°-60° C), и перемешивание, не слишком сильное, продолжают до тех пор, пока он не остынет. Каучук из Сеары или Мадагаскара подходит лучше всего; Пара не так хороша для этой формулы. Это можно назвать непрямым или эмульсионным методом.
Для прямого растворения к трем объемам насыщенного раствора буры можно добавить от двух до трех объемов воды. Каучук добавляют в виде чрезвычайно тонкой стружки, и раствор нагревают. Для слабых растворов точка кипения не обязательно должна быть достигнута. Для крепких растворов нагревание следует проводить под давлением, чтобы довести давление до одной-трех атмосфер.
Такие растворы могут содержать до восьми процентов каучука. Смесь склонна коагулировать или желатинизироваться в самый неподходящий момент, но она может быть полезна в качестве носителя или водоотталкивающего агента. Она заслуживает дальнейшего исследования, которое, как следует надеяться, будет должным образом проведено.
Большая осторожность необходима при работе с нафтой, бензолом, сероуглеродом и подобными жидкостями. Их пары выделяются при обычных температурах и могут перемещаться на некоторое расстояние к лампе или огню, воспламениться и перенести пламя обратно к сосуду. Их пары также являются анестетиками, и их следует избегать в плане вдыхания.
ГЛАВА XIII. ЭБОНИТ, ВУЛКАНИТ И ГУТТАПЕРЧА.
Эбонит и вулканит. — Эти два хорошо известных вещества представляют собой каучук, в котором процесс вулканизации был интенсифицирован. При смешивании добавляют от двадцати пяти до пятидесяти процентов серы, а отверждение продлевают до нескольких часов. Иногда рекомендуется температура 275° F (135° C) в течение шести-десяти часов, но обычно можно использовать более короткий период при обычной температуре 284° F (140° C).
Смесевой лист изготавливается и широко продается для использования стоматологами. Он мягкий, гибкий и очень легко формуется. С ним обращаются как с обычным смесевым листом во всех отношениях, за исключением того, что вместо светлого талька рекомендуется использовать графит, нанесенный кистью на слегка смазанную маслом поверхность формы, чтобы предотвратить прилипание. Воск, если он доступен, лучше, чем масло.
Иногда образцы собирают по частям. Примерно за час до полной вулканизации на четвертой стадии можно добавить новый материал, и он прикрепится к старому. Стадии вулканизации, таким образом, приведены Боласом.
«Во время отверждения эбонита можно проследить несколько отчетливых стадий или шагов; и я хочу обратить ваше внимание на некоторые образцы, иллюстрирующие эти различные стадии.
«Здесь, во-первых, простая смесь серы и каучука, почти белая и способная стать совершенно пластичной или мягкой при применении умеренного тепла.
«Второй образец иллюстрирует действие очень умеренной степени нагрева на смесевой материал, этот конкретный образец был нагрет до 128 градусов Цельсия в течение двадцати минут. Он, как видите, несколько потемнел и потерял немного своей первоначальной мягкости; в то время как степень нагрева, которая сделала бы исходную смесь пластичной, как замазка, не производит на него большого впечатления.
«Третий образец иллюстрирует эффект более длительного нагревания, этот образец был нагрет в течение часа до 135 градусов Цельсия. Он имеет оливково-зеленый цвет и приобрел определенную степень эластичности, напоминающую эластичность вулканизированного каучука довольно низкого качества.
«Четвертая стадия отверждения проиллюстрирована этим образцом, который, как вы видите, коричневый и довольно твердый. Эбонит в этом состоянии полностью отказывается становиться пластичным от нагрева, и температуры 150 градусов, поддерживаемой в течение получаса или менее, было бы достаточно, чтобы довести его до пятой стадии, или стадии готового эбонита.
«Пятая стадия, или стадия правильно отвержденного эбонита, — это цель, к которой нужно стремиться при производстве материала. Не должно быть мест, где отверждение несовершенно, — своего рода дефект, который может возникнуть при вулканизации изделий необычной толщины, и ни одна часть эбонита не должна быть губчатой или ячеистой из-за пузырьков воздуха.
«Шестое, или губчатое состояние, обычно является результатом перегрева, когда в материале образуются пузырьки газа, превращая его в своего рода пористую, похожую на шлак массу.
«Сейчас будет передан образец, который иллюстрирует третью, четвертую, пятую и шестую стадии, как уже описано. Рассматриваемый образец был отвержден на горячей плите, которая, вероятно, была нагрета до 160 или 170 градусов Цельсия; и вы сможете проследить все градации в операции отверждения, от первого схватывания пластичного материала до разрушения эбонита из-за перегрева».
Цемент для соединения кусков частично отвержденного материала можно приготовить путем растирания необработанных обрезков с бензолом.
При температуре кипящей воды эбонит можно согнуть до определенной степени, и этот изгиб он сохраняет при охлаждении. В теплом состоянии на нем можно сделать оттиск монеты или рельефного штампа под сильным давлением, который он сохранит. При нагревании изображение исчезает. Если перед нагреванием поверхность сострогать и кусок нагреть, изображение, бывшее ранее в углублении, расширится в рельеф.
По точному процессу изготовления каучуковых штампов можно изготовить отличные стереотипные пластины из эбонита.
Его можно точить на высокой скорости на токарном станке и полировать мелкой наждачной бумагой 000, а затем тканевым кругом с крокусом и т. д. с водой или маслом. Промокательная бумага, пропитанная вышеуказанным или трепелом, отлично подходит для полировки небольших поверхностей вручную.
Эбонит — хороший соединительный материал между более мягким каучуком и железом, при этом все вулканизируется вместе; железо должно быть хорошо зачищено или нарезано на выступы, похожие на рашпиль или напильник.
Эбонит — это, собственно, название черного твердого каучука, а вулканит — цветных продуктов, таких как те, что используются стоматологами и другими.
ГУТТАПЕРЧА.
Гуттаперчу получают путем коагуляции из сока или живицы нескольких деревьев, среди прочих Isonandra gutta, с Борнео и из Ост-Индского архипелага. Продукт гуттаперча идентичен по составу с каучуком. Она твердая при всех обычных температурах.
Ее производство включает очистку и мастицирование. Она гораздо более податлива к обработке, чем каучук. На фабриках с ней смешивают много материалов в качестве примесей или иных добавок.
Она более полезна в виде листов. Они при нагревании до 122° F (50° C) становятся податливыми и могут быть отформованы давлением до любой степени. При температуре кипящей воды она становится пастообразной и клейкой, а при 266° F (130° C) она настолько мягкая, что ее можно считать расплавленной.
Это восхитительный формовочный материал. Стереотипы и другие рельефные или углубленные изображения можно создавать, прессуя ее в нагретом состоянии. Они часто являются абсолютно идеальными репродукциями оригинала.
Посуда для фотографических целей и т. п. легко изготавливается из листового материала. При легком нагревании он становится податливым, а более высокая температура делает поверхности способными к склеиванию под давлением.
Трубки можно изготавливать методом выдавливания, используемым для каучука. Провода покрываются им аналогичным образом.
У него есть несколько недостатков. Он недолговечен при воздействии воздуха, что влечет за собой изменения температуры. Он также слишком легко размягчается от тепла, поэтому, разумеется, в сосуд из гуттаперчи нельзя наливать горячую жидкость. К нему можно применить процесс холодной вулканизации Паркса, что делает его более устойчивым к воздействию тепла. Это достигается путем кратковременного погружения и последующей сушки. После нескольких повторений время погружения увеличивается, и в конечном итоге его оставляют погруженным на некоторое время. Если оставить его погруженным сразу, он растворится.