Зашто гума стари?
Гума је популаран еластични материјал који се користи у свакодневном животу и послу због своје супериорне еластичности, отпорности на ударце и отпорности на хабање. Али гума није неуништива и временом ће прогресивно губити своју ефикасност – феномен познат као старење гуме. Овај пост ће разговарати о примарним узроцима старења гуме и понудити нека практична решења за одлагање процеса.
Дефиниција старења гуме
Старење гуме је процес којим се квалитет гуменог материјала прогресивно погоршава као резултат комбинованих механичких, хемијских и физичких стресора. Гума стари и губи своју еластичност и снагу, као и потенцијал да постане тврда, ломљива, па чак и да се разбије и ломи. Гума стари и губи своју почетну отпорност и флексибилност, што понекад онемогућава да настави да служи својој намени.
Главни фактори који доводе до старења гуме
На процес старења гуме утичу многи фактори, од којих су најважнији:
Оксидација
Један од примарних фактора за старење гуме је кисеоник. Двоструке везе молекула гуме лако пролазе кроз хемијску реакцију са атмосферским кисеоником да би се произвели производи оксидације. Структура молекулског ланца гуме је уништена овом оксидацијом, што чини материјал мање еластичним, тврђим и још склонијим пуцању. Доћи ће до значајног убрзања брзине оксидације, посебно у срединама са високим температурама.
Оксидационе перформансе:
Гумена површина постаје бела или жута
Очвршћавање материјала
Смањена еластичност
Ерозија озона
Нижа атмосфера садржи изузетно оксидирајући гас познат као озон (О₃). Више од обичног кисеоника, озон разбија молекуларне ланце гуме, изазивајући површинске пукотине када се гума растеже или деформише. Ово посебно важи за природну гуму, јер су незасићени гумени материјали подложнији разградњи озона.
Перформансе ерозије озона:
Очигледне пукотине на површини
Гумене пукотине су озбиљније када се истегну
Ултраљубичасто (УВ) зрачење
УВ зрачење има штетни ефекат на гуму који се не може занемарити. Када се гумени предмети оставе на сунцу дужи временски период, УВ зраци изазивају процес који се назива фотооксидација, која разлаже молекуле гуме и убрзава процес старења. Ултраљубичасто зрачење може довести до пуцања гуме, промене боје и губитка флексибилности.
Учинак ултраљубичастог зрачења:
Боја гуме бледи или потамни
Пукотине на површини гуме
Текстура постаје тврда
Топлотни ефекат
Процес старења гуме ће се убрзати порастом температуре. Повишене температуре узрокују да се молекули гуме брже крећу, убрзавајући хемијске процесе као што су оксидација и топлотна деградација. Гума често губи своју гипкост, брзо се стврдне и ломи се под врућим условима.
Перформансе термичког старења:
Гума се стврдњава
Ствара ситне пукотине
Еластичност је значајно смањена
Механички стрес
Структура молекулског ланца гуме варира као одговор на механичке стресоре укључујући истезање, компресију и савијање, што заузврат мења перформансе материјала. Дуготрајна напетост може изазвати опуштање напрезања или замор гуменог материјала, што на крају може довести до лома. Штавише, гума ће на крају пропасти ако се више пута истроши и подвргне трењу.
Перформансе механичког напрезања:
Носите на гуменој површини
Смањење еластичности
Повећање прелома или пукотина
Хемијска ерозија
Хемикалије у неким хемијским условима деградирају гуму, смањујући њене перформансе. На пример, гума се може брже разградити или набубрити у присуству киселина, алкалија, растварача, уља и других хемикалија, што ће смањити снагу и еластичност материјала. Прави гумени материјал се мора изабрати на основу специфичног окружења примене пошто различите врсте гуме имају различите хемијске толеранције.
Манифестације хемијског напада:
Отицање или омекшавање гумене површине
Смањење чврстоће материјала
Растварачи изазивају пуцање молекуларних ланаца
Како одложити старење гуме
Гума ће на крају природно старити, али предузимање правих корака може у великој мери смањити овај темпо и продужити век трајања гумених предмета. Ево неколико успешних техника против старења:
Употреба антиоксиданата
Антиоксиданси се могу додати док се гума производи. Блокирањем молекуларне ланчане реакције кисеоник-каучук, ове супстанце могу смањити брзину оксидације. Различити уобичајени антиоксиданси, као што су феноли и амини, могу значајно повећати век трајања гуме.
Употреба антиозонантних средстава
Гумени производи могу имати додане анти-озонанте како би зауставили ломове изазване озоном. Интерагујући са озоном, ова једињења могу да спрече озон да директно оштети молекуларне ланце гуме. Восак против озонирања се такође може користити за изолацију оштећења озона стварањем заштитног премаза на површини гуме.
Чувати даље од светлости
Гумене предмете треба држати што даље од дужег излагања сунчевој светлости због екстремне штете коју ултраљубичасто зрачење наноси гуми. Саветује се да се користе гумени материјали са карактеристикама УВ заштите или да се нанесе анти-УВ премаз на површину производа ако ће се користити напољу да би се смањио ефекат УВ зрачења.
Контрола температуре
Покушајте да гумене предмете држите на умереној температури и држите се даље од подручја са високим температурама када их користите и чувате. Саветује се одабир јединствене гуме отпорне на топлоту, укључујући силиконску гуму, флуорову гуму, итд., која може да настави добро да функционише на високим температурама, ако се гума мора користити у окружењу са високим температурама.
Смањите механички стрес
Механичко напрезање, као што је прекомерно истезање, компресија или савијање, треба минимизирати приликом уградње или коришћења гумених производа. Старење гуме ће бити убрзано прекомерним напоном. Стога се радни век гуме може продужити промишљеним дизајном и уградњом.
Избегавајте хемијску корозију
Гумени производи не би требало да долазе у директан додир са киселинама, алкалијама, растварачима или уљима. Хемијски отпорне врсте гуме, као што су флуорорубер или хлоропренска гума, треба изабрати за употребу у хемијским срединама. Стање гуме такође треба рутински пратити, а све потенцијалне изворе корозије треба одмах очистити.
Закључак
Старење гуме је вишеструки процес који је резултат интеракције неколико елемената, укључујући топлоту, механички стрес, оксидацију, ерозију озона, УВ зрачење и хемијску корозију. Гума ће природно старити с временом, али се може учинити да стари спорије и да има дужи век трајања коришћењем правих материјала, техника обраде и превентивних мера. У стварним применама, познавање и решавање разлога за старење гуме је од суштинског значаја за гарантовање трајности гумених производа током времена.