वल्केनाइजेशन और वल्केनाइज्ड रबर क्या है?

वल्केनाइज्ड रबर पारंपरिक रबर की तुलना में अधिक मजबूत होता है। यह अधिक दबाव और तनाव का सामना कर सकता है और बहुत अधिक लोचदार है, यही कारण है कि कई निर्माता अपने व्यवसायों में वल्केनाइज्ड रबर का उपयोग करना पसंद करते हैं। वल्केनाइज्ड रबर की बढ़ी हुई ताकत और लोच इसे बिना विकृत या विकृत हुए बहुत अधिक हद तक खींचने की अनुमति देती है। वल्कनीकरण का अर्थ यह भी है कि रबर को घर्षण या स्क्रैपिंग के कारण होने वाली अन्य क्षति से बेहतर ढंग से संरक्षित किया जाता है।

लेकिन वास्तव में वल्कनीकरण क्या है और यह कैसे काम करता है? इस लेख में, हम वल्कनीकरण और वल्कनीकृत रबर के इतिहास और उपयोग को अधिक विस्तार से देखेंगे।

वल्कनीकरण क्या है?

रबर दो प्रकार के होते हैं: प्राकृतिक और सिंथेटिक रबर। प्राकृतिक रबर थोड़ा मजबूत होता है और इसमें गंध कम होती है, जबकि सिंथेटिक रबर गर्मी और उम्र के प्रति अधिक प्रतिरोधी होता है। सिंथेटिक रबर का उपयोग उन लोगों के उत्पादों में भी किया जाता है जिन्हें प्राकृतिक रबर में पाए जाने वाले प्रोटीन से एलर्जी होती है। आज संयुक्त राज्य अमेरिका में उपयोग किया जाने वाला 70% रबर सिंथेटिक है, लेकिन दुनिया भर में दोनों प्रकार का आमतौर पर उपयोग किया जाता है।

प्राकृतिक रबर पॉलीआइसोप्रीन अणुओं से बना होता है। यह रबर उत्पादक पौधों की कोशिकाओं या लेटेक्स नलिकाओं से प्राप्त होता है। जबकि दो सौ से अधिक पौधे लेटेक्स का उत्पादन करने में सक्षम हैं, अधिकांश प्राकृतिक रबर रबर के पेड़ (हेविया ब्रासिलिएन्सिस) से आता है।

सिंथेटिक रबर पेट्रोलियम सह-उत्पादों से उत्पादित कृत्रिम पॉलिमर हैं। जमा हुआ प्राकृतिक और सिंथेटिक रबर अपनी प्रारंभिक अवस्था में बहुत उपयोगी नहीं होते हैं। यह बहुत कम तन्य शक्ति और लोच के साथ चिपचिपा, थर्माप्लास्टिक और नरम है, यही कारण है कि इसका उपयोग करने से पहले इसे वल्कनीकरण जैसी प्रक्रियाओं से गुजरना पड़ता है। प्राकृतिक और अधिकांश प्रकार के सिंथेटिक रबर को उनके गुणों में सुधार करने और उन्हें उपयोग के लिए पर्याप्त कठोर और दृढ़ बनाने के लिए वल्कनीकृत किया जा सकता है। वल्कनीकरण प्रक्रिया में रबर की लोच और मजबूती को बेहतर बनाने के लिए उसे सल्फर के साथ जोड़ना और गर्म करना शामिल है।

पॉलीआइसोप्रीन (प्राकृतिक रबर) और स्टाइरीन-ब्यूटाडीन रबर (एसबीआर) ऐसे पॉलिमर हैं जो सबसे अधिक बार वल्कनीकृत होते हैं। इन रबर का उपयोग अक्सर वाहन के टायर बनाने के लिए किया जाता है।

वल्कनीकरण तकनीक अलग-अलग हो सकती हैं, लेकिन उनमें आम तौर पर एक क्रॉस-लिंक्ड आणविक नेटवर्क बनाने के लिए एक एक्टिवेटर, एक्सेलेरेटर और रिटार्डर के साथ 5-30% सल्फर या अन्य एजेंट (क्रॉस-लिंकिंग प्रतिक्रिया प्राप्त करने के लिए) के साथ क्रूड रबर या अन्य इलास्टोमेरिक सामग्री को मिलाना शामिल होता है। .

अकेले सल्फर का उपयोग करके वल्कनीकरण बहुत धीमा है और इससे ऑक्सीडेटिव क्षरण हो सकता है, जिसके परिणामस्वरूप खराब यांत्रिक गुण हो सकते हैं। यही कारण है कि त्वरक जोड़े जाते हैं ताकि वल्कनीकरण कम तापमान पर और अधिक दक्षता के साथ हो सके। (इससे आवश्यक सल्फर की मात्रा भी कम हो जाती है, जिससे वल्केनाइज्ड रबर की उम्र बढ़ने के गुणों में सुधार होता है)।

आम तौर पर उपयोग किए जाने वाले एडिटिव्स में जिंक ऑक्साइड (एक्टिवेटर्स), गुआनिडाइन्स, थियाज़ोल्स, ज़ैंथेट्स, थियुराम्स (एक्सेलेरेटर्स), एसिटिक एसिड, कैल्शियम क्लोराइड (कोगुलेंट्स), एमाइन, फेनोलिक्स और फ़ॉस्फाइट्स (एंटी-ऑक्सीडेंट्स), कलर पिगमेंट, तेल और एंटी-फोमिंग शामिल हैं। एजेंट.

रबर को ढालते या आकार देते समय दरारें बनने से रोकने के लिए मिश्रण चरणों के दौरान सक्रिय वल्कनीकरण से बचना चाहिए।

वल्कनीकरण प्रक्रिया के पीछे का विज्ञान

वल्कनीकरण ने रबर के उत्पादन के तरीके और इसे लगाने के तरीके में क्रांति ला दी। वल्कनीकरण की खोज से पहले, प्राकृतिक रबर को लचीला बनाने के लिए इसे एसिड और गर्मी का उपयोग करके जमाया जाता था। उच्च तापमान पर, रबर चिपचिपा हो जाएगा और पिघलना शुरू हो जाएगा। हालाँकि, जब तापमान बहुत कम होता, तो यह जल्दी ही भंगुर हो जाता। इन विधियों का उपयोग करके औद्योगिक सेटिंग में रबर का उपयोग करना महंगा और अव्यावहारिक था।

तो, रबर को वल्कनीकृत कैसे किया जाता है? पेड़ों से प्राप्त प्राकृतिक लेटेक्स रस में आइसोप्रीन अणु होते हैं। जैसे ही लेटेक्स सूखता है, अणु करीब आते हैं और आसन्न अणुओं के कार्बन डबल बॉन्ड पर हमला करते हैं। दोहरा बंधन टूट जाता है, और इलेक्ट्रॉन आइसोप्रीन अणुओं को एक साथ जोड़ने के लिए सुधार करते हैं, जिससे वे मोनोमर्स में बदल जाते हैं। यह प्रक्रिया तब तक जारी रहती है जब तक कि कई आइसोप्रीन अणु जुड़कर मोनोमर्स (पॉलिमर) की लंबी श्रृंखला या श्रृंखला नहीं बना लेते।

आइसोप्रीन की मोनोमर श्रृंखलाओं के समुच्चय को पॉलीआइसोप्रीन कहा जाता है, जो इलेक्ट्रोस्टैटिक बांड बनाकर एक साथ चिपक जाता है। यह खींचे जाने पर धागों को एक-दूसरे के सापेक्ष गति करने देता है, और आराम मिलने पर अपनी मूल स्थिति में लौट आता है, जिससे रबर को प्राकृतिक लोच की डिग्री मिलती है।

सल्फर और सही तापमान और दबाव जोड़ने से, सल्फर परमाणु आइसोप्रीन स्ट्रैंड के भीतर कार्बन परमाणुओं के दोहरे बंधन पर हमला करते हैं और उन्हें बांध देते हैं। सल्फर परमाणु भी आपस में जुड़ते हैं और फिर आइसोप्रीन के विभिन्न धागों को एक साथ जोड़ते हैं। इसे अपनी स्थायी स्थिति में क्रॉस-लिंकिंग के रूप में जाना जाता है।

क्रॉसलिंकिंग वह प्रतिक्रिया तंत्र है जो वल्केनाइज्ड रबर को उसकी तन्य शक्ति प्रदान करता है। सबसे सरल शब्दों में, क्रॉस-लिंकिंग एक रासायनिक प्रक्रिया है जिसके तहत पॉलिमर श्रृंखलाएं एक साथ जुड़ी होती हैं। इसकी तुलना कच्ची स्पेगेटी के एक कटोरे से की जा सकती है। कटोरे से प्रत्येक कतरा निकालना बहुत आसान है, लेकिन एक बार जब यह पक जाता है और सूख जाता है, तो वे एक साथ चिपक जाते हैं और उन्हें अलग करना कठिन होता है।

पॉलिमर चेन जिन्हें क्रॉस-लिंक नहीं किया गया है वे स्वतंत्र रूप से घूमती हैं, जबकि क्रॉस-लिंक्ड चेन में हीटिंग या खींचने के कारण होने वाले तनाव के तहत बहने की संभावना बहुत कम होती है। वे अधिक विलायक प्रतिरोधी भी हैं और उनका उपयोग कठिन कोटिंग्स या बाइंडिंग अनुप्रयोगों के लिए किया जा सकता है।

क्रॉसलिंकिंग एक जाल जैसी संरचना बनाती है जो रबर को अधिक स्थिर लोच प्रदान करती है, और एक बार यह बन जाने के बाद, इसे आसानी से तोड़ा नहीं जा सकता है। रबर रसायन विज्ञान में परिवर्तन की इस स्थायी प्रकृति को थर्मोसेट कहा जाता है।

वल्कनीकरण के तीन चरण हैं, अर्थात् प्रेरण, क्रॉस-लिंकिंग और इष्टतम स्थिति:

• प्रेरण (या झुलसा) चरण के दौरान, धीमी क्रॉस-लिंकिंग प्रतिक्रिया 180°F और 230°F के बीच के तापमान पर शुरू होती है। मोल्डेड रबर को आमतौर पर गर्म करने से पहले आकार दिया जाता है, क्योंकि क्रॉस-लिंकिंग से आपके रबर को आकार देना असंभव हो जाता है;
• क्रॉस-लिंकिंग या इलाज चरण के दौरान, स्थायी क्रॉस-लिंक बनते हैं। वल्कनीकरण को तेज करने के लिए मिश्रण को 250-400ºF तक गर्म किया जाता है जिसके परिणामस्वरूप तेजी से क्रॉस-लिंकिंग होती है।
• अपनी इष्टतम स्थिति में, वल्केनाइज्ड रबर तनाव के तहत दस विरूपण चक्रों के बाद अपनी मूल लंबाई में वापस आ सकता है। यदि इलाज की प्रक्रिया इष्टतम स्थिति से आगे भी जारी रहती है, तो इसे ओवरक्यूरिंग के रूप में जाना जाता है। इलाज या ओवरक्योर की अंतिम इष्टतम स्थिति का मतलब है कि रबर यौगिकों के सभी गुण तब तक बन रहे हैं जब तक यह लोचदार व्यवहार तक नहीं पहुंच जाता।

बनने वाले क्रॉस-लिंक वल्केनाइजिंग एजेंट की मात्रा, प्रतिक्रिया समय, तापमान और रबर की प्रकृति पर निर्भर करते हैं।

रबर वल्कनीकरण का आविष्कार किसने किया?

मनुष्य हजारों वर्षों से रबर का उपयोग कर रहा है। प्राचीन ओल्मेक्स रबर विज्ञान के शुरुआती अभ्यासकर्ता थे, जिन्होंने बेल के रस और उबले हुए रबर के रस को मिलाकर अपना स्वयं का वल्केनाइज्ड रबर बनाया था। इसका उपयोग वॉटरप्रूफिंग के लिए किया गया था और निश्चित रूप से, यह बास्केटबॉल का प्रारंभिक रूप था!

1820 के दशक में, चार्ल्स मैकिंटोश नामक एक रसायनज्ञ ने इस प्रक्रिया को परिष्कृत करने के लिए एक आविष्कारक थॉमस हैनकॉक के साथ मिलकर काम किया। उन्होंने प्राकृतिक रबर को बेंजीन में घोल दिया और इसे गर्म करके रबर शीटिंग और वाटरप्रूफ कपड़े का उत्पादन किया। बाद के वर्षों में इस प्रक्रिया में सल्फर मिलाया गया।

हालाँकि, जैसा कि हम जानते हैं आधुनिक वल्कनीकरण का श्रेय चार्ल्स गुडइयर को दिया जा सकता है। एक जनरल स्टोर में लाइफ जैकेट देखने के बाद गुडइयर रबर के प्रति जुनूनी हो गया। गुडइयर ने अपना सारा समय और संसाधन रबर में निवेश किया। एक दिन, उसने गलती से रबर और गोंद का मिश्रण गर्म स्टोव पर गिरा दिया, जहां वह "चमड़े की तरह जल गया" और कठोर हो गया। उनका मानना था कि प्रक्रिया को सही समय पर रोकने से रबर अधिक चिपकने वाला और स्थिर हो जाएगा। गुडइयर ने रबर का "इलाज" करना शुरू किया और थॉमस हैनकॉक को नमूने भेजे। हैनकॉक ने सतह पर सल्फर देखा और अपने रबर प्रसंस्करण में सल्फर मिलाना शुरू कर दिया।

हैनकॉक द्वारा यूके पेटेंट में उसे पछाड़ने के कुछ सप्ताह बाद गुडइयर ने वल्कनीकरण के लिए अमेरिकी पेटेंट प्राप्त किया। वल्कनीकरण शब्द हैनकॉक के एक मित्र से आया है, जो आग के रोमन देवता, वल्कन का उल्लेख करता है।

गुडइयर की खोज ने एक औद्योगिक क्रांति ला दी, लेकिन दुख की बात है कि उनकी दृढ़ता काम नहीं आई और 200,000 डॉलर से अधिक का कर्ज लेने के कारण उनकी मृत्यु हो गई। उद्योग में उनके महत्वपूर्ण योगदान को स्वीकार करने के लिए बाद में प्रसिद्ध गुडइयर टायर कंपनी का नाम उनके नाम पर रखा गया।

जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, वल्कनीकरण प्रक्रिया के दौरान अकेले सल्फर का उपयोग करना बहुत प्रभावी, तेज या किफायती नहीं है, यही कारण है कि रबर का व्यापक रूप से उपयोग नहीं किया गया था जब तक कि एक अमेरिकी रसायनज्ञ जॉर्ज ओन्सलेगर ने यह पता नहीं लगाया कि वल्कनीकरण प्रक्रिया में त्वरक जोड़ने से इलाज की प्रक्रिया में सुधार हुआ है। 1912. उनके द्वारा आविष्कार की गई वल्कनीकरण विधि आज भी बड़े पैमाने पर उपयोग की जाती है।

वल्केनाइज्ड रबर के उपयोग और लाभ क्या हैं?

वल्कनीकरण से लोच, कठोरता, आंसू शक्ति और कार्बनिक सॉल्वैंट्स और घर्षण के प्रतिरोध में सुधार होता है। यह उत्कृष्ट लचीलापन, कम जल अवशोषण और ऑक्सीकरण प्रतिरोध भी प्रदान करता है और एक उत्कृष्ट विद्युत इन्सुलेटर बनाता है।

यदि प्राकृतिक रबर को सही तरीके से वल्कनीकृत किया जाता है, तो यह आणविक स्तर पर मौजूद कमजोरियों के बिना अपने लाभों को बरकरार रखता है और बढ़ाता है। वल्कनीकरण के बाद, नव निर्मित पॉलिमर श्रृंखलाएं रबर को मजबूत करती हैं; यह सिकुड़ जाता है और सख्त हो जाता है। यह वल्केनाइज्ड रबर को क्षति या विरूपण के प्रति बहुत कम संवेदनशील बनाता है और इसे बढ़ी हुई तन्य शक्ति प्रदान करता है।

यह स्थायित्व कई उत्पादों में उपयोग के लिए एक बेहतरीन सामग्री बनाता है जहां कठिन गतिविधियों के दौरान स्थायित्व और पानी प्रतिरोध अत्यंत महत्वपूर्ण है (जैसे कि स्पोर्ट्स घड़ी की पट्टियाँ या रबर जूते के तलवे)। वल्केनाइज्ड रबर का सबसे आम उपयोग टायरों में होता है। अधिक मजबूती के लिए अक्सर टायरों को कार्बन ब्लैक से मजबूत किया जाता है। दुनिया भर में वार्षिक आधार पर एक अरब से अधिक टायरों का निर्माण किया जाता है।

वल्केनाइज्ड रबर का उपयोग रबर की नली, जूते के तलवे, इन्सुलेशन, कंपन डैम्पर, इरेज़र, शॉक अवशोषक, बच्चों के खिलौने, कन्वेयर बेल्ट, रबर-लाइन वाले टैंक और बहुत कुछ बनाने के लिए भी किया जाता है।

क्या वल्केनाइज्ड रबर पर्यावरण के अनुकूल है?

वल्केनाइज्ड रबर प्राकृतिक रबर की तुलना में अधिक सख्त होता है और इसके विघटित होने की संभावना कम होती है, लेकिन इस बात के सबूत हैं कि वल्केनाइज्ड रबर गर्म खाद के डिब्बे में बायोडिग्रेड हो जाएगा। वल्कनीकरण का लाभ यह है कि रबर उत्पादों को आसानी से नवीनीकृत या पुन: उपयोग किया जा सकता है क्योंकि यह बहुत टिकाऊ होता है। पुराने रबर टायरों को डामर, लैंडस्केपिंग मल्च, टर्फ इन्फिल या पशुधन मैट के रूप में दोबारा इस्तेमाल किया जा सकता है। इसे यौगिकों में भी जोड़ा जा सकता है।

निष्कर्ष

वल्कनीकरण लागत प्रभावी तरीके से मजबूत, सख्त और लंबे समय तक चलने वाले रबर उत्पाद बनाता है। हैनकॉक और गुडइयर जैसे आविष्कारकों के लिए धन्यवाद, वल्केनाइज्ड रबर एक किफायती और सुलभ उत्पाद बन गया है जिसे साल-दर-साल इस्तेमाल और पुन: उपयोग किया जा सकता है।

ग्लोबल ओ-रिंग पर वल्कनीकरण

ग्लोबल ओ-रिंग में इन-हाउस वल्केनाइजिंग क्षमताएं हैं। हम नियमित रूप से कॉर्ड स्टॉक को जोड़कर कस्टम ओ-रिंग्स बनाते हैं। हम उन्हें क्रॉस-लिंक करने के लिए गर्मी का उपयोग करके ओ-रिंग्स में रबर कॉर्ड स्टॉक का एक वल्केनाइज्ड स्प्लिस प्रदान करते हैं, जिससे एक अतिरिक्त मजबूत जोड़ बनता है।

यदि आपको एक निर्माता या वितरक के रूप में सीलिंग उत्पादों की आवश्यकता है, तो दायित्व-मुक्त कोटेशन का अनुरोध करने के लिए या हमारे किसी जानकार और मैत्रीपूर्ण स्टाफ सदस्य के साथ अपने विकल्पों पर चर्चा करने के लिए हमसे संपर्क करें ।