Mi is az a vulkanizálás?

A vulkanizálás mint fizikai kémiai folyamat azt a folyamatot jelenti, amelynek során a kaucsuk láncmolekulái között keresztkötések jönnek létre.

A vulkanizálás mint gumigyártási művelet azt a műveletet jelenti, melynek során a vulkanizálóberendezésben a megfelelő idő alatt a megfelelő hőmérséklet hatására a nyers termékből vulkanizált termék lesz.

A vulkanizáció eredményeképpen a képlékeny gumikeverékből rugalmas gumi lesz. Az anyag térhálósodik, ami megakadályozza, hogy erő hatására a szomszédos láncok elhagyják egymást. Az erő megszűntekor az elmozdult molekulaszegmensek „visszaugranak” eredeti helyükre.

A legnagyobb tömegben használt alapanyagokkal a kémiai reakció sebessége a nagy aktiválási energia miatt 100 °C alatt nagyon kicsi. Ezért a vulkanizálás lényege az, hogy a megfelelő alakú nyers félkészterméket magas hőmérsékleten tartsuk addig, amíg a térhálósodás le nem zajlik. Az időre két okból van szükség. Az egyik ok az, hogy a szerves kémiai reakciók lejátszódásához idő kell (a szervetlen reakciók általában pillanatszerűen zajlanak le). A másik ok az, hogy mivel a gumi (és a gumikeverék) rossz hővezető, ezért lassan melegszik fel (lassan is hűl le); különösen a vastagfalú gumitermékek vulkanizálása tart sokáig. A vulkanizálást le lehetne rövidíteni magasabb hőmérséklet alkalmazásával, de akkor felgyorsulnának más, nemkívánatos kémiai reakciók is (például molekulatöredezés, láncelágazások, ciklizálódás stb.), melyek tönkretennék a gumiterméket.

A vulkanizáció exoterm folyamat, de – mivel a kettős kötéseknek csak mintegy 2%-a vesz részt a reakcióban – az így felszabaduló hő mennyisége elhanyagolható ahhoz képest, amit a fűtéssel befektetünk.

Nem mindig van lehetőség közönséges vulkanizálóanyagok és közönséges vulkanizálási hőmérséklet alkalmazására. Ahhoz például, hogy útközben meg tudjunk javítani egy kilyukadt gumiabroncsot, nagyon kényelmes a „folyékony”, alacsony hőmérsékleten vulkanizáló javító keverék használata, akkor is, ha drágább. Vannak olyan gyorsítók, amelyekkel már alacsony hőmérsékleten beindul a vulkanizáció; itt külön kihívás az, hogy a gyártás során a keverék ne melegedjen fel, vagy a vulkanizálás hatóanyagainak hozzáadása és a késztermék elkészülte között elég rövid idő teljen el.

A művelet alatt gyakran a megfelelő alakú vulkanizálószerszámban, gyakran nyomás alatt tartják a félkészterméket. Ilyen például a teherabroncs, amelyet vulkanizálóformában vulkanizálnak 150 °C körül 1,5-2 MPa körüli nyomáson. Járművek ablaktömítő szalagjai viszont vulkanizálhatók nyomás nélkül is 190 °C-os sóolvadékban.