Каучук — подобно множеству разного рода смол, эфирных масел и пр. — есть продукт жизнедеятельности растительного организма. По Шлейдену, он встречается у всех растений, дающих млечный сок, хотя иногда в столь ничтожном количестве, что не может быть и речи о его эксплуатации. При разрезывании млечного сосуда из него вытекает молочная жидкость, в которой рассеяны мельчайшие капельки К., наподобие капель масла в обыкновенном молоке. При долгом отстаивании капли поднимаются на поверхность, и, если сок богат К., образуется слой, похожий на сливки. При сгущении сока получается сырой К. в том виде, в котором он существует в продаже. В предлагаемой статье сообщаются сведения: 1) о составе млечного сока, 2) о способах добывания этого сока и выделения из него самого К., 3) о физических свойствах К., 4) о химических его свойствах, 5) об истории его введения в практику, 6) о предварительной обработке К., 7) о вулканизации его и свойствах вулканизированного К., 8) о приготовлении каучуковых изделий, 9) об эбоните и 10) о приемах исследования К.; о растениях, богатых К., см. Каучуковые деревья.
1) Состав млечного сока — различен не только для разных растительных пород, но даже и для одного и того же растения он меняется в зависимости от того, откуда он взят. Так, Адриани для одного экземпляра Ficus elastica выс. 2,7 м нашел, что сок, взятый на самом верху, заключал около 17,7% твердого вещества; немного ниже — 20,98%, а на высоте 30 см от земли 25,1%. Состав сока из верхушки был найден следующим:
Воды |
82,30% |
Каучука |
9,57% |
Смолы, раствор. в спирту и нераствор. в эфире |
1,58% |
Магнезиальных солей органических кислот |
0,36% |
Веществ, раствор. в воде, ближе не определенных |
2,18% |
Калийных и натриевых солей |
следы |
Фарадей произвел анализ одного сока, полученного из Америки: удельный вес его был 1,0117; сверху он был покрыт пленкой и имел слегка кислую реакцию. Состав его:
Воды |
56,37% |
Чистого каучука |
31,70% |
Белка |
1,90% |
Веществ, раствор. в воде |
2,90% |
Горьких азотистых веществ |
7,10% |
Воскообразного вещества |
0,17% |
Относительно белка в млечном соке мнения расходятся: одни признают его существование, другие отрицают.
2) Способы получения каучукового сока и выделения из него К. довольно разнообразны. Так как в продаже главнейшим образом отличают три сорта К.: американский, ост-индский и африканский, то мы и рассмотрим вкратце способ добывания каждого из них. В Америке, в бассейне Амазонской р., это производится таким образом. К. добывается исключительно из Hevea. Это стройное дерево, достигающее иногда 16—24 м высоты и до 0,75 м в диаметре, растет в сырых нездоровых местностях, богатых лихорадками. Оно отличается большою мягкостью и не годится на поделки. Сбор К. начинается с наступлением сухого времени года и продолжается до начала дождливого сезона. Выбрав подходящее место в лесу, промышленник ставит там свой шалаш и прежде всего прокладывает дорожки между намеченными им деревьями. Добывание сока начинается с самого раннего утра, лишь только является возможность ориентироваться в лесной чаще. Лицо, занимающееся этой операцией, имеет при себе маленький топорик и плетеную корзинку с запасом мягкой глины и множеством небольших жестяных или глиняных сосудов, в которые собирается сок. Подойдя к дереву, он топором рассекает на нем кору на высоте своего роста и тотчас прикрепляет к дереву под нарезом свой сосуд при помощи мягкой глины, принесенной для этой цели. На 10—12 см дальше, но на той же высоте он делает другой надрез, затем третий и т. д., пока не получит целого ряда надрезов вокруг всего дерева: под каждым укрепляется приемник для сока. Покончив эту операцию, он переходит к следующему дереву, с которым проделывает то же самое и так далее, пока не обойдет всех намеченных им деревьев. Из разреза сок вытекает только в течение нескольких часов, пока вследствие испарения воды рана не затянется К. К этому времени рабочий вновь обходит свои деревья и сливает содержимое каждого сосуда в один общий чан. Количество сока, собираемого с одного дерева в сутки, крайне разнообразно (от 40 до 150 гр.). На следующий день или через день промышленник производит ту же операцию с теми же деревьями, делая надрезы на 15—20 см ниже предыдущих. Так он поступает до тех пор, пока не дойдет до земли; тогда, если дерево дает обильный сок, он возвращается к исходному положению и делает надрезы между двумя первыми рядами и т. д. Обыкновенно первые два ряда надрезов не дают много хорошего сока (он более водянист); но в нижних рядах он лучшего качества и все улучшается по мере понижения надрезов. В других местностях, напр. в бассейне р. Ориноко, эта операция ведется несколько иначе. Прежде всего тщательно очищают кору выбранного дерева и обвязывают его толстой лианой на некотором расстоянии от земли, при этом лиане дают уклон в одну сторону. Потом осторожно в коре вырезают ножом над лианой канавку (для уничтожения острого угла между деревом и лианой, куда бы мог затекать сок) и тщательно смазывают все глиной, чтобы получить совершенно гладкий желобок. Подготовив таким образом дерево, делают на нем косые надрезы; выделяющийся сок по желобку стекает в приготовленный сосуд. Сгущение сока производится следующим образом. Разводят огонь под печкой, имеющей вид бездонного горшка, верхушка которого переходит в небольшую трубку с отверстием около 2 дюймов в диам. Через это отверстие бросают в огонь смолистые ветки и плоды, пока не наполнят всей печки почти доверху. Тогда начинает выбиваться из нее густой ароматический дым. Над отверстием печки устанавливают на вбитых в землю козлах особую лопаточку эллиптической формы шириною в 7—10 см и снабженную двумя ручками, из которых одна лежит на козлах, а другая в руках рабочего. Лопатка предварительно смазана легким слоем глины. Сосуд с соком стоит на земле рядом с рабочим. Особым ковшом он черпает этот сок и льет тонкой струей на свою лопаточку, стараясь распределить его совершенно ровным слоем, чего он достигает медленным или быстрым наклонением лопаточки; последняя все время вращается в нагретом дыму. При этом происходит испарение воды, и, кроме того, выделившийся К. хорошо пропитывается разного рода антисептиками (фенолом, крезолом и пр.), находящимися в таком дыму, что имеет большое значение для сохранения К. Так накладывается слой за слоем. На сгущение одного литра требуется не менее ½ часа. Рабочий обращает особенное внимание, чтобы огонь был совершенно ровный и достаточной силы, чтобы молоко не было покрыто пеной, от чего слои получаются ноздреватыми; кроме того, он смотрит, чтобы из молока были удалены листья, щепки и пр., которые могли попасть в него. Осадок на дне чана, менее чистый, перерабатывается отдельно вместе с соком, сгустившимся прямо на дереве, и дает К. низшего качества. Эта операция повторяется изо дня в день. Когда слой К. достигнет известной толщины, его разрезают, снимают с лопаточки и оставляют досушиваться в тени. Еще свежий, он светло-желтого цвета, потом постепенно темнеет, и только после 8 месяцев он высыхает совершенно, при чем теряет в весе, по некоторым данным, около 35% сравнительно с тем, что он весил непосредственно после копчения. Иногда сок сгущается на глиняных формах и пр. Так получается лучший сорт, называемый Пара К. (от имени провинции Para). Не обходится здесь и без фальсификации: чтобы сделать свой товар тяжелее, промышленник прибавляет туда всякой всячины: песок, щебень, куски дерева, даже оставляет иногда там свою лопаточку, обрезав ее ручки; иногда же подделка бывает более тонкая: к К. примешивают сок других смолистых деревьев, не имеющих ничего общего с К. Обрезки и куски К. свертываются в мяч, иногда величиной в человеческую голову, и идут на рынок под назв. negro-head — голова негра. В разных частях Центральной Америки, в особенности в Никарагуа, К. добывается из Castilloa elastica. Рабочий осторожно острым ножом делает в коже вертикальный или идущий зигзагом надрез сверху вниз через все дерево; у подножия его прикреплен желобок, по которому и стекает сок в приготовленный сосуд. Дерево около 1 м толщиной и 6—8 м высотой дает до 90 л соку, в 1 литре которого находится до 60 гр. К. Сок прежде всего процеживают для удаления попадающих в него кусочков коры, листьев и пр. Для выделения К. приготовляют водную вытяжку одного растения из семейства Apocyneae, называемого туземцами Achuta. На 4 л каучукового сока берут литр этой настойки: К. тотчас образует сгусток, свертывается, если можно так выразиться. Его выбирают и выжимают из него воду сначала руками; потом кладут на решетку и прокатывают скалкой и, наконец, пропускают между вальками и откладывают сушиться. Белый вначале К. при этом постепенно темнеет. Если Achuta не имеется под руками, сок обливают двойным количеством воды и оставляют стоять 24 часа, потом воду спускают и оставшуюся массу складывают в особые ямы; при этом почва играет роль фильтра: она пропускает только одну воду. В 12—15 дней масса высыхает. В продаже отличают следующие сорта американского К.: Para, Negro-head, Ceara Scraps, Carthagena, Guayaquil, Peru, Rio-Janeiro, Vest-Indien. Пара-К. считается наиболее ценным. При разрезе он представляет ясное слоистое строение. Слои его около 0,5 мм толщ. и всех оттенков от белого до темно-серого цвета; отделяются один от другого черными прослойками, образованными (вероятно) сажею при копчении. Чем слои тоньше и ровнее, тем К. ценится выше. Иногда встречаются слои в 1 и 2 мм, и такой К. назыв. Secunda-Para. Пара-К. является в продаже то в виде полых сферических образований ок. 15 см наружного диам. и от 2 до 5 см внутреннего, то в виде кругов около 6 см толщ. и 20 см в диам., образованных, вероятно, при сдавливании вышеупомянутых шаров, то, наконец, в виде квадратных плит — Speck-gummi. Они толщ. 5—8 см и 60 см длины и ширины, с пористой массой и неприятным запахом; получаются, вероятно, при разрезании больших цилиндрических или шарообразных форм. Об остальных сортах американского К. едва ли можно сказать что-либо особенное. В Ост-Индии для добывания каучукового сока, делают в коре круговые надрезы на расстоянии 25 см по всей длине ствола. Часть сока, в особенности из верхних надрезов, прямо сгущается на дереве; внизу же сок стекает в особые ямы и там сгущается или собирается в сосуды, сделанные из листьев Ficus’a. Чтобы получить из него К., сок выливают в кипящую воду и размешивают, пока К. не соберется в виде твердой массы, которую вынимают и сушат. Иногда же его выделяют прибавкой соли. Для ост-индского К. отличают сорта Ассам, Борнео, Сингапур, Рангун. Вообще говоря, добыча К. здесь ведется менее тщательно, чем в Америке, и он ниже по достоинству американского. Очень часто он содержит большое количество воды, кусочков коры, песку и пр. (до 50%); иногда сок во время процесса сгущения под действием солнечных лучей начинает бродить; масса получается клейкая, с противным запахом и пр. То же самое можно сказать и про африканский К. В некоторых местностях получается он довольно оригинальным образом. Сделав надрез на дереве (по большей части Landolphia), туземец прикладывает к ране руку и заставляет течь по ней сок, который здесь бывает обыкновенно очень густ и скоро сохнет. Когда вся рука покрылась сгустившимся соком, массу сдирают и прессуют в небольшие шарики. В других же случаях сок собирается в ямы и там высыхает. Мозамбикский К. идет на рынок в виде продолговатых кусочков, напоминающих сосиску. Последние образуются тем, что К., вытекающий из растения тонкими нитями, наматывается на палочки около 10 см длиною; он очень ценится; мадагаскарский К. ценится почти как Пара-К. Для африканского К. известны, кроме того, сорта Конго, Габон, Ангола и пр.
На берегу реки Ropa, в местности между Грубов и Горлице, в сланцах меловой формации попадается ископаемый К. геленит в виде гибких пластинок в 10—15 см длиною, 4—5 см шириною и не более 0,75 мм толщиною, которые во всех отношениях найдены сходными с обыкновенным К.
3) Физические свойства К. Продажный К. бывает более или менее темного цвета. Цвет его зависит от способа приготовления. Пара-К. благодаря примеси сажи гораздо темнее, чем, напр., ост-индский. К. очень плохой проводник электричества; в тонких пластинках он прозрачен и действует на поляризованный луч. Уд. вес колеблется от 0,91 до 0,96. Рассматривая кусочек К. под микроскопом, можно заметить, что он весь пронизан множеством мелких канальцев или пор, отчасти сообщающихся между собою; такое строение наблюдается даже на пленках, остающихся после высыхания его растворов, хотя для некоторых сортов даже при увеличении до 1000 раз не удалось найти ничего подобного. Благодаря именно такому строению К. разбухает, когда он погружен в воду, спирт и другие жидкости. В воде он увеличивается в объеме на 15%, в спирту на 9% и т. д. Жидкость, впитанная К., выделяется из него только с большим трудом, так как при высыхании поры на поверхности сильно суживаются и затрудняют таким образом испарение ее изнутри. Пористым строением объясняется также довольно просто способность его пропускать газы. Диффузия увеличивается с повышением температуры, но достаточно навести на К. тонкий слой асфальта, чтобы она прекратилась совершенно. Одним из существенных свойств К. является эластичность, причем температура имеет громадное влияние. При обыкновенной температуре он является довольно эластичным, хотя при небольшом нагревании он скоро размягчается, легко деформируется и становится при этом настолько клейким, что на свежих разрезах при сдавливании легко соединяется в одно целое, так что невозможно отличить следов бывшего разреза. При охлаждении ниже 0° он делается твердым, малоэластичным, хотя и остается неломким. Растянутый К., подвергнутый быстрому и сильному охлаждению, когда растягивающаяся сила устранена, не принимает своей первоначальной длины, будучи нагрет до обыкновенной темп-ры. Только нагреванием до 35° — 40° к нему возвращается эта способность. Для этих двух состояний К. (если можно так выразиться) наблюдения дали различный уд. вес: 0,9487 для потерявшего эластичность и 0,9259 для вновь получившего ее. С другой стороны, если растянутый К. нагрет до 115°, то он уже больше не сокращается до своей прежней величины при охлаждении и остается удлиненным. Такое отношение К. к охлаждению и нагреванию имеет применение в заводской технике. При нагревании до 120° он плавится и превращается в клейкое вещество, которое даже в тонких слоях застывает через очень долгое время; около 200° начинается сухая перегонка.
4) Свойства химические. В сыром продажном К. в виде примесей находятся: 1) вообще все те соединения, которые встречаются вместе с ним в млечном соке (вода, белки, смолы, соли, жиры, органические кислоты, часто также продукт брожения сока и пр.); 2) различные вещества, попадающие в него при самом приготовлении (сажа, квасцы, поваренная соль, кусочки дерева, песок и пр.); 3) продукты окисления его при хранении его на воздухе. Однако, вообще говоря, эта сторона предмета еще мало исследована [1]. Для получения более или менее чистого К. Payen рекомендует следующее. Хорошо измельченный и высушенный К. обливают чистым безводным сероуглеродом CS2 (5—6 частями) и держат некоторое время. Когда масса примет студенистый вид, приливают безводного спирта (6—8 частей на 100 ч. CS2); получается более или менее прозрачный раствор, который, если нужно, отстаивают или фильтруют и вливают в двойной объем абсолютного спирта: К. выделяется из раствора. Его промывают спиртом, снова переводят в раствор прибавкой сероуглерода и осаждают спиртом; так поступают несколько раз. Полученный после такой обработки К. является достаточно чистым. Состав его различными исследователями дается разный. В последнее время более всего склонны видеть в нем полимер терпенов (см.) и придают ему состав (С10H16), но ближе этот вопрос мало изучен. Судя по отношению к разным растворителям, можно думать, что К. представляет смесь двух веществ: одно, более растворимое, является более мягким, более клейким; другое, на вид волокнистое, является более эластичным. Количество первого вещества для разных сортов К. варьирует от 30% до 70%. Вообще говоря, можно разделить их, обрабатывая К. растворителями, напр. бензолом, в котором первое растворяется, а второе только разбухает и почти нерастворимо; но это возможно только в том случае, когда при растворении сырого К. не будет перемешивания массы. Специфический запах К. обусловливается присутствием в нем особого эфирного масла. В сыром воздухе К. постепенно окисляется и образует смолистое вещество, похожее на шеллак; в присутствии маслянистых веществ (оливкового, пальмового, касторового масла) этот процесс идет энергичнее. Такому изменению подвергается и вулканизированный К. (см. дальше); для устранения этого предлагали множество средств; одни советуют употреблять воду, напр. для хранения каучуковых пробок, трубок и пр.; другие — пары сероуглерода, керосина, аммиака и пр. Щелочи и слабые кислоты на К. не действуют; крепкая серная кислота Н2SO4 обугливает его с образованием сернистого газа SO2. Крепкая азотная HNO3 разлагает его с образованием окислов азота, окиси углерода, щавелевой кислоты и пр. При действии водного аммиака К. образует эмульсию, напоминающую млечный сок, и при высыхании выделяется в неизмененном виде. Особенно важно для техники действие серы на К. При погружении в расплавленную серу он быстро впитывает ее, и в 2—3 часа содержание ее доходит до 10%—15%. При нагревании при высокой температуре (выше 120°) происходит химическое взаимодействие между каучуком и серой, получается новое тело, свойства которого бывают различны, смотря по количеству серы, времени взаимодействия и температур — тело, которое во многих отношениях резко отличается от обыкновенного К. Если температура не особенно высока (120°—140°), количество серы небольшое и нагревание продолжается недолго, получается вулканизированный К.; при других же обстоятельствах — твердый, или роговой, К. (см. дальше). При нагревании К. с серою, вероятно, часть водорода К. замещается серой; полученное сернистое соединение нерастворимо без изменения в обыкновенных растворителях К., и до сих пор его не удалось изолировать. Вода не растворяет К., но при кипячении она из многих сортов извлекает немного смолистых веществ. В эфире, бензоле, скипидаре он разбухает и частью растворяется. Разные сорта К. различно растворимы в одном и том же растворителе; в прилагаемой таблице собраны данные для растворимости в бензоле при обыкновенной темп-ре. В 100 вес. частях бензола растворяется: Guayaquil — 25, Para — 20, Carthagena — 18, Borneo — 15, Ceara — 13,6, Mozambic — 13, Madagascar — 6 и пр. (Heeren).
Сравнительные данные для растворимости при обыкновенной темп-ре в 100 частях разных растворителей следующие (Hanausek):
| Сорта каучука | |||
|---|---|---|---|
| Ceara | Negro-head | Sierra Leona | |
Эфир |
2,6 | 3,6 | 4,5 |
Скипидар |
4,5 | 5,0 | 4,6 |
Хлороформ |
3,0 | 3,7 | 3,0 |
Петролейный эфир |
1,5 | 4,5 | 4,0 |
Бензин (из каменноуг. дегтя) |
4,4 | 5,0 | 4,7 |
Сероуглерод |
0,4 | — | — |
Необходимо заметить, что для получения хороших результатов при растворении К. предварительно должен быть старательно высушен. Хорошим растворителем К., по Пайену (Payen), служит раствор спирта в сероуглероде в указанной выше пропорции; по Zascelles — раствор, содержащий 96% — 92% бензола и 4% — 8% эвкалиптового масла; по Клещинскому — расплавленный нафталин. К. хорошо растворяется в каучуковом масле (см. дальше). Лавандовое масло, льняное (в особенности подвергнутое несколько раз нагреванию до высокой температуры) также недурно растворяют К. При высокой темп-ре для всех этих случаев растворение является более полным; но К. претерпевает при этом изменение и при испарении раствора выделяется в виде липкой, не застывающей массы. Продукты сухой перегонки К. были предметом многочисленных исследований, в особенности жидкая часть, называемая каучуковым маслом. Из него фракционированной перегонкой выделены: бутилен C4H8 — жидкость, кипящая между -18° и 0°; каучен С4Н6, вещество, при температуре около -18° кристаллизующееся, плавящееся около -10° и кипящее около 14,5°, растворимое в спирте и эфире; изопрен C5H8 — углеводород, кипящий около 37° — 38°, легко окисляющийся на воздухе. Из последнего при нагревании в запаянных трубках в атмосфере углекислоты CO2 Бушарда получил углеводород C10H16 — диизопрен, жидкость с лимонным запахом, кипящую ок. 177° — 179°, уд. в. 0,886 при 0°, легко поглощающую кислород, в эфирном растворе присоединяющую одну или две частицы HCl и пр. Диизопрен идентичен углеводороду C10H16, полученному из К. Гимли (Himly) и названному каучином. Последний продукт сухой перегонки К. есть гевеен (Heveen), C15H24 жидкость янтарного цвета, уд. в. 0,92 при 21°, кип. около 315°, не застывающая на холоду, легко растворяемая в спирте, эфире и пр. По Бушарда, 5 кг свежего Para-К. дают 250 gr. изопрена, 2000 gr. каучина и 600 gr. гевеена. При сухой перегонке К., кроме того, выделяются окись углерода, углекислота, метан, этилен, сернистые соединения (от примеси) и пр. Судя по составу продуктов сухой перегонки К., Бушарда сделал заключение, что сам К. мог быть полимером изопрена, и делал попытки получить из изопрена обратно K. Действительно, при действии HCl на изопрен в известных условиях он получил вещество, по своим химическим свойствам аналогичное К. [2].
5) Исторический обзор. Первое упоминание о К. встречается у Антонио Герреры, который, описывая второе путешествие Колумба, говорит, что индейцы употребляют смолистый сок некоторых деревьев для выделки мячей или шаров, которые были лучше кастильских шаров. Хуан де Торквемада в 1615 г. в своей книге «Monarquia Indiana» также упоминает об этом факте и описывает, как туземцы добывают сок из деревьев (что производилось почти тем же способом, как и в настоящее время); он говорит также, что испанцы покрывают им свои холщовые плащи, чтобы сделать их непромокаемыми; что действительно это вещество не пропускает воду, но оно размягчается под действием солнечных лучей. Франц. ученый Лакондамин после долгого пребывания в Америке сделал Парижской акд. наук сообщение, в котором указывает, что К. есть сгущенный сок одного дерева, растущего в Бразилии. Но только в конце прошлого и в начале нынешнего столетия стали употреблять К. в Англии и в других государствах Европы. Химик Пристлей указал, что с помощью К. можно стирать написанное карандашом (1770 г.), и это долгое время было единственным полезным применением К. В 1791 г. Самуэлю Пилю дана была привилегия на применение К. в выделке непромокаемых тканей, причем нагретый К. наводился на ткань щетками; это были в Европе первые попытки в этом роде. Джон Кларк в 1813 г. открыл, что скипидар растворяет К., и применил этот раствор к выделке воздушных матрацев. В 1820 г. Ганкок изобрел новую машину, которая давала возможность из К. разного происхождения, из обрезков и пр. получать совершенно однородную массу. В 1823 г. Макинтош нашел, что К. растворяется в каменноугольном масле (coal-naphtha), и полученный раствор применил к выделке непромокаемой ткани; изобретенная им одежда и до сих пор носит его имя. Каучуковые изделия того времени имели одно существенное неудобство: свойства их сильно зависели от температуры; на холоду они делались твердыми, неэластичными, а во время летней жары размягчались, изменяли свою форму, становились липкими и пр. Поэтому важнейшим моментом в развитии каучукового производства было открытие вулканизации К. Людерсдорф первый в 1832 г. подметил свойства серы делать К., полученный из раствора в скипидаре, менее липким; но самый процесс вулканизации К. впервые был применен Гудиром (Goodyear) в Америке и независимо от него Ганкоком в Англии (патенты обоих взяты приблизительно в 1844 г.). Как тот, так и другой производит вулканизацию при высокой температуре. После сделано было много усовершенствований в этом процессе: самое полезное и самое научное между ними принадлежит Паркесу (1846 г.) и известно под именем холодной вулканизации. Оно состоят в действии на К. хлористой серы.
6) Предварительная обработка К. Проследим теперь весь ход обработки К., начиная с момента поступления его на фабрику. Сырой К. почти всегда содержит большее или меньшее количество посторонних веществ, которые должны быть удалены из него раньше, чем он может быть применен для фабричных целей. Для этого особым ножом (в виде диска 1 фт. в диам., быстро вращающегося и обливаемого водой) его разрезают на небольшие куски весом в 100—200 гр. и вываривают в воде, к которой прибавлено некоторое количество едкой щелочи или извести. При этом хорошие сорта К. теряют около 4% в весе, другие же 16% — 18%; лучший сорт Пара-К. такой обработке не подвергается. После вываривания все-таки значительная часть примесей остается, и для удаления их прибегают к механическим средствам: К. пропускают через вальцы, называемые промывающими. Устройство их бывает довольно разнообразно (Фиг. 1). Вид спереди и сбоку. а, а два полых цилиндра; из них нижний лежит в подшипниках, которые неподвижно укреплены в раме b, b, тогда как верхний имеет движение вверх и вниз. Он придавливается к нижнему при помощи груза с, который действует на рычаги d, f, соединенные между собой коленом е. Давление груза передается вальцу при помощи сочленения g. Эта система рычагов находится у одного и у другого конца вала. При такой подвижности верхнего вала устранена возможность поломки, если случайно между валами попадет камень или какое-нибудь другое постороннее тело. Концы рычагов а прикреплены к цепям h, h, навертывающимся на блоки ii, насаженные на ось k с рукояткой l. Поднимая или опуская конец рычага d, мы будем, очевидно, регулировать давление груза на вал. Для нагревания вальцов в случае надобности (эти вальцы служат и для многих других целей) в них впускается пар или вода по трубке m. Трубка пп служит для выхода пара (или воды), p маховик, о, о шкивы холостой и рабочий; q зубчатое колесо, сидящее на одной оси с нижним вальком; зубцы его входят в шестерню, лежащую на одной оси со шкивом о. Вальцы вращаются с одинаковой или с разной скоростью, смотря по величине насаженных на них зубчатых колес r, s. Длина вальцов около 1,5 м, а диам. около 0,5 м. В других случаях верхний вал придавливается к нижнему при помощи особых пружин. Назначенный для промывания К. пропускается через эти вальцы несколько раз в струе воды, которая уносит все посторонние тела, выдавливаемые из него. Куски К. превращаются в грубые морщинистые полосы, которые затем сушатся в нагретой комнате. В других случаях очистка К. ведется несколько иначе. Его предварительно разрезают особой машиной на тонкие полоски, которые потом тщательно измельчаются в воде в обыкновенных голландерах, употребляемых на писчебумажных фабриках; при этом К. плавает на поверхности воды, а примеси — камни, песок и пр. — собираются на дне голландера. Очищенный так или иначе К. должен быть тщательно высушен; в противном случае при дальнейшей операции при нагревании он может дать пузырчатую массу. Так как фабрикант получает К. разного происхождения и разного сорта с различными в известных пределах свойствами, то для него является немаловажным получение однородного материала для своих изделий и с определенными качествами, что проще всего достигается вальцеванием. Высушенный К. пропускается через нагретые вальцы партиями от 2,5 кг до 5 кг; полученная полоса складывается и снова вальцуется и. т. д., пока не получится совершенно однородная масса. Температура нагревания зависит от свойств К.; иногда (для африкан. К.), чтобы он не приставал к вальцам, приходится прибегать к тальку. Вальцевание имеет еще то значение, что при этом могут быть удалены из К. последние следы воды. Затем следует вулканизация К.
7) Вулканизация является одной из существенных операций каучукового производства. Прежде употребляли для этого одну серу, но потом было предложено множество веществ, содержащих в составе серу: сернистые щелочи, сернистый кальций, сернистые мышьяк, сурьма, свинец, ртуть серноватисто-свинцовая, цинковые соли, хлористая сера и др. В технике существуют 3 способа вулканизации. Способ Ганкока. Уже готовые каучук. изделия или каучуковые пластинки погружают в расплавленную серу, нагретую до 116° — 120° и держат до тех пор, пока вся масса не пропитается серой, так что при разрезе она является равномерно окрашенной в желтый цвет; при этом сера впитывается от 10 до 15 ч. на 100 ч. К. после удаления наружной коры серы К. нагревают различно, от 140° до 160°, и разное время, смотря по его толщине. По другому способу К. нагревают в парах воды и серы. Оба эти способа теперь оставлены.
Способ Гудира. К. тщательно перемешивается с тонким порошком серы и других веществ (см. дальше) и потом нагревается. Перемешивание проще всего ведется при помощи вальцов, подобных вышеописанным, при нагревании градусов до 60 и производится таким образом. Промытый, высушенный К., полученный в предыдущей операции в виде полос, пересыпается серой, свертывается и тщательно вальцуется на нагретых вальцах, потом вновь пересыпается и вальцуется и т. д., пока не получится совершенно однородная масса. Количество прибавленной серы колеблется от 10 до 25 частей на 100 ч. К. К сере обыкновенно примешиваются различные вещества, из которых одни придают ту или другую окраску К., напр. тальк, окись цинка, киноварь, сернистая сурьма, анилиновая краска и пр.; другие же служат лишь для того, чтобы сделать кауч. изделия тяжелыми, напр. мел, тяжелый шпат и пр. Предполагают, что большинство из этих веществ (исключая сернистой сурьмы) никакого участия в химическом процессе при вулканизации не принимают и существуют в К. в виде механических примесей. Эта смесь К. с серой обладает всеми свойствами обыкновенного К. Из этой массы готовят всевозможные изделия и затем подвергают нагреванию, при чем и происходит то резкое изменение в свойствах, которое отличает вулканизированный К. от невулканизированного. Температура, при которой происходит вулканизация, колеблется от 120° до 140°, смотря по сорту К., его толщине, характеру смеси, взятой для вулканизации. Время нагревания: для небольших предметов, напр., достаточно 1 ч., для больших 2—3 часа. Выбор надлежащей температуры и времени нагревания имеет огромное значение для качества получаемого продукта. Если температура выше, чем нужно, и нагревание — дольше, чем следует, К. получается менее эластичным и даже ломким, в особенности с поверхности; в противном случае — получается продукт, легко деформирующийся при небольшом нагревании и напоминающий изделия из неизмененного каучука. При вулканизации только небольшая часть серы вступает в химическое взаимодействие с К. (по некоторым данным, 1%—2%); бо́льшая же часть находится в виде механической примеси и может быть удалена, напр., растворами щелочей; кроме того, она способна выветриваться, в особенности с поверхности, и образовать сернистые соединения при соприкосновении К. с металлами, напр. ртутью. Интереснее всего то обстоятельство, что химическое взаимодействие между серой и К. хотя и очень медленно, но продолжается потом и при обыкновенной темп-ре. При долгом хранении К. с большим содержанием серы теряет свою эластичность, делается тверже, ломким. Для устранения всех этих неудобств и было предложено заменить чистую серу сернистыми соединениями, перечисленными раньше. Какую роль играют они при вулканизации, мало выяснено; вероятно, они дают продукты присоединения. Из этих соединений наибольшую важность для техники представляет пятисернистая сурьма Sb2S5. Ее прибавляют к К. от 5 до 15 ч. на 100 ч. К., при этом получается красный К.; он прочнее обыкновенного вулкан. К. (с серой), хорошие сорта не выветриваются (это последнее требует чистоты от Sb2S5). О других соединениях нельзя сказать ничего особенного (о действии хлористой серы см. способ Паркеса). Самый процесс нагревания ведется или в воздушных банях — особого рода камерах с железным полом, под которым разводится топка, или же гораздо проще и удобнее — в особых, герметически закрывающихся цилиндрах при помощи перегретого пара. На фиг. 2 аа цилиндрический котел 5—6 м длины и 1,5—2 м ширины; крышка его ии плотно привинчивается болтами к солидному кольцу vv, насаженному на цилиндр. Для герметичности между ними находится прокладка. Крышка ии прикреплена к рычагу Т так, что, когда нужно, легко может быть отведена в сторону или поставлена на место. В цилиндре лежат рельсы, по которым передвигаются вагончики, нагруженные предметами, назначенными для вулканизации. U — труба от парового котла с краном U′; она оканчивается в цилиндре Т-образным отростком V с массой дырочек, через которые выходит перегретый пар; х — регулятор. Y — кран для выпуска воздуха или сгустившейся воды. Q — железные цилиндры, в которых находятся вулканизируемые буфера (см. дальше). R, R стойки для помещения, напр., желез. плит, между которыми вулканизируют кауч. пластинки. Предложены и жидкие ванны для этой цели: расплавленный хлористый кальций, CaCl2, сплав Вуда и пр. В очень многих случаях вулканизация ведется при помощи нагретых прессов. На фиг. 3 изображен один из прессов для вулканизации каучук. ремней, трубок, подстилок и пр. Ширина его 1,2—1,3 м и длина 3,3—3,5 м. С, две солидных полых коробки (они могут выдерживать давление до 8—9 атмос.), нагреваемые паром, входящим по трубке d. Нижняя из них, с, лежит неподвижно, а верхняя поднимается и опускается винтами Е; последние приводятся в движение при помощи шкива р, к которому идет привод от паровой машины. Для вулканизации, напр., приводных каучук. ремней поступают так. Они кладутся в железную форму (имеющую вид плоского желобка) надлежащей ширины и высоты (по ремню), полированную внутри и покрытую тальком. Сверху ремень накрывается пластинкой, тоже с желобком, сжимается под прессом и нагревается. По окончании операции ремень передвигается, и с новой порцией его проделывается то же самое и т. д. Точно таким же образом производится вулканизация кауч. трубок; только пластинки здесь имеют желобок цилиндрической формы, по величине трубки, и пр. Так как вулканизации подвергаются предметы уже готовые, т. е. которым придана уже известная форма, то, чтобы они не изменяли своего вида при нагревании, принимается множество предосторожностей; в особенности относительно полых предметов: их нагревают в формах или на формах и, чтобы избежать прилипания, пересыпают тальком; небольшие предметы кладутся в тальк или, пересыпанные тальком, в песок; трубки надеваются на стержни, тонкие каучук. пластинки кладутся на полотно, свертываются вместе с ним и так нагреваются; пластинки потолще кладутся между железными листами и пр. Подробнее об этом будет сказано при описании отдельных изделий из К.
Способ Паркеса имеет совершенно другой характер, чем оба вышеописанные. Операция здесь ведется при обыкновенной температуре и продолжается очень короткое время. Берется раствор полухлористой серы S2Cl2 в сероуглероде (обыкнов. 1 ч. на 40 ч. сероуглер.), в него погружают каучук. предмет и держат около 1 м.; потом быстро высушивают в слегка нагретом воздухе или, лучше всего, быстро обмывают теплой водой (Gerard); S2Cl2, таким образом, разлагается и уже не оказывает никакого влияния на К. (иначе последний становится ломким с поверхности). Как концентрация раствора S2Cl2, так и время действия бывают различны: для тонких пластинок берут раствор 1 ч. S2Cl2 на 30 ч. сероуглерода и держат несколько секунд, для толстых 1 ч. на 60 ч. и даже на 80 ч. и держат 2—3 м. В этих случаях после разрушения S2Cl2 серу удаляют при помощи щелочи и операцию повторяют вновь, если нужно, и это до тех пор, пока К. равномерно во всей толщине не подвергнется изменению. Для получения хороших результатов необходимо, чтобы полухлористая сера и сероуглерод были совершенно чистыми; время действия не должно быть очень велико; толщина К. — не более 3 мм. Химическая реакция, вероятно, в этом процессе состоит в замещении водорода К. серою при одновременном образовании соляной кислоты. Способ Паркеса имеет громадное применение для вулканизации небольших изделий и дает прекрасные результаты при соблюдении всех предосторожностей; некоторым неудобством является вредное действие паров сероуглерода на здоровье рабочих; но при хорошей вентиляции рабочего помещения это может быть устранено. Удельный вес вулканизированного К. обыкновенно выше, чем исходного материала; исключение составляет Пара-К. Это явление всегда нужно принимать в расчет при вулканизации, так как, очевидно, здесь должно происходить сокращение объема и возможно отставание от формы, если не принято предосторожностей. В сравнении с обыкновенным (невулканизиров.) К. существенным преимуществом его является то обстоятельство, что он не перестает быть эластичным при охлаждении далеко ниже 0°; размягчается же и плавится только около 180° — 200°. Упругость вулканизированного К. служила предметом многочисленных исследований. Прежде все найдено (Villari), что при обыкновенной температуре он имеет три коэффициента упругости. Первый, самый большой и довольно постоянный — приблизительно 13—14, — имеет место, пока К. растянут не более двух раз сравнительно со своей первоначальной длиной; второй, наименьший и тоже довольно постоянный, около 0,0034, является, когда К. растянут более чем в 4 раза. Между этими двумя лежит третий, переменный, величина которого быстро падает по мере удлинения К. Температура имеет громадное влияние на упругость. Здесь мы встречаемся со следующим весьма странным фактом: К. в свободном состоянии или натянутый небольшим грузом с повышением температуры удлиняется; если же он растянут значительным грузом, напр. раза в три, то при нагревании не только не удлиняется, а даже укорачивается, так что для каждого вытянутого каучукового шнура может быть дана такая нагрузка, при которой он для разных температур будет сохранять одну и ту же длину. Кроме того, при растягивании К. выделяется тепло, а при укорачивании — поглощается. Из объяснений, которые давались для этих явлений, ни одно не может считаться удовлетворительным. Вулканиз. К. лишен способности спаиваться под давлением, что сильно затрудняет починку выделанных из него предметов [3]. Он пропускает через себя газы; поглощает пары летучих углеводородов, напр. бензола, этилена и пр. При определении осветительной способности обыкновенного светительного газа нужно это иметь в виду, когда газ при этом пропускается через каучуковые трубки. Для жидкостей он менее проницаем, чем обыкновенный К. При долгом лежании в воде он впитывает ее 4,5 части (Payen). В сероуглероде, бензине он сильно разбухает; CS2 и эфир извлекают часть серы. Payen, действуя на один образчик вулкан. К. смесью CS2 и абсолютного спирта (10 ч. CS2 и 4 ч. спирта), в течение двух месяцев получил около 75% нерастворимого остатка и 25% легко растворимого вещества. При действии щелочей КНО или NaHO на вулканизир. К. большая часть серы, не находящейся в химическом соединении с К., переходит в раствор. Эта операция производится при нагревании до 80° — 90° в течение 2—3 часов. Если операция продолжается очень долго или раствор щелочей очень крепок, К. делается твердым, ломким. Обработанный таким образом К. с виду напоминает чистый К., хотя и имеет все свойства вулканизир. К.: лучше его сопротивляется действию химических реагентов — кислот, хлора и пр., и не образует сернистых соединений в соприкосновении с металлами, напр. ртутью и пр. Так готовятся трубки для разных химических целей и пр. Как уже сказано выше, при продолжительном действии воздуха на вулканиз. К. он мало-помалу окисляется, становится малоэластичным, ломается. Кроме выше приведенных причин, такому окислению способствуют еще медные соли.
8) Каучуковые изделия: листы, пластины, пленки и пр. Множество каучуковых изделий приготовляется из каучуковых листов; поэтому с их выделки мы и начнем свое описание. Способов предложено для этого множество. Иногда К. прессуется в виде цилиндров и острым ножом в струе воды разрезывается на кружки определенной толщины; иногда же цилиндры разрезаются спирально по длине параллельно оси, и получаются, таким образом, длинные полосы. Для получения не особенно широких лент служит следующая машина (фиг. 4). Она состоит из солидного стола t, на котором находится круглый нож A, наполовину поднимающийся над столом и вращающийся со скоростью 1500—2000 оборотов в минуту и поливаемый водой. С каучуковый кружок. Он укреплен на проходящей через стол оси при помощи гайки а. Посредством колеса В К. находится во вращательном движении и постепенно придвигается к ножу, который вырезает из него спиральную ленту R. Во многих случаях каучуковые пластинки получаются при помощи вальцевания, а когда требуется, чтобы они были совершенно ровными и определенной толщины, употребляют довольно сложную систему вальцов, назыв. каландр (фиг. 5 сбоку, спереди и в разрезе). Каландр состоит из 4-х полых вальцов А, А1, А2, A3, одинаковой длины и диаметра и вращающихся с одинаковой скоростью. Подшипники их лежат в раме В В1 и могут перемещаться вверх и вниз, так что расстояние между вальцами может быть изменено по желанию, только вал A1 укреплен неподвижно. Нижний вал А устанавливается при помощи винта а с зубчаткой b, на которую действует бесконечный винт с, лежащий на стержне d с рукояткой С. При помощи такого же механизма устанавливается вал А2 (соответственные части а1, b1, с1 d1, С1) и А3 (а2, b2, c2, d2, С2); на валы A, A1, А2, А3 насажены зубчатые колеса l, l1, l2, l3. Вся система приводится в движение паровой машиной, привод от которой идет к шкиву G. Движение посредством шестерни передается зубчатому колесу E1 и шестерне F1 и, наконец, зубчатому колесу E, сидящему на одной оси с валом A1 и затем А, А2, А3. Валы нагреваются паром или водой. Пар (или вода) приводится от котла по трубке K, от которой идет вниз трубка L, снабженная отростками с кранами I; по ним пар (вода) поступает в вальцы; для удаления его служит подобная же система трубок (L1K1 и краны I1). У верхних валов параллельно им лежит стержень, по которому могут перемещаться бруски EE, расстояние между которыми определяет ширину каучуковой полосы. Вальцевание начинают с верхних вальцов, и уже при этом получается полоса надлежащей толщины и ширины; при прохождении между следующими валами происходит выравнивание ее. К. вальцуется в чистом виде или смешанный с серой и пр., готовый для вулканизации; в последнем случае масса бывает мягка, и получаются только тонкие пластинки. Чтобы они не прилипали к вальцам, употребляют тальк или наматывают их на мокрое полотно. Чтобы получить из них пластину какой угодно толщины, осторожно на ровном столе кладут их одна на другую так, чтобы между ними не оставалось пузырьков воздуха, и слегка вальцуют вручную. В некоторых случаях каучуковые пластинки готовятся при помощи растворенного К. Для этого наводится один или несколько слоев каучуковой массы хорошего качества на коленкор, хорошо проклеенный с поверхности. Когда получится слой достаточной толщины, его покрывают тальком при помощи щеток или вальцов. Чтобы теперь содрать каучуковую пленку, ткань погружают в воду, где слой клея на коленкоре отмокает и К. отстает; его осторожно наматывают на один вал, а коленкор на другой.
Производство непромокаемых тканей ведется несколько различно, смотря по тому, употребляется ли чистый К. или вулканизированный; кроме того, берут ли его в листах или в виде раствора. Непромокаемая ткань бывает простая, когда она с одной стороны покрыта К., или двойная — когда слой К. лежит между двумя слоями ткани. Прежде, когда не был известен вулканизированный К., готовили обыкновенно двойную ткань. Для этого покрывали с одной стороны ткань раствором К., напр., в каменноугольном бензине. По испарении раствора оставалась кауч. пленка, которую получали желаемой толщины, повторяя эту операцию несколько раз; потом два таких куска складывали вместе (каучуковыми поверхностями внутрь) и пропускали через нагретые вальцы. Иногда обыкновенный К. брали в виде тонких листов и точно таким же образом вальцевали между двух кусков ткани. Джонсон предложил употреблять для этой цели вулканизированный К. Тонкий лист его вываривается в щелочи для удаления серы, хорошо промывается и высушивается; потом он делается шероховатым с поверхности при помощи вальцов, покрытых тонким песком; полученный таким образом лист вкладывается между двумя кусками ткани смазанных каучуковым раствором и пропускается через нагретые вальцы. Односторонняя непромокаемая ткань готовится таким образом, что К. смешивают с серой и другими необходимыми веществами, пропускают через нагретые вальцы и в виде такого листа накладывают на ткань, а потом вулканизируют обыкновенным путем; или же, как это нашли более удобным в последнее время, каучуковая масса наполовину растворяется, напр. в каменноугольном бензине или в сероуглероде, и такая полужидкая масса, или тесто, наводится на поверхность ткани и вулканизируется после удаления растворителя. В последнем случае прежде всего стараются получить однородное каучуковое тесто; для этого К. обливают известным количеством растворителя, и, когда последний впитается, разбухшую массу пропускают через систему вальков, где происходит полное перемешивание ее. При сероуглероде эту операцию совершают в закрытом помещении. Каучуковая масса наносится на ткань различными способами. Иногда ткань, на которую кладется каучуковое тесто, проходит между двумя вальцами, лежащими один над другим на известном расстоянии; в других случаях верхний вал заменен ножом, который может быть установлен в каком угодно расстоянии над валом и который счищает лишний К. Последнее изображено на фиг. 6. Ткань, на которую требуется навести слой К., идет по валу A, затем переходит на В, идет под ножом С, который поднимается и опускается винтом F, над доской К, нагреваемой паром, поступает на вал L и наконец наматывается на вал Н. Рабочий берет каучуковое тесто и накладывает его толстым слоем на ткань между подвижными планками D, расстояние между которыми определяет ширину образующейся каучуковой полосы. При проходе ткани под ножом на ней остается тонкий слой равномерно распределенного К.; когда она проходит дальше над доской K, растворитель улетучивается, и, пока она дойдет до конца доски, она уже достаточно высыхает. Обыкновенно приходится повторять эту операцию несколько раз, пока не получится слой достаточной толщины. Затем ее подвергают вулканизации. Если ткань шерстяная, вулканизация идет при более низкой температуре, но зато более продолжительное время — иначе шерсть может пострадать. Очень часто вулканизация ведется по способу Паркеса, и тогда, понятно, каучуковое тесто готовится без серы. Операция эта ведется следующим образом (см. диаг. фиг. 7). Вулканизируемая ткань сматывается с вала № 1, идет по валу b, который только слегка погружен в надлежащий раствор S2Cl2 в CS2, и наматывается на вал № 2; валы a, а назначены для натягивания ее. Ткань лежит на b тою стороною, где слой К. Движение валов 1 и 2 так рассчитано, чтобы ткань достаточное время была смочена вулканиз. раствором, так что при наматывании на № 2 она уже совершенно готова. Когда готовится двойная ткань и вулканизируется по этому способу, необходимо, чтобы ткани, покрытые слоем К., проходили над двумя валами, смоченными вулканизирующим раствором, с противоположных сторон навстречу одна другой и затем немедленно пропускались через валы раньше наступления полной вулканизации. Это яснее видно из диагр. фиг. 8, где обозначения те же, но, кроме того, изображены валы D и E, между которыми ткань проходит, и F, на который наматывается. Одежда из каучуковой непромокаемой ткани имеет то существенное неудобство, что она является непроницаемой для воздуха и таким образом задерживает испарения тела. Для устранения этого предлагали (Гибаль) накладывать на обыкновенную ткань полоски непромокаемой ткани черепицеобразно. Другим неудобством является неприятный запах таких тканей, который зависит от плохого качества К. или от присутствия в нем растворителя; в последнем случае указывают, что нагревание в атмосфере перегретого пара даже немного выше 100° дает хорошие результаты. В том случае, когда каучуковое производство ведется с К. растворенным, делаются приспособления, чтобы собирать выделявшийся растворитель или, по крайней мере, чтобы сделать его безвредным для рабочих. В заключение надо заметить, что для приготовления непромокаемых тканей существует множество рецептов, где К. играет большую роль. Напр. раствор его в дегте (Гудир) и пр.
Приводные ремни, ленты, пояса и пр. делаются чрезвычайно просто. На крепкую холщовую ткань наводится с обеих сторон тонкий слой каучукового теста надлежащего качества. Ткань потом разрезается на полосы требуемой для ремней ширины, которые накладывают одна на другую, пока не получится лента желаемой толщины, и вальцуется. Иногда с поверхности она покрывается более толстыми слоями К. Вулканизация их ведется в прессах, подобно описанному раньше (фиг. 3). При этом получается плотная и крепкая лента. В других случаях К. кладется на ткань не в виде теста (из раствора), а берется в виде пластинки и вдавливается в ткань вальцами и пр. Каучуковые ремни имеют следующее преимущество перед обыкновенными кожаными. Они менее вытягиваются, не так часто рвутся, нечувствительны к сырости и притом дешевле; хотя, с другой стороны, их неудобно чинить, и, кроме того, они не годны для перекрещивания, так как тогда они быстро стираются на краях. Трубки готовятся таким образом: берут полоску К. надлежащей толщины и ширины со скошенными краями и обвертывают ею железный прут или трубку и давлением заставляют края ее соединиться. Иногда готовят трубки с прокладкою полотна. Для этого берут полотно, уже покрытое с одной стороны слоем К., покрывают его с другой раствором К. и потом туго наматывают его на железный прут несколько раз; сверху покрывают еще каучуковой пластинкой. Часто такие трубки содержат внутри проволочную спираль и пр. Иногда каучуковые трубки готовятся прессованием, и тогда к обыкновенному прессу прибавляются различные приспособления вроде, напр., следующих (фиг. 9). a — конус с цилиндр. каналом, который навинчивается к концу пресса, где выдавливается каучуковая масса. В а лежит крестовина С, к которой прикреплен стержень d; последний бывает такой толщины, что между ним и стенками канала остается известное расстояние. При прессовании (пресс обыкновенно бывает нагрет) К. заполняет это пространство и выдавливается в виде трубки. Иногда конус нагревается особой горелкой, и тогда происходит неполная вулканизация; трубка не деформируется, и стенки ее не слипаются. В других случаях стержень бывает полый (как на фиг. 9) и посредством канала в крестовине С и в конусе а сообщается с трубкой B, соединенной с водопроводом; тогда, лишь только трубка появляется из пресса, конец ее зажимают и, открывая кран r, вводят в нее воду, которая и препятствует ее стенкам слипаться. Что же касается самых прессов, то и они бывают довольно разнообразны. Главная составная часть — полый цилиндр, нагреваемый паром, в который закладывается каучуковая масса. Она выдавливается поршнем, и трубка появляется у одного из отверстий цилиндра. Трубки вулканизируют, оставляя в них внутри прут и покрывая сверху полотном, или же в прессах (см. фиг. 3).
Мячики, шары, куклы и другие подобного рода предметы, пустые внутри, готовятся следующим образом. Их делают всегда из нескольких частей. Из кауч. пластинки выкраивают по шаблонам отдельные части, которые соединяются вместе при помощи давления; получается, таким образом, грубое изображение изготовляемого предмета. После того внутрь вводят некоторое количество воды (или углекислого аммония), хорошо закупоривают, помещают в форму — которая состоит из нескольких частей — и нагревают для вулканизации. Жидкость обращается в пар, под давлением которого К. заполняет все углубления формы; при этом, понятно, принимают предосторожности против прилипания К. к форме. Иногда же, напротив, отдельные части предмета предварительно готовятся прессованием К. в соответственных формах или получаются при высыхании кауч. раствора в формах, и уже готовые части соединяются в одно и таким же образом вулканизируются и пр. Для мячиков, напр., выкраивают из К. 4 сегмента по шаблону, соединяют их сдавливанием по краям и наглухо закупоривают, причем в одном месте с внутренней стороны приклеивают небольшую пробку из чистого К. (без серы). после вулканизации мячик прокалывают в том месте, где пробка, накачивают в него воздух и, вынув наконечник насоса, сдавливают руками пробку и закупоривают отверстие. Иногда готовят мячики из двух половин, которые отдельно штампуются и пр. Так же готовятся воздушные шары для детей; только пробка тут заменена открытой трубкой для наполнения шара газом (водородом или светильным газом). Вулканизируются они по способу Паркеса, окрашиваются и покрываются сверху лаком, для уменьшения диффузия находящегося в них газа. Лак этот делают, растворяя 32 части гуммиарабика и 8 частей сахара в 60 ч. воды; или 28 час. декстрина и 12 ч. белого клея в 60 ч. воды, или, наконец, берут коллодиум с 5% — 6% касторового масла. Для приготовления калош масса К. окрашивается сажей, наводится на ткань, из которой по шаблонам, вручную или машинами, выкраивают отдельные части калош; последние потом кладутся на форму и на ней соединяются вместе. После того их покрывают асфальтовым лаком и вулканизируют в воздушных ваннах. Как уже сказано, К. вначале долго служил исключительно для стирания карандаша и чернил, откуда и произошло английское название К. — India rubber. Прежде употребляли для этого чистый К.; теперь в чистом виде он применяется только художниками, когда нужно удалить карандаш, не трогая бумаги. Обыкновенно употребляется вулканизированный К., причем к нему прибавляют мелко истолченного стекла, мелу, тяжелого шпата и пр., иногда до 60%. Такой К. сдирает при употреблении некоторый слой бумаги (см. Карандаш). Нитки каучуковые бывают двух родов: круглые в разрезе и четырехугольные. Первые получаются при прессовании теста К. через круглые отверстия различного диаметра, при помощи довольно сложных машин, вторые же при разрезывании кауч. лент, пластин, трубок и пр.; последняя операция гораздо проще первой. Для получения тонких нитей из более толстых поступают след. образом (Aubert et Gerard). Нитку еще не вулканизированного К. растягивают и нагревают до 115°, при охлаждении она уже не принимает прежней длины (см. раньше), снова натягивают и нагревают и т. д.; получают очень тонкие нити. Обер готовил нитки, 40000 м которых весили 1 кг. Кауч. нитки существуют в продаже под разными номерами. № 1 отвечает нити, 100 м которой весит 0,5 кг; № 2 — 200 м весит 0,5 кг и пр. Наиболее употребительный № 35. Идут они для приготовления эластических тканей. Для этого нитки (невулканизир. К.) натягиваются и охлаждаются в течение некоторого времени, вследствие чего они перестают сокращаться и при обыкновенной температуре. Они поступают потом на ткацкий станок и прядутся вместе с нитками из другого материала. Когда ткань готова, ее пропускают через нагретые вальцы, нитки приобретают свою эластичность, и ткань сжимается. Если идут в дело нитки из вулканизированного К., то их натягивают на станке при помощи особых приспособлений. Иногда эластическую ткань готовят таким образом, что два куска ткани покрывают кауч. раствором и между ними кладется слой натянутых нитей К. (иногда каучук, ленты); потом все это пропускается через вальцы и пр.
9) Эбонит, твердый К. (Hartgummi). Ганкок первый сделал наблюдение, что при большем количестве серы и продолжительном нагревании при высокой температуре К. получается в виде твердой роговой массы; его наблюдения были пополнены Гудиром, который первый стал готовить изделия этого рода. Эбонит готовится чаще всего из ост-индского К. или из К. с Явы. Предварительная обработка К. — очищение, вальцевание, перемешивание с серой — здесь ведется так же, как при фабрикации изделий из вулканизированного К.; но тогда как там вулканизация составляет конец всей операции, здесь, напротив, в большинстве случаев различные изделия получаются при обработке уже готового материала. Количество прибавляемой к К. серы (или заменяющих ее веществ) в различных случаях бывает разное: чем серы больше, тем тверже получается продукт. Содержание ее доходит до 50% и бывает не менее 20%. Кроме того, к К. прибавляют и множество других веществ, из которых одни делают его более пластичным (гуттаперча, Coorongit, канифоль и пр.), другие более твердым (магнезия и пр.), некоторые придают ему тот или другой цвет (напр. киноварь) или прибавляются для увеличения веса (мел, гипс) при получении низших сортов. Температура, при которой ведется нагревание, дается различно: одни 120° — 150°, другие 160° — 165° и время от 4 часов до 12 ч. Здесь, как при вулканизации, выбор соответственной темпер. и времени имеет громадное влияние на качество получаемого продукта. Во многих случаях эта операция ведется в несколько приемов.
Свойства эбонита. Он резко отличается от чистого или вулканизированного К. По твердости он напоминает рог или дерево; но при этом эбонит хорошего качества бывает довольно эластичен. Хорошо полируется. Коэффиц. расширения его значителен и сильно меняется с температурой. Для одного образца Кольраушем найден 0,0000770 между 16,7° и 25,3° и 0,0000842 между 25,3° и 35,4°; он меняется в зависимости от содержания серы. При нагревании эбонит несколько размягчается и способен принимать различную форму. Он очень плохой проводник электричества, и как изолятор для различных электрических приборов он незаменим. Крепкая соляная, серная кислоты на него мало действуют. Обычные растворители К. его не растворяют при обыкновенной температуре, хотя он несколько разбухает в сероуглероде и дегте. При высокой же температуре, напр. 180° — 210°, он растворяется в бензоле, хлороформе и пр., подобно вулканизированному К., и при испарении такого раствора выделяется уже в измененном виде. По некоторым указаниям, на эбонит сильно действует озон воздуха. Он окисляет находящуюся в нем серу в серную кислоту, и этим объясняется тот факт, что эбонит вдруг становится плохим изолятором для электричества. Что касается применения, то эбонит во многих случаях заменяет рог, дерево и даже металл. Он идет на приготовление гребней, разного рода ручек (напр. для ножей, зонтиков, хирургических инструментов и пр.); из него делаются трубки, линейки, искусственные зубные челюсти и пр. Обыкновенно эбонит готовится в виде пластинок, плиток, из которых выпиливается множество мелких изделий. Для таких предметов, как табакерки, футляры, трубки, прежде всего из эбонитовой пластинки вырезывают отдельные части, которые нагреваются в печах или в горячей воде; когда они достаточно размягчены, кладутся в форму и под давлением и при нагревании соединяются в одно целое. Под давлением на размягченном эбоните можно получить очень тонкий рисунок. В других случаях эбонитовые изделия готовятся прямо при нагревании смеси К. с серой в соответственных формах. Для получения медалей, напр., берут гипсовую форму, хорошо высушивают, смазывают ее маслом, наливают раствор К. с необходимым содержанием серы и дают высохнуть; вновь наливают раствор и т. д., пока не получится слой достаточной толщины. После этого нагревают 8—10 час. Прекрасные изделия получаются при нагревании каучук. массы в стеклянных формах с вытравленными узорами. При нагревании между зеркальными стеклами получается эбонитовая пластинка с глянцем, которого нельзя достигнуть никакими другими средствами. Получение эбонитовых изделий формованием сопряжено со многими неудобствами. Дело в том, что эбонит и материал, из которого сделана форма (чаще латунь или олово) имеют различные коэффициенты расширения, так что на изделиях получаются трещины, бороздки и пр.; кроме того, происходит неполная передача всех деталей формы. Для устранения этого в некоторых случаях поступают так. После нагревания в течение некоторого времени, когда еще операция не дошла до конца, — форму охлаждают, предмет вынимают, смачивают раствором К. и замазывают трещины и проч. каучуковым тестом (из которого готовится данный предмет). После того снова помещают его в форму и продолжают нагревание, но и тут не доходят до конца. Вещь второй раз вынимают, исправляют все недостатки, снова помещают в печь и тогда уж операцию ведут до конца. Иногда окончательная отделка производится в другой форме, где предмет получает наиболее тонкие отпечатки. В некоторых случаях, напр. для хирургических инструментов, изготовляются такие предметы, которые состоят частью из эбонита, частью из вулканизированного К. Этого достигают таким образом, что одни части предмета готовят из К. с большим содержанием серы, другие с очень незначительным, и тогда при нагревании получается такая разница в свойствах.
10) Исследование К., вообще говоря, представляет большую трудность. Сырой К. прежде всего разрезают и смотрят, не находится ли в нем камней, кусков дерева, гвоздей и проч. Потом определяют в нем количество воды; для этого разрезывают его на мелкие кусочки и сушат около 110°. Кроме воды, определяют количество нерастворимого вещества. Для этой цели обрабатывают его в течение нескольких дней скипидаром при 60°, пока последний не перестанет извлекать из него чего-либо; остаток промывают эфиром и сушат при 110°. Для определения минеральных примесей его прокаливают и обжигают до пепла. Другие растворяют в керосине (температура кипения 140° — 150°) при кипячении и проч. Гораздо сложнее исследование К. в поделках. Редко он является в чистом виде; иногда количество минеральных примесей бывает так велико, что К. служит лишь только цементом. Часто определение удельного веса может дать здесь некоторые указания: чем минеральных примесей больше, тем удельный вес больше (понятно, для одних и тех же составных частей), хотя, с другой стороны, малый удельный вес не является гарантией чистоты, так как могут быть прибавлены органические вещества, не имеющие ничего общего с К. Одним из существенных данных анализа является определение золы прокаливанием. Какой процент ее допускается, трудно сказать; по некоторым данным, в хорошем продукте количество ее не должно быть более 50%. Определение цинка, кремнезема, магния, кальция производится таким образом, что навеску К. 0,5—1 гр. выпаривают с крепкой азотной кислотой (удельный вес 1,40) для разложения всех органических веществ и остаток анализируют обычным способом. Сернистую сурьму определяют, сплавляя К. 1,5 гр. с 10 гр. сернистого натрия, извлекая водою и осаждая соляной кислотой. Определение всего количества серы ведется, окисляя ее в серную кислоту. Для этой цели 0,5—1 гр. мелко изрезанного К. хорошо смешивают с 1 гр. магнезии, 1 гр. азотно-магнезиальной соли, 1 гр. азотно-аммиачной соли, 1 гр. соды и осторожно прокаливают. Серную кислоту определяют обычным путем (Донат). Количество экстрагируемых веществ тоже дает некоторое указание на чистоту предмета. Кисслинг экстрагирует 5 гр. К. в течение 7—8 час. сероуглеродом и потом часа два эфиром; для удовлетворительных образцов количество растворимых веществ не должно значительно превосходить 10—12%. По Гейнцерлингу, к К. прибавляют жиры, парафин, смолы и пр., чтобы понизить его удельный вес. Для определения этих примесей измельченный К. нагревают со скипидаром или сероуглеродом, к которому прибавлено 5% спирта при 60° — 70°. По испарении раствора жиры и смолы определяются обмыливанием. Кисслинг для испытания К. делает еще такую пробу, которую считает очень существенной. Он нагревает К. при 100° — 110° в течение, напр., 2 дней и смотрит, сохранил ли он еще свою эластичность или сделался совершенно ломким. Он нашел, что это находится в связи с содержанием золы и количеством веществ, растворимых в сероуглероде и эфире. Для исследованного им образца, напр. при 61% золы, К. через два дня становится твердым и ломким, тогда как при 30% — 35% он еще довольно эластичен. С. Вуколов. Δ.
- ↑ В африканском К. Габоном найден дамбонит C8H16O6, вещество кристаллическое, легко растворимое в воде и в водном спирте, плавящееся при 190° и возгоняющееся без разложения при 200° — 210°. По Maquenne, это двуметиловый эфир гексаоксигексагидробензола C6H6(HO)4(OCH3). При действии HJ дает дамбозу C6H12O6, которая найдена Maquenne’ом вполне аналогичной пиозиту и которая есть гексаоксигексагидробензол. Из К. с Борнео получен борнезит C4H14O6 - вещество, похожее на дамбонит, оптически деятельное (αD = +32), вероятно, метиловый эфир инозита; из мадагаскарского К. получен матезит C10H20O9, схожий с предыдущими, оптически деятельный (αD = −79) и дающий с HJ C9H18O9 и пр.
- ↑ Делались попытки выработать способ заводского приготовления К. из изопрена, но пока они еще не привели к удовлетворительным результатам: стоимость полученного искусственным образом продукта далеко превосходит его возможную стоимость. Лишь тогда, когда найдутся способы искусственного приготовления изопрена (напр. из нефти, каменного угля и т. п.), можно думать о получении из него К.
- ↑ Починка каучуковых изделий из вулканизированного К. представляет вообще большие трудности, так как ни одно из наилучших клеящих веществ, годных для обыкновенного К., здесь не пристает совершенно прочно. Указывают, что хорошим клеем здесь служит нагретый раствор гуттаперчи в каменноугольном дегте. Для починки калош советуют (Artus) следующий клей: 2 части мелко изрезанного К. обливают сероуглеродом 12—14 час. и слегка подогревают; после разбухания сюда прибавляют некоторое количество следующего раствора: расплавляют осторожно 1 час. К. и 1/2 части канифоли и растворяют в скипидаре.
Рис. 1. Вальцы для промывания сырого каучука. Рис. 2. Котел для вулканизации каучука (вид сбоку и в разрезе). Рис. 3. Пресс для вулканизации каучука. Рис. 4. Станок для разрезания каучука. Рис. 5. Вальцы для получения пластинок каучука. Рис. 6. Машина для наведения каучукового теста на ткань. Рис. 7. Схема вулканизации непромокаемой ткани по Parkes’y. Рис. 8. Схема производства вулканизации двойной промокаемой ткани по Parkes’y. Рис. 9. Наконечник к прессу для приготовления каучуковых трубок.КАУЧУК