Изменение свойств резины в зависимости от температуры и в процессе хранения

С изменением температуры очень сильно изменяются свойства резины, причем работоспособность деталей из нее по разным причинам уменьшается как при нагревании, так и при охлаждении.

С понижением температуры резины предел прочности растет, а эластичность падает и при —80 °С она становится практически равной нулю.

Таким образом, основным неблагоприятным следствием понижения температуры является уменьшение эластичности резины, которая по мере охлаждения приближается по хрупкости к эбониту. Уже при —4 °С наиболее распространенные сорта резины не способны обратимо деформироваться в необходимых пределах, и только вулканизаты на базе специальных морозостойких каучуков сохраняют требующуюся эластичность при температуре –50 °С и ниже. Из чего следует, что резиновые изделия в зимнее время требуют к себе пристального внимания и осторожного обращения.

Все работы, связанные с монтажом или демонтажем резиновых деталей в зимнее время, надо проводить, предварительно прогрев их до комнатной температуры. Особенно важно прогревать пневматические шины, сильно охладившиеся при длительной стоянке или продолжительной остановке автомобилей на морозе. Такое нагревание происходит само по себе в процессе движения автомобиля за счет превращения в тепло энергии непрерывного деформирования перекатывающихся шин. Однако первое время после трогания с места холодные шины имеют недостаточную эластичность и вследствие этого легко могут быть повреждены в результате больших динамических нагрузок. Поэтому сначала машина должна двигаться с небольшой скоростью по наиболее ровным участкам местности или дороги, избегать крутых поворотов, резкого торможения и т.д.

В высшей степени осторожное обращение при зимней эксплуатации автомобилей требуется с деталями, изготовленными из бензо- и маслостойкой резины. По сравнению с обычной резиной она обладает пониженной морозостойкостью, и поэтому уже при —20 °С изделия из нее становятся хрупкими.

С повышением температуры до 110... 120 °С относительное удлинение резины увеличивается, а при дальнейшем нагревании, начинает уменьшаться. Переход от роста относительного удлинения к его спаду объясняется наступающим при этих температурах частичным разрывом серных мостиков между макромолекулами каучука, сопровождающимся одновременным резким снижением его эластичности и повышением пластичности.

Другие важные в эксплуатационном отношении свойства резины с повышением температуры изменяются только в худшую сторону: прочность, износостойкость и твердость уменьшаются, а остаточное удлинение и способность к необратимым деформациям увеличиваются. Так, нагреванию резины с 20 до 100 °С соответствует двухкратное и даже трехкратное снижение предела прочности на разрыв. Еще в большей степени уменьшаются в этом случае износостойкость и твердость резины. В результате пробег автомобильных шин уменьшается.

Кроме того, вследствие сильного понижения твердости и прочности резины с повышением температуры увеличивается возможность появления надрезов и вырывов целых кусков протекторов покрышек при наезде автомобилей на всякого рода неровности и препятствия.

Итак, все резиновые детали и в особенности те, которые деформируются в процессе работы, нужно в некоторых случаях зимой подогревать, а летом охлаждать, а также принимать меры по уменьшению их нагревания. В автомобильных шинах надо поддерживать нормальное давление и не перегружать их. Несоблюдение этих элементарных правил эксплуатации шин ведет к чрезмерному тепловыделению в них со всеми вытекающими отсюда вредными последствиями.

В жару летом возможно значительное нагревание и нормально накачанных неперегруженных шин. В этом случае рекомендуется для их охлаждения периодически делать в пути остановки, а иногда, чтобы не довести до аварийного состояния покрышку вследствие перегрева, — идти на снижение скорости движения, от которой сильно зависит тепловой режим шин.

Каучуки и их вулканизаты, как всякие ненасыщенные соединения, способны к различного рода химическим превращениям. Важнейшей реакцией, которая непрерывно происходит при хранении и эксплуатации резиновых изделий, является окисление резины, ведущее к изменению ее химических, физических и механических свойств. Совокупность всех изменений, происходящих в резине в процессе длительного окисления, принято называть ее старением.

С течением времени работоспособность резиновых изделий, а, следовательно, и надежность работы автомобилей снижаются. К разряду наиболее неблагоприятных изменений резины, возникающих вследствие старения, относится необратимое снижение ее эластичности. В результате повышенная хрупкость резины, в первую очередь ее поверхностных слоев, обусловливает появление в деформируемых деталях трещин, постепенно углубляющихся и, в конце концов, приводящих к разрушению изделия.

Последствия старения резины аналогичны последствиям от понижения температуры, с той лишь разницей, что последние по своему характеру являются временными и частично или полностью устранимыми с помощью нагревания, тогда как первые никакими способами нельзя ослабить и тем более устранить.

С повышением температуры старение усиливается, причем от нагревания на каждые 10 °С скорость старения возрастает в два раза. Замечено также, что окисление резины интенсивнее на тех участках, которые испытывают большее напряжение. Следовательно, необходимо содержать резиновые изделия по возможности в недеформированном состоянии.