Вулканизация каучука — одно из тех слуйных изобретений, которые можно было сделать за сотни лет до того.
Собственно, вулканизация — это и есть превращение каучука в резину. Без вулканизации каучук тоже использовали, но он был мало пригоден — плавится на солнце, склеивается, и к тому же больше пластичен, чем эластичен. Такой себе упругий пластилин. Хотя первое изделие из каучука — упругий мяч — был привезен в Европу лично Колумбом среди всякого разного заморского хлама.
Дальше прошли столетия и о каучуке в Европе почти и не вспоминали. Все произошло только спустя 300 (!) лет, когда Гудьир в 1838-м изобрел вулканизацию.
Сам процесс вулканизации примитивен до упора — каучук нужно нагревать с серой. Процесс явно был доступен и в эпоху Колумба.
Для ускорения и улучшения вулканизации добавляют свинцовые белила, известь и магнезию.
Для получения более мягкой резины добавляют парафиновое и растительные масла, воски, олеиновую и стеариновую кислоты, хвойную смолу, каменноугольную смолу и канифоль.
Для упрочнения — газовую сажу.
Ничего заумного, вобщем. Вполне возможно это производство запустить на 300 лет раньше.
Собственно, вопрос будет только в сырье. Дерево, из которого получают натуральный каучук — гевея, она тогда росла только в Бразилии, на берегах Амазонки. И пол-века гевея была основой Бразильского процветания. Но в 1876 году произошла детективная история с украдеными семенами (очень напоминает историю с украденым шелкопрядом) и выяснилось, что гевея прекрасно приживается в Юго-Восточной Азии, сейчас 40% каучука дает одна Малайзия. Очень может быть, что попаданцу следует сразу посадить плантации в Азии, чтобы не возиться с плантациями на Амазонке, для которых требовались рабы.
И последнее — резина для попаданца это не столько метод получения денег. Это в первую очередь — изоляция для электротехники и герметизация стыков. А как вам осознание того факта, что тысячелетиями человечество не имело ни водонепроницаемой обуви, ни водонепроницаемых плащей. Галоши — величайшее изобретение и появилось только в 19-м веке!
Ну и последнее — возможно, что на первом этапе производство резины должно быть секретом, и товары из резины не нужно запускать в открытое обращение.
Латекс можно еще из одуванчиков добывать.
Это в СССР пытались перед войной сделать, денег не было на закупки каучука. Но технология заметно сложнее, чем с классическим каучук. И как только появился искусственный это забросили.
Тут вопрос в том, что это не любой одуванчик годится, а один только сорт из Казахстана, причем там была селекция чуть ли не двадцать лет. В данном случае имеет чисто теоретический интерес.
В кок-сагызе и крым-сагызе его раз в пять больше, но есть он в любом.
Проверить это легко — наберите немного млечного сока из корней и высушите между пальцами. Обязательно будет тянуться.
Кроме одуванчика в любом месте средней полосы есть замечательное растение под названием бересклет. Гуттаперчу из его коры народные лекари применяли для пластырей на раны с незапамятных времен.
Да, технология выделения чуть послежнее, но ничего того, чем наш попаданец не располагает. К тому же, ему ведь не надо быстро весь мир обеспечить — начать можно с мелкого…
ОДним словом, калоши рулят!
Тут вопрос не в том, где его много.
Вопрос в том, что пришлось пару десятков лет вести селекцию, пока получили вид, годный для производства.
Вряд ли попаданец этим будет заниматься.
Если я ничего не путаю, то селекция потребовалась чтобы вывести сорт, получение латекса из которого экономически выгодно (или хотя бы сравнимо) в сравнении с привозным.
т.е. получать то можно из любого как и сказал xolmc, но в современных условиях дешевле привезти 🙂
А вот если доступа к американскому каучуку нет вообще- сойдет и одуванчиковый. Да, он будет дорог, но он будет!
Именно!
Если не секрет — откуда у вас информация о предварительной длительной селекции?
Насколько я знаю, сагыз брали как есть — каучука там достаточно изначально(порядка 8% по массе сухого корня — в 4 раза больше, чем у обычного одуванчика), именно по такому признаку ботаники и шерстили всю флору Союза.
Селекция очень затруднена по одной простой причине — попробуйте-ка собрать и отделить созревшие семена одуванчка друг от друга, чтобы посадить отдельно!
Вегетативным же способом селекцию вести невозможно — растение клонируется.
За все время разведения в СССР так и не удалось кардинально улучшить свойства растения. Компенсировали методами поднятия урожайности с гектара.
Да и когода было селекцию-то вести? От момента его обнаружения до начала культивирования всего ничего прошло. Открыт был в 1931, через два года уже 1200 га плантаций было. Каучук-то срочно нужен был, стратегическое сырье!
Латекс из одуванчиков это круто.
Можно сделать хотя бы предметы роскоши — непромокаемые плащи и шины для карет. О презервативах можно подумать.
Ну, настолько тонкую резину, держащую ТАКИЕ нагрузки, вытянуть вряди ли получится 🙂
И на широкое производство шин тоже вряд ли нужное количество наберется. Да и клапанов нет — если только водонаполненные делать 🙂
А вот насчет пропитки калош снаружи и разнообразных прокладок — вполне.
Селекция одуванчика — не проблема. После опыления вокруг плода завяз ввалятся мешочек из марли и никуда семена не денутся. Тебя же не удивляет селекция сельдерея, скажем? А там с семенами проблем побольше, чем у одувана.
А можно по подробней про каучук из одуванчика?
Не могли бы Вы пояснить, в Амазонии рабы бы потребовались, а в Азии нет, почему? Просто в Азии было и так много желающих работать, а в Южной Америке мало?
Ну, это все — исходя из того, что в реальном мире в Южной Америке они понадобились, а Азия обошлась без них. Чисто эмпирические данные.
Возможно, в Азии просто народ слегка трудолюбивей.
Или в Америке местные считали ниже своего достоинства идти на плантации, а в Азии это было в самый раз.
Или плотность населения в Азии много больше, чем в Америке и требуемое количество рабочих нашлось.
Или при запуске азиатского проекта были выставлены другие монетарные отношения, типа выгодней платить чем рабов держать.
Вариантов может быть много, я туда не влазил.
В обоих Америках людей было тупо мало в доколумбово время. В первую очередь, из за отсутствия лошадей и коров/быков — не было рабочих животных, соответственно, была низкая производительность труда и т.д. В Америках не было кочевников в поясе степей/прерий/пампасов. Только немногочисленные примитивные земледельцы с охотниками и собирателями, которые, как и в Старом Свете, жили по границе лесов, в лесостепной зоне. В гуще лесов людей всегда было мало — много ли сибирских лесных эвенков? В прериях/степях не было кочевников из за отсутствия лошадей и скота.
Из за малонаселенности степной зоны, получились исключительно белые США/Канада на севере и Аргентина/Уругвай на юге. Геноцид индейцев сильно преувеличен. В Америки массово ввозились рабы, и не только африканцы, потому что некому было работать на плантациях.
Можно будет попробовать синтез Лебедева — но довольно сложно, требуется оксид магния и качество на выходе
откровенно говенное, только для пропитки ткани и то херня.
IMHO
Самые перспективные альтернативы — это гуттаперча и целлофан.
Первое — водонепроницаемая пропитка, изоляция, прокладки.
Второе — пищевая упаковка, если промаслить — опять же изоляция,
к тому же — вискозное волокно как одна из стадий производства.
Лучшие сорта резины с 19 века получали из Алоэ. Основная сельскохозяйственная культура острова Аруба до сих пор.
«Аруба стала одним из главных поставщиков алоиновой резины, которая экспортировалась в основном в Нью-Йорк, Гамбург и Лондон. Резину с Антильских островов, 90 % производства которой приходилось на Арубу, называли в то время «кюрасаоская резина». Она относилась к самым качественным и дорогим в мире и стала основным источником дохода Арубы до развития нефтеперерабатывающей отрасли»
http://ru.wikipedia.org/wiki/%C0%F0%F3%E1%E0
К сожалению, Аруба до Колумба все равно будет для попаданца недостижима.
Алоэ известно со времён древнего Египта, а может и раньше. В Еврпе оно растёт по берегам Средиземного моря. Значит никаких дальних путешествий.
Аруба это просто современное место вырашивания, при том относительно недавнее всего лишь с середины 19 века.
Островок со времён Колумба оказался непригодным для других культур, кроме алоэ. Сухой и жаркий климат.
Так, что есть смысл на алоэ обратить внимание.
Интересно.
Я просмотрю, какие там алоэ бывают и со всех ли можно получить каучук. Спасибо.
Здравствуйте.
Так как результаты?) С любого ли алоэ?
Ксожалению, больших подробностей не нашёл про ту резину.
Действительо Арубанское алоэ известно благодаря высокому содержанию алоина (22 % против 15 % среднемировых).
Но, если из средиземноморского алоэ у попаданца получится не самая лучшая для 20 века резина, а просто хорошая то это не повод расстраиваться. 🙂
А у русских были валенки и жыли они не зная мокрых ног 🙂
У вас, видимо, валенок не было, потому как состояние «валенки на печи» это не зря.
Добавлю в копилку по каучуконосам Молочай великий до 20 % огромное дерево в саванне целые заросли, получать сок можно как у гевеи нет такой мороки как с алоэ и объемы на порядок больше ну и если перец попал в экваториальную Африку или Судан Эфиопию каучуконосное дерево фунтумия, каучуконосная лиана ландольфия до 25 %. В Индии и Индонезии Фикус, так что было бы желание..
Вулканизация каучука — пример, казалось бы, очень простой технологии, которую без минимального понимания принципов происходящих явлений не так просто применить. Если попаданец, читавший когда-то, что достаточно смешать каучук с серой и погреть, попробует реализовать этот процесс на практике, результат, мягко говоря, его разочарует.
Дело в том, что вулканизация под действием одной лишь серы требует достаточно жестких условий (чвсы при 150 -200 градусов), при которых наряду с вулканизацией идет процесс реверса вулканизации, приводящий к укорачиванию полисульфидных сшивок, и приводящий к перевулканизации с существенным ухудшением прочности и эластичности, остановить де процесс на плато с наилучшими свойствами практически невозможно. Кроме того, при такой вулканизации требуется добавлять очень много серы, 10-25%, из которых в реакцию вступает от силы пара процентов. Остающаяся сера продолжает медленно реагировать с резиной, которая в течении нескольких лет дубеет и теряет многие свои свойства.
Поэтому при вулканизации обязательно нужно присутствие ускорителей, позволяющих контролировать процесс. Первый ускоритель — свинцовые белила — был открыт еще Гудьиром, однако действие его не очень эффективно, а во многих случаях присутствие в резине свинца просто недопустимо. Гораздо более удобны и полезны органические ускорители, первым из которых нашел применение альдегид-аммиак, легко получающийся из ацетальдегида и аммиака. При добавлении всего 0.5-1% этого соединения количество серы для вулканизации можно снизить до 1-3%, а также сильно сократить время и температуру процесса (достаточно 60-90 минут при 140 градусах). Более совершенные ускорители — различные серусодержащие соединения (тиурам, ксантогенаты, тиомочевины и т.д.), получающиеся из спиртов или аминов и сероуглерода. В зависимости от типа ускорителя (также обычно требуется добавка небольшого количества окиси цинка) можно в широких пределах менять температуру вулканизации, и даже проводить ее при комнатной температуре; кроме того, ускорители повышают и прочность получающейся резины. Остатки ускорителей в резине продолжают действовать как антистарители.
Водорастворимые ускорители позволяет вулканизовать изделия из латекса, типа медицинских перчаток или презервативов.
В общем, без преувеличения можно сказать, что открытие органических ускорителей вулканизации имело не меньшее значение, чем открытие самой вулканизации.
Также весьмв полезным на ранних этапах развития резиновой промышленности может быть метод холодной вулканизации, открытый Парксом в 1849 г. Этот метод подходит для тонкостенных изделий, вулканизовать которые обычными методами сложно. По методу Паркса каучуковые изделия погружаются на короткое время, от нескольких секунд до минуты, в раствор S2Cl2 в бензине или сероуглероде, а затем тщательно промываются в воде или слабом растворе щелочи. Метод Паркса широко пртменялся вплоть до начала XX в., хотя и был сопряжен с большой вредностью производства, а изделия при этом получались не очень долговечными. Поэтому с 30-х годов холодную вулканизацию хлористой серой перестали использовать, заменив на низкотемпературную вулканизацию с высокоактивными ускорителями.
Хотя каучук был открыт (европейцами) еще в начале XVI в., широкое использование этого материала началось лишь практически три века спустя. Одна из главных причин сложности внедрения каучука в технику — это сложность его переработки в полезные изделия.
Гевея (а также многие другие каучуконосные растения) выделяет каучук в виде латекса — эмульсии каучука в воде с растворенными в ней солями и органическими веществами. Первые резиновые изделия делали прямо из латекса, нанося его на подходящую форму и высушивая в дыму (заодно фенольные соединения из дыма служили консервантами и антиоксидантами). Также латексом пропитывали ткань для придания ей водонепроницаемости. Однако свежий латекс очень быстро прокисает, и каучук в нем сворачивается. Поэтому производить изделия из латекса могли лишь непосредственно на месте сбора сока, что было достаточно сложно организовать.
Свернувшийся же и высохший каучук, привозившийся в Европу, мало для чего могли использовать — разве что вырезать из цельного куска мячик или для стирания карандашных линий с бумаги.
Лишь в конце XVIII в каучук начали растворять в скипидаре и пропитывать им ткань для придания водо- и воздухонепроницаемости. Таки образом пропитывали оболочки первых аэростатов. Однако скипидар, во-первых слишком долго высыхал, а во-вторых, ускорял окисление каучука кислородом, из-за чего такая прорезиненная ткань очень быстро теряла свои свойства. Только когда Макинтош применил для растворения каучука сольвент-нафту (смесь ароматических углеводородов, получавшуюся как побочный продукт производства светильного газа), пропитанная каучуком ткань и плащи из нее получили широкое признание.
Сам же каучук стало возможным массово применять для изготовления разнообразных изделий после открытия процесса мастикации Томасом Хэнкоком (который позже оспаривал с Гудьиром приоритет вулканизации) в 1820-х годах. Мастикатор Хэнкока представлял собой деревянный цилиндр со множеством металлических зубьев, вращавшийся в полом цилиндре, также снабженном зубьями на внутренней поверхности. Многократное разрывание и перетирание кусков каучука вызывало некоторое укорачивание полимерных цепочек и возвращало каучуку липкость. Первоначально Хэнкок предполагал использование своего мастикатора лишь для переработки обрезков каучука, но оказалось, что после такой обработки из полученной массы можно было формировать листы или другие изделия любой необходимой формы; кроме того, мастифицированный каучук гораздо легче и полностью растворялся (успех предприятия Макинтоша связан в том числе и с сотрудничеством с Хэнкоком).
Позже для мастикации (иначе называемой пластикацией) стали применять вальцы, вращающиеся со сдвигом (с разной скоростью), или мощные лопастные смесители, причем одновременно с мастикацией в каучук замешивали — и замешивают в наши дни — вулканизирующие агенты, ускорители, наполнители и другие добавки.
Однако, конечно, многих этих сложностей можно было бы избежать, применяя формование резиновых изделий прямо из латекса. Для этого нужно лишь стабилизировать свежий латекс добавлением ~0.5% аммиака. Такой латекс может храниться долгое время, и при этом сохраняет все свойства свежего сока. Также, поскольку в латексе каучук составляет лишь 25-35% по массе, для перевозки латекс концентрируют до 60-70% упариванием в вакууме или центрифугированием. Однако сконцентрировать латекс можно простым отстаиванием, если добавить небольшое количество желатина, альгината натрия или экстракта исландского мха. При отстаивании, очень похожем на отстаивании сливок с молока (на английском этот процесс так и называется «creaming»), получается 60% латекс, который при необходимости можно разбавить водой до нужной концентрации.
Пропитка ткани латексом (в который можно добавить необходимые вулканизирующие агенты — серу, оксид цинка, ускорители и т.д.) дает очень хорошую прорезиненную ткань, при этом не нужны дорогостоящие, токсичные и огнеопасные растворители. Из латекса формуют изделия типа перчаток, сосок, презервативов и т,д, со стенкой от долей миллиметра до 2-3 мм. Для этого формы-шаблоны необходимой формы окунают в раствор хлористого кальция, а затем в латекс, который оседает ровным слоем за несколько минут, после уплотнения в горячей воде почти готовое изделие можно снять с формы и довулканизовать. Более толстостенные изделия можно получить многократным маканием с промежуточным просушиванием. Добавив в латекс вулканизирующий агент и мыло в качестве вспенивателя и взбив эту смесь в пену, можно получить пенорезину. Этот метод был открыт лишь в 1928 г.
Стоит отметить, что изделия из латекса, каучук для которых не нужно подвергать пластикации, уменьшающей его молекулярную массу, ощутимо прочнее и эластичней обычных резиновых.
Производство латексных изделий началось лишь в 20-х годах XX вв., однако ничего не мешало внедрить эту технологию сразу после открытия Америки — или даже раньше, учитывая что и в Старом Свете были подходящие каучуконосные растения.
Плиофильм
При действии хлороводорода на растворы каучука в органических растворителях происходит присоединение хлороводорода к двойным связям, и получается гидрохлорированный каучук. При содержании хлора в районе 30% по массе гидрохлорированный каучук обладает замечательными пленкообразующими свойствами. Отливая раствор на полированную поверхность стекла или металла, можно получать прозрачные пленки от прочных и достаточно жестких до мягких и эластичных при добавлении пластификаторов.
Пленки из гидрохлорированного каучука, известные под названием плиофильм, начали выпускать в 30-х годах, и этот материал нашел широкое применение благодаря своей прозрачности, устойчивости и способности легко свариваться. Плиофильм использовали для упаковки различных продуктов, для защиты от коррозии запчастей авиатехники, для изготовления дождевиков и многого другого. При высадке союзных войск в Нормандии в пакеты из плиофильма упаковывали оружие для защиты от морской воды.
С освоением технологии производства поливинилхлорида плиофильм по большей части утратил свое значение, однако этот материал был бы весьма полезен в более ранние времена, тем более что все компоненты для его широко производства были доступны уже в начале XIX в. А в небольших объемах плиофильм мог бы был быть внедрен и намного раньше. Прозрачная, водо- и газонепроницаемая пленка, при этом малогорючая, нашла бы применение в любой эпохе.
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/91/American_soldiers%2C_hardened_and_ready%2C_lounge_under_full_fighting_equipment_on_the_deck_of_a_Coast_Guard_assault…_-_NARA_-_196237.jpg
https://standinthedoor1944.com/cdn/shop/files/Conneaut_02.jpg?v=1698960611&width=713
реклама в журнале Life 1949 г
https://books.google.ru/books/content?id=b00EAAAAMBAJ&hl=ru&pg=PA21&img=1&zoom=3&sig=ACfU3U1VB6STSGYIa5JN8Ed1_5cbPqAOCg&w=1280
Popular mechanics окт 1939 г
https://books.google.kz/books/content?id=vNsDAAAAMBAJ&hl=ru&pg=PA581&img=1&zoom=3&sig=ACfU3U2we-feG6GGqdO_A7qUe-FT_N5-xA&w=1280
Клеенка и линолеум.
Как хорошо известно, растительные масла, содержащие большое количество полиненасыщенных жирных кислот — например, льняное, тунговое, маковое и др. — под воздействием воздуха способны полимеризоваться. как минимум с V в н.э. это свойство использовалось для приготовления мамлчных красок и лаков; также было обнаруженою что в общем-то небыстрый процесс высыхания масел можно значительно ускорить, если предварительно проварить масло в присутствии воздуха и добавить в него соединения металлов вроде свинца, железа, марганца и т.п., получая таким образом олифу.
Однако, по-видимому, лишь к XVIII в. олифу стали использовать для пропитки тканей и получения гибкого и водонепроницаемого материала — клеенки. Чтобы сделать клеенку, нужно смешать олифу с подходящим наполнителем-пигментом, например, суриком или мелом, при необходимости разбавить скипидаром и нанести кистью на крепкую ткань, растянутую на деревянной раме. После высыхания, которое особенно быстро происходит на солнце, получается водонепроницаемая ткань, которая, конечно, не такая гибкая, как прорезиненная ткань, но вполне годится для пошива плащей, чехлов и тентов.
Еще один полезный материал, производившийся на основе льняного масла — это линолеум, изобретенный Фредериком Вальтоном в 1860 г. в качестве замены камптуликона — покрытия для полов из пробки и каучука. Первоначальный метод производства линолеума состоял в получении частично заполимеризовавшегося льняного масла (линоксила) на полотнищах ткани. Затем линоксил соскребался и смешивался с молотой пробкой или древесной мукой, и полученная масса наносилась на плотную ткань и спрессовывалась вальцами.
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/85/Tyntesfield_2015_087.jpg
Похожий материал, с тисненым рисунком, назывался линкруста и некоторое время был очень популярен. Например, им были облицованы некоторые залы на «Титанике» и в американском Белом доме.
Впоследствие линоксил стали готовить продуванием воздуха через горячее льняное масло с сиккативами (солями металлов), как при варке олифы, но уже до начала загуствения. После окончательной полимеризации линолеум провращался в весьма прочный, износостойкий и гигиеничный материал, который широко использовался как напольное покрытие вплоть до середины XX в., когда его (как и клеенку на основе масла) заменили материалами из ПВХ, сохранившими те же названия.
Вероятно, и клеенка, и линолеум могли бы быть полезны в гораздо более ранние времена, заменяя во многих сферах каучук и резину, тем более что сложностей с производством подобных материалов из масел не было бы даже в глубокой древности