Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 41. 13 oktober 1945 - Gummis elasticitet, av Shl - Borhaltigt harts, av SHl
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
1122
THiKNISK TIDSKRIFT
Gummis elasticitet. Gummis mest karakteristiska
egenskap torde vara dess elasticitet. En kristalliserad fast kropp
kan i allmänhet reversibelt töja sig ca 1 %. För att
åstadkomma en sådan sträckning av en stålstav fordras en kraft
av 25 t/cm2. Gummi kan töja sig ända till 800 %, och för
1 % töjning fordras endast en kraft av 0,25 kg/cm2.
Orsaken till gummis säregna egenskaper i detta hänseende
håller nu på att uppdagas genom studium av dess
molekylära byggnad.
Naturgummi kan anses vara en väldefinierad kemisk
förening mellan kol och väte. Molekylens grundenhet är
isopren, C6H8, men dess verkliga storlek har varit föremål för
mycken diskussion. Numera anses den bestå av en kedja
med i medeltal 20 000 kolatomer. Molekylens tjocklek
förhåller sig till dess längd ungefär som 1 : 6 000, och dess
verkliga längd är ca 0,0025 mm. Formeln kan skrivas:
CHs
I
—cm—CH*—C = CH—CHS— CHS—C = CH—CHa—CHJ —C = CH—CHa—
I I
CHa CHs
Studerar man andra ämnen med hög elasticitet, finner
man, att deras molekyler äro av samma typ, dvs. att de
äro mycket långa. Det är denna likhet i struktur, som
blivit utgångspunkten vid uppklarandet av orsakerna till
gummis elasticitet. Vi kunna därför vid den följande
diskussionen först studera den enklast möjliga molekylen av
denna typ, nämligen ett paraffinkolvätes.
I en kristall har denna molekyl ett utseende av den typ,
som fig. 1 A visar, i lösning antas den ha en oregelbunden
och föränderlig fason, som antydes av fig. 1 B. Enligt
Meyer, Valho och von Susich är det nämligen sannolikt,
att atomerna kunna vrida sig kring bindningarna, under
det avstånden mellan dem och vinklarna mellan
bindningarna förbli oförändrade. Vidare antas atomerna befinna sig
i värmerörelse, varigenom en rak struktur blir
utomordentligt osannolik, när atomrörelsen icke består av svängningar
kring jämviktslägen, som förhållandet är i fasta kroppar.
Följden härav blir, att avståndet mellan en molekyls ändar
i regel är avsevärt kortare än dess verkliga längd, som
fig. 1 B visar.
En gummimolekyl avviker endast i detalj men icke i
princip från ett paraffinkolvätes. Visserligen måste antas, att
atomerna icke kunna vridas kring dubbelbindningarna,
men totala antalet "leder" blir dock utomordentligt stort
på grund av molekylens stora längd. Om en gummimolekyl
är uträtad, befinner den sig i ett mycket osannolikt
tillstånd och måste därför sträva att anta sin tilltrasslade
fason, dvs. gummimolekylen måste vara utomordentligt
elastisk.
Härav följer givetvis icke nödvändigt, att även gummi är
elastiskt, ty materialets egenskaper måste även bero av det
sätt, varpå dess molekyler hänga ihop. Alla ämnen, som
ha långa molekyler, äro icke heller elastiska, och även
gummi är elastiskt endast inom ett begränsat
temperaturområde.
Av Meyers kinetiska förklaring på gummis elasticitet kan
man dra en hel del slutsatser beträffande dess fysikaliska
egenskaper, varigenom teorin kan prövas experimentellt.
De viktigaste äro:
spänningen i en bit gummi, som hålles vid konstant
sträckning, skall stiga med temperaturen,
vid sträckning skall värme utvecklas, vid
sammandragning skall värme absorberas,
relationen mellan sträckning och spänning skall icke vara
en rät linje (Hooke’s lag) utan en kurva.
Alla dessa, delvis mycket säregna egenskaper har gummi
visat sig äga, vilket måste anses vara ett gott stöd för
teorin. Enligt denna är gummi icke en fast kropp inom
elasticitetsområdet utan betraktas närmast som en vätska
med mycket hög viskositet.
Man måste sålunda föreställa sig, att en bit gummi är en
synnerligen tilltrasslad härva av till formen föränderliga,
trådlika molekyler. Om man tänker sig, att det vore möj-
A B
Fig. 1. Schematisk skiss av en paraffinmolekyls form,
A i en kristall, B i lösning.
ligt att fatta tag i ena änden av en sådan molekyl, borde
det också vara möjligt att så småningom dra ut den ur
härvan, då molekylerna på grund av värmerörelsen
ständigt ändra form och därmed åtminstone delvis sina
inbördes lägen. Om en bit rågummi utsättes för ett tryck
under lång tid, förändrar den så småningom sin form,
vilket motsvarar utdragandet av en enstaka molekyl. Ju
högre temperaturen är, ju starkare är värmerörelsen och ju
lättare sker därför formförändringen. Rågummi är
plastiskt och kan formas vid förhöjd temperatur.
Vid vulkanisering uppstå tvärbindningar mellan
molekylerna. Dessas rörelseförmåga i förhållande till varandra
blir härigenom begränsad, och det är därför icke tänkbart
att dra ut en enda molekyl ur härvan. Genom vulkanisering
omöjliggöres en permanent formförändring vid tryck.
Vulkaniserat gummi är därför mer fullkomligt elastiskt och
icke plastiskt.
Mellan alla molekyler verka attraktionskrafter, som göra
sig alltmer gällande, ju mindre värmerörelsen blir. I fast
form dominera attraktionskrafterna. Gummi kan liksom
vätskor frysa till fast form vid låg temperatur, varvid det
blir hårt och sprött som glas. Detta inträffar för
naturgummi vid ca — 70°.
De flesta vätskor stelna icke till amorfa fasta kroppar
(glas) utan kristallisera, dvs. deras smådelar ordna sig i
ett bestämt regelbundet mönster, vilket kan konstateras
med hjälp av röntgen. Om naturgummi hålles flera dagar
vid ca 0°, blir det opakt och relativt hårt. Det är
fortfarande böjligt men har förlorat en stor del av sin
sträckningsförmåga. Med hjälp av röntgen kan man visa, att
gummi blivit kristalliniskt. Sådant gummi är icke sprött,
vilket beror på kristallisationens ofullständighet. Många av
molekylerna måste nämligen vara så intrasslade, att de ej
kunna ordna sig i knippen av parallella kolkedjor.
Kristalliniskt gummi består därför av kristaller inbäddade i en
amorf grundmassa.
Det har visat sig, att gummi kristalliserar även vid vanlig
temperatur, om det hålles sträckt. Orsaken härtill måste
vara, att molekylerna delvis rätas ut vid sträckningen, så
att de komma i lägen, som gynna kristallbildning. När
sträckningen upphör, brytes kristallstrukturen ned i
vulkaniserat gummi, som därför återtar sin ursprungliga
längd, under det att kristallerna äro stabila i rågummi, som
därför förblir utsträckt, tills kristallerna smältas ned
genom stegring av temperaturen.
Då molekylerna äro ordnade i långsträckta knippen, har
kristalliserat gummi en fibrös struktur, vilket tydligt
framträder, om det fryses till sprödhet och krossas.
Vulkaniseras sträckt gummi genom en kallprocess, bibehålles
kristallstrukturen, vilket resulterar i en seg och relativt litet
sträckbar produkt (Discovery apr. 1945). Shl
Borhaltigt harts. Borsyra reagerar lätt med
högmoie-kylära ämnen, såsom cellulosaestrar och -etrar och delvis
hydrolyserade polyvinylestrar och -acetaler, som innehålla
flera hydroxylgrupper per molekyl. De erhållna
produkterna äro olösliga, icke brännbara borsyraestrar eller
ester-artade föreningar. De hydrolyseras redan vid kontakt med
vatten eller alkoholer, varvid utgångshartset återfås, ett
förhållande, som utnyttjas på olika sätt (Ind. & Eng.
Chem., dec. 1943). SHl
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
