Z čoho je guma vyrobená: prírodný latex, syntetické polyméry a zmesi

V typickej zmesi behúňa pneumatiky tvorí kaučukový polymér len asi 47 percent z celkovej hmotnosti. Zvyšok prichádza do mixéra ako sadze, procesný olej, oxid zinočnatý, síra, urýchľovače a antidegradanty. Tento jediný podiel je najrýchlejší spôsob, ako odpovedať na otázku, z čoho sa vyrába guma, pretože materiál, ktorý ľudia skutočne režú, formujú a predávajú, nie je jedna látka. Je to polymér plus starostlivo odvážený balík chémie.

Krátka odpoveď: Polymérna chrbtica plus zlučovací balík

Guma je vyrobená z polyméru s dlhým reťazcom v kombinácii s plnivami, olejmi, vulkanizačnými činidlami a ochrannými chemikáliami. Samotný polymér je buď cis-1,4-polyizoprén získaný zo stromu Hevea brasiliensis, alebo syntetický reťazec zabudovaný v reaktore z monomérov získaných z ropy a zemného plynu. Všetko ostatné v recepte existuje na to, aby bol reťaz spracovateľný, odolný a predvídateľný v prevádzke.

Izoprén, päťuhlíkový monomér za prírodným kaučukom, je malá molekula. Polymerizácia spája tisíce týchto jednotiek od hlavy k chvostu do reťazca, ktorého molekulová hmotnosť môže dosiahnuť niekoľko stoviek tisíc gramov na mol. Táto dĺžka umožňuje materiálu natiahnuť sa na niekoľkonásobok svojej pôvodnej dĺžky a zotaviť sa za predpokladu, že reťaze sú navzájom ukotvené.

Samotný surový polymér je na výrobnej linke takmer zbytočný. Nevulkanizovaný prírodný kaučuk je lepkavý v teplom počasí a krehký v chladnom počasí a nad 60 stupňov Celzia rýchlo stráca pevnosť. Zmiešavací balík odstraňuje tieto nedostatky, a preto takmer každá špecifikácia, ktorú si kedy prečítate, popisuje zlúčeninu, nie polymér.

Prírodný kaučuk: Čo vychádza zo stromu

Prírodný kaučuk sa vyrába z poľného latexu, mliečnej suspenzie, ktorá obsahuje približne 30 až 40 percent polyizoprénu, 55 až 65 percent vody a malej, ale dôležitej frakcie bielkovín, lipidov, cukrov a minerálnych solí. Nekaučuková frakcia je malá z hľadiska hmotnosti, no podporuje správanie pri liečbe, zápach, starnutie a riziko alergie.

Zber sa začína, keď má strom asi päť až sedem rokov. Kohútik oholí tenkú špirálu kôry, latex natečie do pohára a tekutina sa konzervuje čpavkom na prepravu. V továrni sa latex koaguluje kyselinou mravčou a potom sa spracuje do jednej z troch komerčných foriem: neúdené pláty, rebrované údené pláty alebo gumová drvina predávaná v technicky špecifikovaných triedach.

Pre hlbšie porovnanie dvoch polymérnych trás, rozčlenenie prírodný latex a syntetické polyméry stojí za prečítanie spolu so špecifikáciami surovín, ktoré dostanete od svojho dodávateľa.

Syntetický kaučuk: Čo pochádza z rafinérie

Syntetický kaučuk sa vyrába z monomérov získaných z ropy a zemného plynu, potom sa polymerizuje v reaktore pri kontrolovanej teplote, tlaku a podmienkach katalyzátora. Pretože pomery monomérov je možné upraviť v rámci úzkych okienok, výsledný polymér je oveľa konzistentnejší od šarže k šarži ako plantážny kaučuk.

Systém názvov ISO 1629 zoskupuje tieto materiály podľa štruktúry ich chrbtice. Typy s príponou R, ako sú NR, SBR, BR, NBR a CR, majú nenasýtené uhlíkové reťazce a ľahko sa vytvrdzujú sírou. Typy s príponou M, vrátane EPDM a silikónu, majú nasýtené reťazce a zvyčajne namiesto toho potrebujú peroxid, živicu alebo podobný systém vytvrdzovania.

Čo ešte obsahuje: recept na miešanie

Na 100 dielov kaučuku zmes na všeobecné použitie zvyčajne obsahuje 40 až 60 phr sadzí, 5 až 30 phr procesného oleja, 3 až 5 phr oxidu zinočnatého, 1 až 2 phr kyseliny stearovej, 1,5 až 2,5 phr síry, 0,8 až 2 phr urýchľovača 3antu a 1 až 1 phr Tieto čísla sú pracovným rozsahom pre konvenčnú síru vytvrdzovanú zmes a výrazne sa posunú, keď do špecifikácie vstúpi tepelná odolnosť, odolnosť voči oleju alebo nízke nastavenie kompresie.

Gumový stroj Banbury na miešanie gumy a plastov Vysokovýkonná miešačka s hydraulickým ovládaním a optimalizovaným rotorom na dispergovanie sadzí, procesného oleja a aditív v kaučukových zmesiach. Zobraziť produkt →

Každé číslo v tejto vete sa meria v phr, čo znamená diely na sto gumy. Referenčná hmotnosť je vždy 100 dielov polyméru, nikdy nie hmotnosť hotovej zmesi, takže recept možno zväčšiť alebo zmenšiť bez prepočítavania pomerov.

Rodiny zložiek spadajú do piatich funkčných skupín:

• Plnivá, najmä sadze a zrážaný oxid kremičitý, dodávajú pevnosť, tvrdosť a odolnosť proti oderu.
• Plastifikátory a procesné oleje zmäkčujú zmes, zlepšujú tekutosť a znižujú teplotu miešania.
• Aktivátory ako oxid zinočnatý a kyselina stearová premieňajú urýchľovač na aktívnu formu.
• Liečivá, síra alebo peroxid, vytvárajú zosieťovanie, ktoré robí gumu elastickou.
• Antidegradanty, vrátane amínov, fenolov a voskov, spomaľujú starnutie kyslíkom, ozónom a teplom.

Od polyméru k produktu: Štyri kroky spracovania

Premena týchto zložiek na použiteľnú časť prebieha v štyroch krokoch a zloženie sa mení pri každom z nich. Chyby váženia niekoľko gramov v 50 kilogramovej dávke stačia na posunutie tvrdosti o niekoľko bodov na stupnici IRHD.

3-valcový gumený kalandrovací stroj na poťahovanie a kalandrovanie Trojvalcový kalander s riadením PLC a nastaviteľným rozstupom medzi valcami na poťahovanie kordu, plátna alebo kalandrov na vnútorné obloženie pneumatík. Zobraziť produkt →

Ako sa zloženie zobrazuje na údajovom liste

Karta s údajmi o kaučuku uvádza identitu polyméru, pomery monomérov, limity kontaminácie a správanie pri spracovaní, čo mení neviditeľnú chémiu na čísla, ktoré môžete porovnávať. Čítanie týchto čísel oproti aplikácii je najrýchlejší spôsob, ako zachytiť nesúlad skôr, ako materiál dosiahne riadok.

• Obsah akrylonitrilu v NBR sa pohybuje od približne 18 percent pre nízku odolnosť voči oleju až po 42 percent pre ťažký kontakt s palivom.
• Viazaný styrén v SBR je zvyčajne okolo 23,5 percenta v štandardnej kvalite emulzie a vyšší styrén zvyšuje priľnavosť za mokra a hromadenie tepla.
• Pomer etylénu a propylénu plus obsah ENB definujú, ako EPDM vytvrdzuje a ako dobre toleruje ozón.
• Viskozita Mooney ML(1 4) pri 100 stupňoch Celzia zvyčajne pristane medzi 40 a 80 pre zmiešanú zmes.
• Obsah popola, prchavých látok a nečistôt stanovuje strop výberu kvality prírodného kaučuku.

Tam, kde je najdôležitejšia špecifikácia, údaje o zlúčenine by sa mali porovnať s hotovým dielom, nie s polymérom samotným. Rovnaká úvaha platí naprieč priemyselné gumové výrobky od plechov a rohoží až po kryty hadíc a pásové zmesi.

Reclaimed Rubber: Zloženie po druhom živote

Regenerovaná guma sa vyrába z mletého šrotu, väčšinou pneumatík po dobe životnosti, ktorý sa devulkanizuje a zušľachťuje späť na spracovateľnú fóliu. Materiál stále obsahuje uhľovodík z gumy, ale nesie aj sadze, olej, popol a zvyšky vytvrdzovania, ktoré boli v pôvodnej zmesi.

Stroj na recykláciu odpadových pneumatík na výrobu gumového prášku Systém drvenia, triedenia a magnetickej separácie, ktorý pripravuje gumový prášok s veľkosťou 10 mesh a -40 mesh z pneumatík po dobe životnosti. Zobraziť produkt →

Proces začína brúsením, potom magnetickou separáciou ocele a odstránením textilného vlákna. Nasleduje devulkanizácia, buď termomechanická, chemická alebo pomocou mikrovlnnej rúry, a rafináciou sa nakoniec získa hladký plech. Typický regenerát obsahuje zhruba 40 až 50 percent uhľovodíkov z gumy, pričom zvyšok tvoria sadze a minerálne plnivá.

Pridanie regenerácie znižuje náklady na suroviny a odvádza šrot zo skládok, čo je dôvod, prečo sa pravidelne objavuje v rohožiach, podložkách pod kolesá a inom nekritickom tovare. Nevhodne sa hodí pre dynamické tesnenia alebo vysokoteplotné aplikácie, kde na konzistentnej kompresii záleží viac ako na cene.

Často kladené otázky

Je guma vyrobená z ropy?

Čiastočne. Syntetický kaučuk sa vyrába z monomérov, ako je butadién, styrén a izoprén, ktoré pochádzajú z ropy a zemného plynu. Prírodný kaučuk nie, keďže pochádza z latexu stromu Hevea brasiliensis. Väčšina priemyselných výrobkov z gumy používa jedno alebo druhé a mnohé používajú oboje v jednej zmesi.

Aký je rozdiel medzi prírodným a syntetickým kaučukom na molekulárnej úrovni?

Prírodný kaučuk je takmer čistý cis-1,4-polyizoprén, pravidelný reťazec, ktorý pri namáhaní kryštalizuje a poskytuje veľmi vysokú pevnosť. Syntetické druhy sú vyrobené z dvoch alebo viacerých monomérov, takže reťaz nesie po svojej dĺžke rôzne bočné skupiny. Tieto vedľajšie skupiny vytvárajú odolnosť voči olejom v NBR alebo odolnosť voči poveternostným vplyvom v EPDM.

Čo znamená phr v recepte na gumu?

Phr znamená diely na sto gumy. Každá zložka je vyjadrená v pomere k 100 hmotnostným dielom kaučukového polyméru, takže zmes s 50 phr sadzí obsahuje o polovicu menej čiernej ako polymér. Ide o pomerový systém, nie o percento hotového mixu.

Dá sa guma vyrobiť bez síry?

áno. EPDM, silikón a mnohé špeciálne druhy sa vytvrdzujú peroxidmi, fenolovými živicami alebo oxidmi kovov namiesto síry. Síra zostáva najbežnejším liečivom, pretože je lacná a dobre funguje s nenasýtenými reťazcami, ako sú NR, SBR a NBR.