Hva er gummi laget av: naturlig lateks, syntetiske polymerer og blandinger

I en typisk dekkdekksammensetning utgjør gummipolymeren bare omtrent 47 prosent av den totale vekten. Resten kommer til mikseren som kjønrøk, prosessolje, sinkoksid, svovel, akseleratorer og antinedbrytningsmidler. Den enkelte andelen er den raskeste måten å svare på spørsmålet om hva gummi er laget av, fordi materialet folk faktisk kutter, former og selger ikke er ett stoff. Det er en polymer pluss en nøye veid pakke med kjemi.

Det korte svaret: En polymerryggrad pluss en blandingspakke

Gummi er laget av en langkjedet polymer kombinert med fyllstoffer, oljer, kurativer og beskyttende kjemikalier. Selve polymeren er enten cis-1,4-polyisopren tappet fra Hevea brasiliensis-treet, eller en syntetisk kjede bygget i en reaktor fra monomerer utvunnet fra petroleum og naturgass. Alt annet i oppskriften finnes for å gjøre den kjeden bearbeidbar, holdbar og forutsigbar i bruk.

Isopren, femkarbonmonomeren bak naturgummi, er et lite molekyl. Polymerisering knytter tusenvis av disse enhetene hode til hale inn i en kjede hvis molekylvekt kan nå flere hundre tusen gram per mol. Den lengden er det som gjør at materialet kan strekke seg til flere ganger sin opprinnelige lengde og komme seg tilbake, forutsatt at kjedene er forankret til hverandre.

En rå polymer i seg selv er nesten ubrukelig på en produksjonslinje. Uvulkanisert naturgummi er klebrig i varmt vær og sprø i kaldt vær, og den mister raskt styrke over 60 grader Celsius. Sammensetningspakken fikser disse svakhetene, og det er derfor nesten hver spesifikasjon du noen gang vil lese beskriver en forbindelse, ikke en polymer.

Naturgummi: Det som kommer ut av treet

Naturgummi er laget av feltlatex, en melkeaktig suspensjon som består av omtrent 30 til 40 prosent polyisopren, 55 til 65 prosent vann, og en liten, men viktig brøkdel av proteiner, lipider, sukker og mineralsalter. Ikke-gummifraksjonen er liten i vekt, men den driver kuratferd, lukt, aldring og allergirisiko.

Høsting starter når et tre er omtrent fem til syv år gammelt. En tapper barberer en tynn spiral av bark, lateks renner inn i en kopp, og væsken konserveres med ammoniakk for forsendelse. På fabrikken blir lateksen koagulert med maursyre og deretter bearbeidet til en av tre kommersielle former: urøkt laken, ribbet røkt laken eller smule gummi solgt under teknisk spesifiserte kvaliteter.

For en dypere sammenligning av de to polymerrutene, kan nedbrytningen av naturlig lateks og syntetiske polymerer er verdt å lese sammen med råvarespesifikasjonene du mottar fra din leverandør.

Syntetisk gummi: Det som kommer ut av raffineriet

Syntetisk gummi er laget av monomerer utvunnet fra petroleum og naturgass, og deretter polymerisert i en reaktor under kontrollerte temperatur, trykk og katalysatorforhold. Fordi monomerforholdene kan justeres innenfor tette vinduer, er den resulterende polymeren langt mer konsistent batch til batch enn plantasjegummi.

ISO 1629-navnesystemet grupperer disse materialene etter strukturen til ryggraden. Karakterer med R-suffiks, som NR, SBR, BR, NBR og CR, har umettede karbonkjeder og herder lett med svovel. Karakterer med M-suffiks, inkludert EPDM og silikon, har mettede kjeder og trenger normalt peroksid, harpiks eller et lignende herdesystem i stedet.

Hva annet går inn: The Sammensetning Recipe

Per 100 deler gummi bærer en generell blanding typisk 40 til 60 phr kjønrøk, 5 til 30 phr prosessolje, 3 til 5 phr sinkoksyd, 1 til 2 phr stearinsyre, 1,5 til 2,5 phr svovel, 0,8 til 2 phr akselerator og antigradant akselerator. Disse tallene er arbeidsområdet for en konvensjonell svovelherdet forbindelse, og de skifter betraktelig når varmebestandighet, oljemotstand eller lavt kompresjonssett kommer inn i spesifikasjonen.

Gummi Banbury-maskin for gummi- og plastblanding Høyytelsesblander med hydraulisk styring og optimert rotor for å spre carbon black, prosessolje og tilsetningsstoffer i gummiblandinger. Se produkt →

Hvert tall i den setningen måles i phr, som står for deler per hundre gummi. Referansevekten er alltid 100 deler polymer, aldri den ferdige sammensatte vekten, så en oppskrift kan skaleres opp eller ned uten å beregne forholdene på nytt.

Ingrediensfamiliene faller inn i fem funksjonelle grupper:

• Fyllstoffer, hovedsakelig kjønrøk og utfelt silika, tilfører styrke, hardhet og slitestyrke.
• Myknere og prosessoljer mykner blandingen, forbedrer flyten og senker blandetemperaturen.
• Aktivatorer som sinkoksid og stearinsyre omdanner akseleratoren til sin aktive form.
• Kurativer, svovel eller peroksid, skaper tverrbindingene som gjør gummien elastisk.
• Antinedbrytningsmidler, inkludert aminer, fenoler og voks, bremser oksygen, ozon og varmealdring.

Fra polymer til produkt: Fire prosesstrinn

Å gjøre disse ingrediensene til en brukbar del følger fire trinn, og sammensetningen endres ved hvert trinn. Vektfeil på noen få gram i en batch på 50 kilo er nok til å forskyve hardheten med flere punkter på IRHD-skalaen.

3 ruller gummikalendermaskin for belegging og kalandering Tre-rullskalender med PLC-kontroll og justerbar rulleavstand for belegg av snor, lerret eller kalandreringstekniske dekkinnerfor. Se produkt →

Hvordan komposisjon vises på et dataark

Et gummidatablad rapporterer polymeridentitet, monomerforhold, forurensningsgrenser og prosessatferd, noe som gjør usynlig kjemi til tall du kan sammenligne. Å lese disse tallene mot applikasjonen er den raskeste måten å fange en mismatch før materialet når linjen.

• Akrylnitrilinnholdet i NBR går fra omtrent 18 prosent for lav oljemotstand opp til 42 prosent for alvorlig drivstoffkontakt.
• Bundet styren i SBR er typisk rundt 23,5 prosent i standard emulsjonskvalitet, og høyere styren øker våtgrep og varmeoppbygging.
• Etylen- og propylenforhold pluss ENB-innhold definerer hvordan en EPDM herder og hvor godt den tåler ozon.
• Mooney-viskositet ML(1 4) ved 100 grader Celsius lander vanligvis mellom 40 og 80 for en blandet blanding.
• Aske, flyktige stoffer og smussinnhold setter taket på valg av naturgummikvalitet.

Der spesifikasjonen betyr mest, bør sammensatte data kontrolleres mot den ferdige delen, ikke polymeren alene. Det samme resonnementet gjelder på tvers industrielle gummiprodukter , fra ark og matter til slangedeksler og belteblandinger.

Reclaimed Rubber: Composition After a Second Life

Gjenvunnet gummi er laget av malt skrap, for det meste utgåtte dekk, som er devulkanisert og raffinert tilbake til et bearbeidbart ark. Materialet inneholder fortsatt gummihydrokarbon, men det bærer også carbon black, olje, aske og herderester som var i den opprinnelige blandingen.

Resirkuleringsmaskin for avfallsdekk for produksjon av gummipulver Knusing, sikting og magnetisk separasjonssystem som forbereder 10 mesh og -40 mesh gummipulver fra utgåtte dekk. Se produkt →

Prosessen starter med sliping, deretter magnetisk separering av stål og fjerning av tekstilfiber. Avvulkanisering følger, enten termomekanisk, kjemisk eller mikrobølgeassistert, og raffinering gir til slutt et glatt ark. En typisk gjenvinning inneholder omtrent 40 til 50 prosent gummihydrokarbon, mens resten består av kjønrøk og mineralfyllstoffer.

Å legge til gjenvinning reduserer råvarekostnadene og avleder skrap fra deponi, og det er grunnen til at det dukker opp regelmessig i matter, hjulklosser og andre ikke-kritiske varer. Den passer dårlig for dynamiske tetninger eller høytemperaturapplikasjoner der konsekvent kompresjonssett betyr mer enn pris.

Ofte stilte spørsmål

Er gummi laget av olje?

Delvis. Syntetisk gummi er laget av monomerer som butadien, styren og isopren som kommer fra petroleum og naturgass. Naturgummi er det ikke, siden det kommer fra lateksen til Hevea brasiliensis-treet. De fleste industrielle gummivarer bruker det ene eller det andre, og mange bruker begge i en enkelt blanding.

Hva er forskjellen mellom naturlig og syntetisk gummi på molekylært nivå?

Naturgummi er nesten ren cis-1,4-polyisopren, en vanlig kjede som krystalliserer under belastning og gir meget høy styrke. Syntetiske kvaliteter er bygget av to eller flere monomerer, slik at kjeden bærer forskjellige sidegrupper langs lengden. Disse sidegruppene er det som skaper oljebestandighet i NBR eller værbestandighet i EPDM.

Hva betyr phr i en gummioppskrift?

Phr står for deler per hundre gummi. Hver ingrediens er uttrykt i forhold til 100 vektdeler gummipolymer, så en blanding med 50 phr kjønrøk inneholder halvparten så mye svart som polymer. Det er et forholdssystem, ikke en prosentandel av den ferdige blandingen.

Kan gummi lages uten svovel?

Ja. EPDM, silikon og mange spesialkvaliteter herdes med peroksider, fenolharpikser eller metalloksider i stedet for svovel. Svovel er fortsatt det vanligste kurativet fordi det er billig og fungerer godt med umettede kjeder som NR, SBR og NBR.