Hvad er gummi lavet af: Naturlatex, syntetiske polymerer og blandinger

I en typisk dækmønsterblanding udgør gummipolymeren kun omkring 47 procent af den samlede vægt. Resten ankommer til blanderen som kønrøg, procesolie, zinkoxid, svovl, acceleratorer og antinedbrydningsmidler. Den enkelte andel er den hurtigste måde at besvare spørgsmålet om, hvad gummi er lavet af, fordi det materiale, folk faktisk skærer, støber og sælger, ikke er ét stof. Det er en polymer plus en nøje afvejet pakke af kemi.

Det korte svar: En polymerrygrad plus en sammensætningspakke

Gummi er lavet af en langkædet polymer kombineret med fyldstoffer, olier, helbredende midler og beskyttende kemikalier. Selve polymeren er enten cis-1,4-polyisopren tappet fra Hevea brasiliensis-træet eller en syntetisk kæde bygget i en reaktor fra monomerer udvundet fra olie og naturgas. Alt andet i opskriften eksisterer for at gøre den kæde bearbejdelig, holdbar og forudsigelig i brug.

Isopren, den fem-kulstof monomer bag naturgummi, er et lille molekyle. Polymerisation forbinder tusindvis af disse enheder top til hale i en kæde, hvis molekylvægt kan nå op på flere hundrede tusinde gram pr. mol. Den længde er det, der gør det muligt for materialet at strække sig til flere gange sin oprindelige længde og komme sig, forudsat at kæderne er forankret til hinanden.

En rå polymer i sig selv er tæt på ubrugelig på en produktionslinje. Uvulkaniseret naturgummi er klæbrigt i varmt vejr og skørt i koldt vejr, og det mister hurtigt styrke over 60 grader Celsius. Sammensætningspakken løser disse svagheder, hvorfor næsten alle specifikationer, du nogensinde vil læse, beskriver en forbindelse, ikke en polymer.

Naturgummi: Hvad kommer ud af træet

Naturgummi er lavet af feltlatex, en mælkeagtig suspension, der er omkring 30 til 40 procent polyisopren, 55 til 65 procent vand og en lille, men vigtig del af proteiner, lipider, sukkerarter og mineralsalte. Den ikke-gummi fraktion er lille i vægt, men den driver helbredende adfærd, lugt, aldring og allergirisiko.

Høsten starter, når et træ er omkring fem til syv år gammelt. En tapper barberer en tynd spiral af bark, latex løber ned i en kop, og væsken konserveres med ammoniak til forsendelse. På fabrikken koaguleres latexen med myresyre og forarbejdes derefter til en af ​​tre kommercielle former: urøgede plader, ribbede røgede plader eller krummegummi, der sælges under teknisk specificerede kvaliteter.

For en dybere sammenligning af de to polymerruter kan opdelingen af naturlig latex og syntetiske polymerer er værd at læse sammen med de råvarespecifikationer, du modtager fra din leverandør.

Syntetisk gummi: Hvad kommer ud af raffinaderiet

Syntetisk gummi er lavet af monomerer genvundet fra petroleum og naturgas, der derefter polymeriseres i en reaktor under kontrollerede temperatur-, tryk- og katalysatorforhold. Fordi monomerforholdene kan justeres inden for tætte vinduer, er den resulterende polymer langt mere konsistent batch til batch end plantagegummi.

ISO 1629-navnesystemet grupperer disse materialer efter strukturen af ​​deres rygrad. Kvaliteter med et R-suffiks, såsom NR, SBR, BR, NBR og CR, har umættede kulstofkæder og hærder let med svovl. Kvaliteter med et M-suffiks, inklusive EPDM og silikone, har mættede kæder og har normalt brug for peroxid, harpiks eller et lignende hærdesystem i stedet for.

Hvad der ellers går ind: Den sammensatte opskrift

Per 100 dele gummi bærer en universalforbindelse typisk 40 til 60 phr kønrøg, 5 til 30 phr procesolie, 3 til 5 phr zinkoxid, 1 til 2 phr stearinsyre, 1,5 til 2,5 phr svovl, 0,8 til 2 phr accelerator og 3 phr antigradantaccelerator. Disse tal er arbejdsområdet for en konventionel svovlhærdet forbindelse, og de skifter betydeligt, når varmebestandighed, oliemodstand eller lavt kompressionssæt kommer ind i specifikationen.

Gummi Banbury-maskine til gummi- og plastblanding Højtydende blander med hydraulisk styring og optimeret rotor til at sprede kønrøg, procesolie og additiver i gummiblandinger. Se produkt →

Hvert tal i den sætning måles i phr, som står for dele pr. hundrede gummi. Referencevægten er altid 100 dele polymer, aldrig den færdige sammensatte vægt, så en opskrift kan skaleres op eller ned uden at genberegne forholdene.

Ingrediensfamilierne falder i fem funktionelle grupper:

• Fyldstoffer, hovedsageligt kønrøg og udfældet silica, tilføjer styrke, hårdhed og slidstyrke.
• Blødgøringsmidler og procesolier blødgør blandingen, forbedrer flowet og sænker blandingstemperaturen.
• Aktivatorer som zinkoxid og stearinsyre omdanner acceleratoren til dens aktive form.
• Kurativer, svovl eller peroxid, skaber de tværbindinger, der gør gummiet elastisk.
• Antinedbrydningsmidler, herunder aminer, phenoler og voksarter, bremser ilt-, ozon- og varmeældning.

Fra polymer til produkt: Fire forarbejdningstrin

At omdanne disse ingredienser til en brugbar del følger fire trin, og sammensætningen ændres ved hver enkelt. Vægtningsfejl på nogle få gram i en batch på 50 kilo er nok til at forskyde hårdheden med flere punkter på IRHD-skalaen.

3 ruller gummikalendermaskine til belægning og kalandrering Tre-rulle-kalender med PLC-kontrol og justerbar rulleafstand til belægning af ledning, kanvas eller kalandrerende tekniske dæk indvendige foringsark. Se produkt →

Hvordan sammensætning vises på et datablad

Et gummidatablad rapporterer polymeridentitet, monomerforhold, kontamineringsgrænser og behandlingsadfærd, hvilket gør usynlig kemi til tal, du kan sammenligne. At læse disse tal mod applikationen er den hurtigste måde at fange et misforhold, før materialet når linjen.

• Acrylonitrilindholdet i NBR løber fra omkring 18 procent for lav oliemodstand op til 42 procent for alvorlig brændstofkontakt.
• Bundet styren i SBR er typisk omkring 23,5 procent i standard emulsionskvalitet, og højere styren øger vådgreb og varmeopbygning.
• Ethylen- og propylenforhold plus ENB-indhold definerer, hvordan en EPDM hærder, og hvor godt den tolererer ozon.
• Mooney-viskositet ML(1 4) ved 100 grader Celsius lander normalt mellem 40 og 80 for en blandet forbindelse.
• Aske, flygtige stoffer og snavs sætter loftet for valg af naturgummikvalitet.

Hvor specifikationen er vigtigst, bør sammensatte data kontrolleres mod den færdige del, ikke polymeren alene. Det samme ræsonnement gælder på tværs industrielle gummiprodukter , fra plade og måtter til slangedæksler og båndblandinger.

Genvundet gummi: Sammensætning efter et andet liv

Genvundet gummi er lavet af jordskrot, for det meste udtjente dæk, der er devulkaniseret og raffineret tilbage til et bearbejdeligt ark. Materialet indeholder stadig gummikulbrinte, men det bærer også de carbon black, olie, aske og hærderester, der var i den oprindelige blanding.

Affaldsdækgenbrugsmaskine til gummipulverproduktion Knusning, sigtning og magnetisk adskillelsessystem, der forbereder 10 mesh og -40 mesh gummipulver fra udtjente dæk. Se produkt →

Processen starter med slibning, derefter magnetisk adskillelse af stål og fjernelse af tekstilfibre. Afvulkanisering følger, enten termomekanisk, kemisk eller mikrobølgeassisteret, og raffinering giver endelig en glat plade. En typisk genanvendelse indeholder omkring 40 til 50 procent gummikulbrinte, mens resten består af kønrøg og mineralske fyldstoffer.

Tilføjelse af genanvendelse sænker råvareomkostningerne og omdirigerer skrot fra lossepladsen, hvorfor det regelmæssigt optræder i måtter, stopklodser og andre ikke-kritiske varer. Det passer dårligt til dynamiske tætninger eller højtemperaturapplikationer, hvor ensartet kompressionssæt betyder mere end prisen.

Ofte stillede spørgsmål

Er gummi lavet af olie?

Dels. Syntetisk gummi er lavet af monomerer som butadien, styren og isopren, der kommer fra petroleum og naturgas. Naturgummi er ikke, da det kommer fra latexen fra Hevea brasiliensis-træet. De fleste industrielle gummivarer bruger det ene eller det andet, og mange bruger begge i en enkelt blanding.

Hvad er forskellen mellem naturlig og syntetisk gummi på molekylært niveau?

Naturgummi er næsten ren cis-1,4-polyisopren, en almindelig kæde, der krystalliserer under belastning og giver meget høj styrke. Syntetiske kvaliteter er bygget af to eller flere monomerer, så kæden bærer forskellige sidegrupper langs sin længde. Disse sidegrupper er det, der skaber oliebestandighed i NBR eller vejrbestandighed i EPDM.

Hvad betyder phr i en gummiopskrift?

Phr står for dele per hundrede gummi. Hver ingrediens er udtrykt i forhold til 100 dele gummipolymer efter vægt, så en forbindelse med 50 phr kønrøg indeholder halvt så meget sort som polymer. Det er et forholdssystem, ikke en procentdel af den færdige blanding.

Kan gummi laves uden svovl?

Ja. EPDM, silikone og mange specialkvaliteter hærdes med peroxider, phenolharpikser eller metaloxider i stedet for svovl. Svovl forbliver det mest almindelige helbredende middel, fordi det er billigt og fungerer godt med umættede kæder som NR, SBR og NBR.