Din ce este fabricat cauciucul: latex natural, polimeri sintetici și compusi

Într-un compus tipic al benzii de rulare a anvelopei, polimerul cauciuc reprezintă doar aproximativ 47 la sută din greutatea totală. Restul ajunge la mixer sub formă de negru de fum, ulei de proces, oxid de zinc, sulf, acceleratori și antidegradanți. Acea proporție unică este cea mai rapidă modalitate de a răspunde la întrebarea din ce este făcut cauciucul, deoarece materialul de fapt tăiat, modelat și vândut de oameni nu este o singură substanță. Este un polimer plus un pachet de chimie atent cântărit.

Răspunsul scurt: o coloană vertebrală polimerică plus un pachet de compus

Cauciucul este realizat dintr-un polimer cu lanț lung combinat cu umpluturi, uleiuri, curative și substanțe chimice de protecție. Polimerul în sine este fie cis-1,4-poliizopren extras din arborele Hevea brasiliensis, fie un lanț sintetic construit într-un reactor din monomeri recuperați din petrol și gaze naturale. Orice altceva din rețetă există pentru a face ca lanțul să fie procesabil, durabil și previzibil în funcționare.

Izoprenul, monomerul cu cinci atomi de carbon din spatele cauciucului natural, este o moleculă mică. Polimerizarea leagă mii de aceste unități cap la coadă într-un lanț a cărui greutate moleculară poate atinge câteva sute de mii de grame pe mol. Această lungime este cea care permite materialului să se întindă de câteva ori lungimea inițială și să se redreseze, cu condiția ca lanțurile să fie ancorate unul de celălalt.

Un polimer brut în sine este aproape inutil pe o linie de producție. Cauciucul natural nevulcanizat este lipicios pe vreme caldă și fragil pe vreme rece și își pierde rezistența rapid peste 60 de grade Celsius. Pachetul de combinare rezolvă aceste puncte slabe, motiv pentru care aproape fiecare specificație pe care o veți citi vreodată descrie un compus, nu un polimer.

Cauciuc natural: ce iese din copac

Cauciucul natural este fabricat din latex de câmp, o suspensie lăptoasă care este de aproximativ 30 până la 40% poliizopren, 55 până la 65% apă și o fracțiune mică, dar importantă, de proteine, lipide, zaharuri și săruri minerale. Fracția non-cauciuc este mică în greutate, dar determină comportamentul de vindecare, mirosul, îmbătrânirea și riscul de alergie.

Recoltarea începe când un copac are aproximativ cinci până la șapte ani. Un tapper rade o spirală subțire de coajă, latexul curge într-o ceașcă, iar lichidul este păstrat cu amoniac pentru transport. În fabrică, latexul este coagulat cu acid formic și apoi procesat în una dintre cele trei forme comerciale: foi nefumate, foi afumate cu nervuri sau cauciuc pesmet vândut în clasele specificate tehnic.

Pentru o comparație mai profundă a celor două rute polimerice, defalcarea latex natural și polimeri sintetici merită citită alături de specificațiile de materie primă pe care le primiți de la furnizorul dumneavoastră.

Cauciuc sintetic: ce iese din rafinărie

Cauciucul sintetic este realizat din monomeri recuperați din petrol și gaze naturale, apoi polimerizat într-un reactor în condiții de temperatură, presiune și catalizator controlate. Deoarece raporturile de monomeri pot fi ajustate în ferestre strânse, polimerul rezultat este mult mai consistent lot la lot decât cauciucul de plantație.

Sistemul de denumire ISO 1629 grupează aceste materiale după structura coloanei lor vertebrale. Gradele cu un sufix R, cum ar fi NR, SBR, BR, NBR și CR, au lanțuri de carbon nesaturate și se întăresc ușor cu sulf. Gradele cu sufix M, inclusiv EPDM și silicon, au lanțuri saturate și, în mod normal, au nevoie de peroxid, rășină sau un sistem de întărire similar.

Ce mai intra: Rețeta de amestecare

La 100 de părți de cauciuc, un compus de uz general conține în mod obișnuit 40 până la 60 phr negru de fum, 5 până la 30 phr ulei de proces, 3 până la 5 phr oxid de zinc, 1 până la 2 phr acid stearic, 1,5 până la 2,5 phr sulf, 0,8 până la 2 phr accelerator și 1 până la 2 phr anti-degradare. Aceste cifre reprezintă intervalul de lucru pentru un compus convențional întărit cu sulf și se schimbă considerabil odată ce rezistența la căldură, rezistența la ulei sau setul de compresie scăzută intră în specificație.

Mașină Banbury de cauciuc pentru amestecarea cauciucului și a plasticului Mixer de înaltă performanță cu control hidraulic și rotor optimizat pentru dispersarea negru de fum, ulei de proces și aditivi în compușii de cauciuc. Vizualizare produs →

Fiecare număr din acea propoziție este măsurat în phr, care reprezintă părți la suta de cauciuc. Greutatea de referință este întotdeauna de 100 de părți de polimer, niciodată greutatea compusului finit, astfel încât o rețetă poate fi mărită sau redusă fără a recalcula rapoartele.

Familiile de ingrediente se împart în cinci grupe funcționale:

• Materialele de umplutură, în principal negru de fum și silice precipitată, adaugă rezistență, duritate și rezistență la abraziune.
• Plastifianții și uleiurile de proces înmoaie amestecul, îmbunătățesc fluxul și scad temperatura de amestecare.
• Activatorii precum oxidul de zinc și acidul stearic transformă acceleratorul în forma sa activă.
• Curativele, sulf sau peroxid, creează legăturile care fac cauciucul elastic.
• Antidegradanții, inclusiv aminele, fenolii și ceara, încetinesc îmbătrânirea oxigenului, a ozonului și a căldurii.

De la polimer la produs: patru etape de procesare

Transformarea acelor ingrediente într-o parte utilizabilă urmează patru pași, iar compoziția se modifică la fiecare. Erorile de ponderare de câteva grame într-un lot de 50 de kilograme sunt suficiente pentru a schimba duritatea cu mai multe puncte pe scara IRHD.

Masina de calandra din cauciuc cu 3 role pentru acoperire si calandra Calandru cu trei role cu control PLC și distanță reglabilă a rolelor pentru acoperirea cordonului, pânzei sau a foilor de căptușeală interioară a anvelopelor de inginerie de calandrare. Vizualizare produs →

Cum apare compoziția pe o fișă de date

O fișă de date despre cauciuc raportează identitatea polimerului, raporturile de monomeri, limitele de contaminare și comportamentul de procesare, ceea ce transformă chimia invizibilă în numere pe care le puteți compara. Citirea acestor numere în raport cu aplicația este cea mai rapidă modalitate de a detecta o nepotrivire înainte ca materialul să ajungă la linie.

• Conținutul de acrilonitril din NBR variază de la aproximativ 18% pentru rezistență scăzută la ulei până la 42% pentru contactul sever cu combustibilul.
• Stirenul legat în SBR este de obicei în jur de 23,5 la sută în gradul standard de emulsie, iar stirenul mai mare crește aderența pe umezeală și acumularea de căldură.
• Raportul etilenă și propilenă plus conținutul de ENB definesc modul în care un EPDM se întărește și cât de bine tolerează ozonul.
• Vâscozitatea Mooney ML(1 4) la 100 de grade Celsius aterizează de obicei între 40 și 80 pentru un compus mixt.
• Cenușa, materia volatilă și conținutul de murdărie stabilesc plafonul selecției de calitate a cauciucului natural.

Acolo unde specificațiile contează cel mai mult, datele compusului trebuie verificate în raport cu piesa finită, nu numai cu polimerul. Același raționament se aplică peste tot produse industriale din cauciuc , de la foi și covorașe la capace pentru furtunuri și compuși pentru curele.

Cauciuc recuperat: compoziția după o a doua viață

Cauciucul recuperat este fabricat din resturi de pământ, mai ales anvelope scoase din uz, care sunt devulcanizate și rafinate înapoi într-o foaie procesabilă. Materialul conține încă hidrocarbură de cauciuc, dar conține și negru de fum, ulei, cenușă și reziduuri de întărire care se aflau în compusul original.

Mașină de reciclare a anvelopelor reziduale pentru producția de pulbere de cauciuc Sistem de zdrobire, cernere și separare magnetică care pregătește pulbere de cauciuc de 10 ochiuri și -40 de ochiuri din anvelopele uzate. Vizualizare produs →

Procesul începe cu șlefuirea, apoi separarea magnetică a oțelului și îndepărtarea fibrei textile. Urmează devulcanizarea, fie termomecanică, chimică sau asistată la microunde, iar rafinarea produce în final o foaie netedă. O recuperare tipică conține aproximativ 40 până la 50% hidrocarbură de cauciuc, restul fiind alcătuit din negru de fum și materiale de umplutură minerale.

Adăugarea de recuperare scade costul materiilor prime și deturnează deșeurile de la depozitul de deșeuri, motiv pentru care apare în mod regulat în covorașe, cale de roți și alte bunuri necritice. Este o potrivire slabă pentru etanșări dinamice sau aplicații la temperatură înaltă în care setul de compresie consistent contează mai mult decât prețul.

Întrebări frecvente

Cauciucul este fabricat din ulei?

Parţial. Cauciucul sintetic este fabricat din monomeri precum butadiena, stirenul și izoprenul care provin din petrol și gaze naturale. Cauciucul natural nu este, deoarece provine din latexul arborelui Hevea brasiliensis. Majoritatea produselor industriale din cauciuc folosesc una sau alta, iar multe le folosesc pe ambele într-un singur compus.

Care este diferența dintre cauciucul natural și sintetic la nivel molecular?

Cauciucul natural este cis-1,4-poliizopren aproape pur, un lanț obișnuit care cristalizează sub tensiune și oferă o rezistență foarte mare. Calitățile sintetice sunt construite din doi sau mai mulți monomeri, astfel încât lanțul poartă diferite grupuri laterale pe lungimea sa. Aceste grupuri laterale sunt cele care creează rezistență la ulei în NBR sau rezistență la intemperii în EPDM.

Ce înseamnă phr într-o rețetă de cauciuc?

Phr reprezintă părți la suta de cauciuc. Fiecare ingredient este exprimat în raport cu 100 de părți de polimer cauciuc în greutate, astfel încât un compus cu 50 phr de negru de fum conține jumătate din atât de mult negru decât polimer. Este un sistem de raporturi, nu un procent din amestecul finit.

Se poate face cauciucul fără sulf?

Da. EPDM, siliconul și multe clase de specialitate sunt tratate cu peroxizi, rășini fenolice sau oxizi metalici în loc de sulf. Sulful rămâne cel mai frecvent curativ, deoarece este ieftin și funcționează bine cu lanțuri nesaturate precum NR, SBR și NBR.