Egy tipikus gumiabroncs futófelület-keverékében a gumipolimer a teljes tömegnek csak körülbelül 47 százalékát teszi ki. A maradék koromként, technológiai olajként, cink-oxidként, kénként, gyorsítóként és lebomlásgátlóként érkezik a keverőbe. Ez az egyetlen arány a leggyorsabb módja annak, hogy megválaszoljuk azt a kérdést, hogy miből készül a gumi, mert az anyag, amit az emberek ténylegesen vágnak, formálnak és eladnak, nem egy anyag. Ez egy polimer és egy gondosan kimért kémiai csomag.
30-40% Friss szántóföldi latex gumi szénhidrogén tartalma
100 phr Minden recept a rögzített referenciasúlyra épül
1,5-2,5 phr Kén hagyományos térhálósító rendszerben
A rövid válasz: Egy polimer gerinc plusz egy összetett csomag
A gumi hosszú láncú polimerből készül, töltőanyagokkal, olajokkal, gyógyító anyagokkal és védő vegyszerekkel kombinálva. Maga a polimer vagy a Hevea brasiliensis fából csapolt cisz-1,4-poliizoprén, vagy egy kőolajból és földgázból kinyert monomerekből reaktorba épített szintetikus lánc. Minden más a receptben azért létezik, hogy a lánc feldolgozhatóvá, tartóssá és kiszámíthatóvá tegye a szolgáltatást.
A gumi egy rugalmas polimer hálózat, nem pedig egyetlen anyag. Gumiszerű viselkedése olyan keresztkötésekből ered, amelyek hosszú polimerláncokat kötnek egymáshoz; a keresztkötések nélkül ugyanazok a láncok lágyulnak és folynak hevítéskor.
Az izoprén, a természetes gumi mögötti öt szénatomos monomer egy kis molekula. A polimerizáció több ezer ilyen egységet köt össze egy láncba, amelynek molekulatömege elérheti a több százezer gramm/mol értéket. Ez az a hossz, amely lehetővé teszi, hogy az anyag eredeti hosszának többszörösére nyúljon, és helyreálljon, feltéve, hogy a láncok egymáshoz vannak rögzítve.
A nyers polimer önmagában szinte használhatatlan a gyártósoron. A vulkanizálatlan természetes gumi meleg időben tapadós, hidegben törékeny, 60 Celsius-fok felett pedig gyorsan veszít erejéből. A kompaundáló csomag kijavítja ezeket a gyengeségeket, ezért szinte minden olyan specifikáció, amelyet valaha olvasni fog, egy vegyületet ír le, nem pedig egy polimert.
Természetes gumi: mi jön ki a fából
A természetes gumi szántóföldi latexből készül, tejszerű szuszpenzióból, amely nagyjából 30-40 százalékban poliizoprénből, 55-65 százalék vízből, valamint fehérjék, lipidek, cukrok és ásványi sók kis, de fontos részéből áll. A nem-gumi frakció súlya kicsi, mégis növeli a gyógyulási viselkedést, a szagot, az öregedést és az allergia kockázatát.
| Összetevő | Tipikus részesedés | Miért számít |
| cisz-1,4-poliizoprén | 30-40 százalék | Az anyag rugalmas gerince |
| Víz | 55-65 százalék | A koaguláció és szárítás során eltávolított hordozó fázis |
| Fehérjék | 1-2 százalék | Stabilizálja a latexet a fában, és I. típusú latexallergiát okoz az emberekben |
| Lipidek és gyanták | 1-2 százalék | Természetes antioxidánsként működik, és befolyásolja a gyógyulást |
| Szénhidrát | Körülbelül 1 százalék | Takarmányozza a baktériumokat, ezért ammóniát vagy más tartósítószert adnak hozzá |
| Hamu és ásványi sók | 1 százalék alatt | Maradékként marad, és hamutartalomként szerepel az adatlapon |
A betakarítás akkor kezdődik, amikor egy fa körülbelül öt-hét éves. A csapoló egy vékony kéregspirált borotvál le, a latex belefolyik a csészébe, és a folyadékot ammóniával konzerválják a szállításhoz. A gyárban a latexet hangyasavval koagulálják, majd három kereskedelmi forma egyikévé dolgozzák fel: füstöletlen lapok, bordázott füstölt lapok vagy a műszakilag meghatározott minőségben árusított gumimorzsa.
Az évfolyamnevek összetételi információkat tartalmaznak. Az olyan jelölések, mint az SVR 10, SIR 20 vagy SMR 20, a megengedett legnagyobb szennyeződéstartalomra utalnak százas részekben, így egy 20-as fokozatú gumi nagyjából kétszerese egy 10-es fokozatú anyag szennyezettségének.
A két polimer útvonal mélyebb összehasonlítása érdekében a lebontás természetes latex és szintetikus polimerek érdemes elolvasni a beszállítójától kapott nyersanyagleírások mellett.
Szintetikus gumi: mi jön ki a finomítóból
A szintetikus gumit kőolajból és földgázból nyert monomerekből állítják elő, majd reaktorban polimerizálják szabályozott hőmérsékleten, nyomáson és katalizátor körülmények között. Mivel a monomerarányok szűk ablakokon belül állíthatók, a kapott polimer sokkal konzisztensebb tételről tételre, mint az ültetvényes gumi.
| Család | Kiindulási monomerek | Kiemelkedő ingatlan | Tipikus részek |
| SBR | Sztirol és butadién | Nedves tapadás és kopásállóság | Gumiabroncs futófelület, cipőtalp |
| BR | Butadién | Alacsony hőmérsékletű rugalmasság | Oldalfalak, övhuzatok |
| EPDM | Etilén, propilén és dién, például ENB | Ózon- és időjárásálló | Tetőfedés, kültéri szőnyegek, tömlő |
| NBR | Akrilnitril és butadién | Olaj- és üzemanyag-ellenállás | Tömítések, üzemanyagtömlők, tömítések |
| CR | Kloroprén | Lángállóság és időjárási stabilitás | Övek, kábelköpenyek |
| IIR | Izobutilén néhány százalék izoprénnel | Nagyon alacsony légáteresztő képesség | Belső csövek, kötőhólyagok |
| Szilikon | polidimetil-sziloxán | Széles üzemi hőmérséklet tartomány | Tömítések, élelmiszerrel érintkező alkatrészek |
A butilkaucsuk csak körülbelül 1-2 tömegszázalék izoprént tartalmaz. A telítetlen egységek ezen apró része az, ami lehetővé teszi egy egyébként semleges lánc vulkanizálását.
Az ISO 1629 elnevezési rendszer ezeket az anyagokat a gerinc szerkezete alapján csoportosítja. Az R utótaggal ellátott minőségek, mint például az NR, SBR, BR, NBR és CR, telítetlen szénláncokkal rendelkeznek, és kénnel könnyen kikeményednek. Az M utótaggal ellátott minőségek, beleértve az EPDM-et és a szilikont is, telített láncokkal rendelkeznek, és általában peroxidra, gyantára vagy hasonló térhálósító rendszerre van szükségük.
Ami még belefér: az összetett recept
100 rész gumira vonatkoztatva egy általános célú vegyület jellemzően 40-60 phr kormot, 5-30 phr technológiai olajat, 3-5 phr cink-oxidot, 1-2 phr sztearinsavat, 1,5-2,5 phr ként, 0,8-2 phr-os lebomlásgátlót3 tartalmaz. Ezek a számok a hagyományos kénkeményített keverék munkatartományát jelentik, és jelentősen eltolódnak, ha a hőállóság, az olajállóság vagy az alacsony kompressziós készlet belép a specifikációba.
Gumi Banbury gép gumi és műanyag keveréshez Nagy teljesítményű keverő hidraulikus vezérléssel és optimalizált rotorral a korom, technológiai olaj és adalékok eloszlatásához gumikeverékekben. Termék megtekintése → Ebben a mondatban minden szám phr-ban van mérve, ami a száz gumira eső részeket jelenti. A referenciatömeg mindig 100 rész polimer, soha nem a kész keverék tömege, így a receptúra méretezhető vagy csökkenthető az arányok újraszámítása nélkül.
A korom ritkán kevesebb, mint 40 phr egy mechanikus gumiáruban. Vágja e szint alá, és a szakítószilárdsága és a szakítószilárdsága gyorsan csökken, még akkor is, ha a keverék könnyebben feldolgozható és olcsóbban keverhető.
Az összetevő családok öt funkcionális csoportba sorolhatók:
- A töltőanyagok, főleg a korom és a kicsapott szilícium-dioxid szilárdságot, keménységet és kopásállóságot adnak.
- A lágyítók és technológiai olajok lágyítják a keveréket, javítják az áramlást és csökkentik a keverési hőmérsékletet.
- Az olyan aktivátorok, mint a cink-oxid és a sztearinsav, a gyorsítót aktív formává alakítják.
- A kén vagy peroxid gyógyító szerek létrehozzák azokat a keresztkötéseket, amelyek rugalmassá teszik a gumit.
- A lebomlásgátló szerek, beleértve az aminokat, fenolokat és viaszokat, lassítják az oxigén-, ózon- és hőöregedést.
A polimertől a termékig: négy feldolgozási lépés
Az összetevők használható részgé alakítása négy lépést követ, és mindegyiknél változik az összetétel. Egy 50 kilogrammos tételben néhány gramm súlyozási hiba elegendő ahhoz, hogy a keménységet az IRHD skála több pontjával eltolja.
3 tekercses gumi kalander gép bevonáshoz és kalanderezéshez Háromhengeres kalander PLC vezérléssel és állítható tekercstávolsággal a zsinór, vászon vagy kalanderezési műszaki gumiabroncs-béléslapok bevonásához. Termék megtekintése → Összetétel
A hozzávalókat a phr recept szerint kimérjük és zacskóba csomagoljuk. A polimerbálákat vágják, felmelegítik és gyakran előrágják, hogy a Mooney-viszkozitás a tartományba kerüljön, mielőtt a töltőanyag bejutna.
Keverés
Egy belső keverő vagy nyitott malom a kormot és az olajat a polimerbe hajtogatja. Az ürítési hőmérséklet a kritikus szabályozási pont, mivel a túl melegen távozó keverék megperzsel vagy részben megköt a keverőben.
Alakítás
A kalanderezés ellenőrzött átmérőjű lapot készít, az extrudálással profilokat és tömlőt alakítanak ki, a préselés vagy fröccsöntés pedig kitölti az üreget. A vegyület ebben a szakaszban még hőre lágyuló, és átdolgozható.
Vulkanizálás
A hő beindítja a térhálósító rendszert, és véglegesen rögzíti az alakot. Egy vastag rész 20 percig ülhet a présben 150-160 Celsius fokon, míg a vékony extrudált profil folyamatosan térhálósítható.
A kén önmagában órákig is eltarthat egy nehéz szakasz gyógyítása. A gyorsítók ezt percekre rövidítik le, ezért a kereskedelmi forgalomban kapható vegyületet alig lehet kikeményíteni pusztán kénnel.
Hogyan jelenik meg a kompozíció az adatlapon
Egy gumi adatlapon olvasható a polimer azonossága, a monomerarányok, a szennyezettségi határértékek és a feldolgozási viselkedés, amely a láthatatlan kémiát összehasonlítható számokká változtatja. Ezeknek a számoknak az alkalmazással való összehasonlítása a leggyorsabb módja annak, hogy elkapja az eltérést, mielőtt az anyag elérné a sort.
- Az NBR akrilnitriltartalma körülbelül 18 százaléktól alacsony olajállóság esetén 42 százalékig terjed súlyos üzemanyaggal való érintkezés esetén.
- A kötött sztirol az SBR-ben jellemzően 23,5 százalék körül van a standard emulziós minőségben, és a magasabb sztirol növeli a nedves tapadást és a hőfelhalmozódást.
- Az etilén és a propilén aránya, valamint az ENB tartalom határozza meg, hogy az EPDM hogyan térhálósodik, és mennyire tolerálja az ózont.
- A Mooney-viszkozitás ML(1 4) 100 Celsius-fokon általában 40 és 80 közé esik vegyes keverék esetén.
- A hamu, az illékony anyagok és a szennyeződés tartalom meghatározza a természetes gumi minőségének kiválasztását.
Két beszállító hivatkozhat ugyanazon minőségnévre, és különböző anyagokat szállíthat. A természetes gumi tételenkénti variációja ültetvényes valóság, míg a szintetikus minőségek a szűk specifikációjú ablakokon belül maradnak.
Természetes gumi
- Forrás: latex Hevea fákról
- Nagyon nagy szakító- és szakítószilárdság
- Kiváló rugalmasság alacsony hőmérsékleten
- Rossz olaj- és üzemanyag-ellenállás
- Az árak az időjárás és az ültetési ciklusok függvényében változnak
Szintetikus gumi
- Forrás: finomítói monomerek
- Tulajdonságok monomerarány szerint hangolva
- Olaj-, hő- és ózonállóság elérhető
- Következetes tételről tételre
- Az ár az alapanyag- és energiaköltségekhez kötött
Ahol a specifikáció a legfontosabb, a vegyületadatokat a kész alkatrészhez kell hasonlítani, nem egyedül a polimerhez. Ugyanez az érvelés érvényes mindenhol ipari gumitermékek , a laptól és a szőnyegtől a tömlőfedelekig és az övkeverékekig.
Újrahasznosított gumi: összetétel a második élet után
Az újrahasznosított gumit őrölt hulladékból, többnyire elhasználódott gumiabroncsokból állítják elő, amelyeket devulkanizálnak, és újra feldolgozható lappá finomítják. Az anyag még tartalmaz gumiszénhidrogént, de magában hordozza az eredeti vegyületben lévő kormot, olajat, hamut és térhálósodási maradékokat is.
Hulladékabroncs-újrahasznosító gép gumipor gyártásához Aprító, szitáló és mágneses elválasztó rendszer, amely 10 mesh és -40 mesh méretű gumiport készít az elhasználódott gumiabroncsokból. Termék megtekintése → A folyamat köszörüléssel, majd az acél mágneses leválasztásával és a textilszál eltávolításával kezdődik. Devulkanizálás következik, akár termomechanikus, akár kémiai vagy mikrohullámú segítséggel, és a finomítás végül sima lapot eredményez. Egy tipikus visszanyerés nagyjából 40-50 százalékban tartalmaz gumiszénhidrogént, a fennmaradó részt korom és ásványi töltőanyagok teszik ki.
A visszanyerést általában 5-20 phr-val töltik be egy műszaki vegyületbe. E szint felett a szakítószilárdság és a nyomószilárdság észrevehetően romlik, bár a kikeményedési sebesség gyakran nő.
A visszanyerés hozzáadása csökkenti a nyersanyagköltséget, és elvezeti a hulladékot a szemétlerakóktól, ezért rendszeresen megjelenik a szőnyegekben, ékékekben és más, nem kritikus árukban. Rosszul illeszkedik dinamikus tömítésekhez vagy magas hőmérsékletű alkalmazásokhoz, ahol az állandó tömörítési készlet többet jelent, mint az ár.
Gyakran Ismételt Kérdések
A gumi olajból készül?
Részben. A szintetikus gumi olyan monomerekből készül, mint a butadién, a sztirol és az izoprén, amelyek kőolajból és földgázból származnak. A természetes gumi nem, mivel a Hevea brasiliensis fa latexéből származik. A legtöbb ipari gumiáru az egyiket vagy a másikat használja, és sokan mindkettőt egyetlen keverékben használják.
Mi a különbség a természetes és a szintetikus gumi között molekuláris szinten?
A természetes gumi szinte tiszta cisz-1,4-poliizoprén, szabályos lánc, amely feszültség alatt kristályosodik és nagyon nagy szilárdságot ad. A szintetikus minőségek két vagy több monomerből épülnek fel, így a lánc különböző oldalcsoportokat hordoz a hosszában. Ezek az oldalsó csoportok biztosítják az olajállóságot az NBR-ben vagy az időjárásállóságot az EPDM-ben.
Mit jelent a phr egy gumireceptben?
A Phr az alkatrészek per száz gumit jelenti. Minden összetevő 100 tömegrész gumipolimerhez viszonyítva van kifejezve, tehát egy 50 phr kormot tartalmazó vegyület feleannyi feketét tartalmaz, mint a polimer. Ez egy arányrendszer, nem a kész keverék százaléka.
Készülhet-e a gumi kén nélkül?
Igen. Az EPDM, a szilikon és számos speciális minőség kén helyett peroxidokkal, fenolgyantákkal vagy fém-oxidokkal térhálósodik. A kén továbbra is a legelterjedtebb gyógymód, mivel olcsó, és jól működik a telítetlen láncokkal, mint például az NR, SBR és NBR.
A kompozíció története ott ér véget, ahol az alkalmazás kezdődik: egy vegyület csak akkor megfelelő, ha a polimer, a töltőanyag terhelése és a térhálósodási rendszer megfelel a hőnek, az olajnak és az alkatrész hajlításának.
Previous