I en typisk däckslitbaneblandning utgör gummipolymeren endast cirka 47 procent av den totala vikten. Resten kommer till mixern som kimrök, processolja, zinkoxid, svavel, acceleratorer och antinedbrytningsmedel. Den enstaka andelen är det snabbaste sättet att svara på frågan om vad gummi är tillverkat av, eftersom det material som människor faktiskt skär, formar och säljer inte är ett ämne. Det är en polymer plus ett noggrant vägt paket med kemi.
30-40 % Gummikolväteinnehåll i färsk fältlatex
100 ph Den fasta referensvikten som varje recept bygger på
1,5-2,5 phr Svavel i ett konventionellt härdningssystem
Det korta svaret: En polymerryggrad plus ett sammansättningspaket
Gummi är gjord av en långkedjig polymer i kombination med fyllmedel, oljor, härdningsmedel och skyddskemikalier. Själva polymeren är antingen cis-1,4-polyisopren tappad från Hevea brasiliensis-trädet, eller en syntetisk kedja inbyggd i en reaktor från monomerer som utvinns från petroleum och naturgas. Allt annat i receptet finns för att göra den kedjan bearbetbar, hållbar och förutsägbar i drift.
Gummi är ett elastiskt polymernätverk snarare än ett enda ämne. Dess gummiliknande beteende kommer från tvärbindningar som binder långa polymerkedjor till varandra; utan dessa tvärbindningar mjuknar samma kedjor och flyter när de värms upp.
Isopren, femkolmonomeren bakom naturgummi, är en liten molekyl. Polymerisation länkar tusentals av dessa enheter topp till svans till en kedja vars molekylvikt kan nå flera hundra tusen gram per mol. Den längden är det som gör att materialet kan sträcka sig till flera gånger sin ursprungliga längd och återhämta sig, förutsatt att kedjorna är förankrade i varandra.
En rå polymer i sig är nästan värdelös på en produktionslinje. Ovulkaniserat naturgummi är klibbigt i varmt väder och sprött i kallt väder, och det tappar styrka snabbt över 60 grader Celsius. Blandningspaketet fixar dessa svagheter, varför nästan varje specifikation du någonsin kommer att läsa beskriver en förening, inte en polymer.
Naturgummi: Det som kommer ut ur trädet
Naturgummi är gjord av fältlatex, en mjölkaktig suspension som består av ungefär 30 till 40 procent polyisopren, 55 till 65 procent vatten och en liten men viktig del av proteiner, lipider, sockerarter och mineralsalter. Den icke-gummifraktion är liten i vikt, men den driver botemedelsbeteende, lukt, åldrande och allergirisk.
| Komponent | Typisk andel | Varför det spelar roll |
| cis-1,4-polyisopren | 30 till 40 procent | Materialets elastiska ryggrad |
| Vatten | 55 till 65 procent | Bärarfas, avlägsnad under koagulering och torkning |
| Proteiner | 1 till 2 procent | Stabilisera latex i trädet och orsaka latexallergi av typ I hos människor |
| Lipider och hartser | 1 till 2 procent | Fungerar som naturliga antioxidanter och påverkar härdningen |
| Kolhydrater | Cirka 1 procent | Mata bakterier, varför ammoniak eller annat konserveringsmedel tillsätts |
| Aska och mineralsalter | Under 1 procent | Kvar som rest och redovisas som askhalt på databladet |
Skörden börjar när ett träd är cirka fem till sju år gammalt. En tappare rakar en tunn spiral av bark, latex rinner ner i en kopp och vätskan konserveras med ammoniak för transport. På fabriken koaguleras latexen med myrsyra och bearbetas sedan till en av tre kommersiella former: orökta lakan, räfflade rökta lakan eller smulgummi som säljs under tekniskt specificerade kvaliteter.
Betygsnamn innehåller information om sammansättning. Märken som SVR 10, SIR 20 eller SMR 20 hänvisar till den högsta tillåtna smutshalten i delar per hundra, så ett 20-gradigt gummi är tillåtet ungefär dubbelt så mycket som ett 10-gradigt material.
För en djupare jämförelse av de två polymervägarna, uppdelningen av naturlig latex och syntetiska polymerer är värt att läsa tillsammans med de råvaruspecifikationer du får från din leverantör.
Syntetiskt gummi: Vad kommer ut ur raffinaderiet
Syntetiskt gummi är tillverkat av monomerer som utvinns från petroleum och naturgas, och sedan polymeriserat i en reaktor under kontrollerade temperatur, tryck och katalysatorförhållanden. Eftersom monomerförhållandena kan justeras inom snäva fönster, är den resulterande polymeren mycket mer konsekvent batch till batch än plantagegummi.
| Familj | Startmonomerer | Utmärkt egendom | Typiska delar |
| SBR | Styren och butadien | Våtgrepp och nötningsbeständighet | Däckmönster, skosulor |
| BR | Butadien | Flexibilitet vid låg temperatur | Sidoväggar, bältesskydd |
| EPDM | Eten, propen och en dien såsom ENB | Ozon- och väderbeständighet | Takbeläggning, utemattor, slang |
| NBR | Akrylnitril och butadien | Olje- och bränslemotstånd | Packningar, bränsleslang, tätningar |
| CR | Kloropren | Flammotstånd och väderstabilitet | Bälten, kabeljackor |
| IIR | Isobutylen med några procent isopren | Mycket låg luftgenomsläpplighet | Innerslangar, härdningsblåsor |
| Silikon | Polydimetylsiloxan | Brett servicetemperaturområde | Tätningar, delar i kontakt med livsmedel |
Butylgummi innehåller endast cirka 1 till 2 viktprocent isopren. Den lilla bråkdelen av omättade enheter är det som gör att en annars inert kedja överhuvudtaget kan vulkaniseras.
ISO 1629-namnsystemet grupperar dessa material efter strukturen på deras ryggrad. Kvaliteter med R-suffix, såsom NR, SBR, BR, NBR och CR, har omättade kolkedjor och härdar lätt med svavel. Kvaliteter med M-suffix, inklusive EPDM och silikon, har mättade kedjor och behöver normalt peroxid, harts eller liknande härdningssystem istället.
What Else Goes In: The Sammansättning Recept
Per 100 delar gummi bär en förening för allmänt bruk vanligtvis 40 till 60 phr kimrök, 5 till 30 phr processolja, 3 till 5 phr zinkoxid, 1 till 2 phr stearinsyra, 1,5 till 2,5 phr svavel, 0,8 till 2 phr accelerator 3 phr och antigradant accelerator. Dessa siffror är arbetsintervallet för en konventionell svavelhärdad förening, och de förändras avsevärt när värmebeständighet, oljebeständighet eller låg kompressionssättning kommer in i specifikationen.
Gummi Banbury-maskin för gummi- och plastblandning Högpresterande blandare med hydraulisk styrning och optimerad rotor för att sprida kimrök, processolja och tillsatser i gummiblandningar. Visa produkt → Varje siffra i den meningen mäts i phr, som står för delar per hundra gummi. Referensvikten är alltid 100 delar polymer, aldrig den färdiga sammansättningens vikt, så ett recept kan skalas upp eller ner utan att räkna om förhållandena.
Kolsvart är sällan mindre än 40 phr i en mekanisk gummivara. Skär den under den nivån och draghållfastheten och rivhållfastheten faller snabbt, även om blandningen blir lättare att bearbeta och billigare att blanda.
Ingrediensfamiljerna delas in i fem funktionella grupper:
- Fyllmedel, främst kimrök och utfälld kiseldioxid, tillför styrka, hårdhet och nötningsbeständighet.
- Mjukgörare och processoljor mjukar upp blandningen, förbättrar flödet och sänker blandningstemperaturen.
- Aktivatorer som zinkoxid och stearinsyra omvandlar acceleratorn till dess aktiva form.
- Härdande medel, svavel eller peroxid, skapar tvärbindningarna som gör gummit elastiskt.
- Antidegraderingsmedel, inklusive aminer, fenoler och vaxer, bromsar syre-, ozon- och värmeåldring.
Från polymer till produkt: fyra bearbetningssteg
Att förvandla dessa ingredienser till en användbar del följer fyra steg, och sammansättningen ändras vid var och en. Viktningsfel på några gram i en 50 kilos sats räcker för att förskjuta hårdheten med flera punkter på IRHD-skalan.
3 rullar gummikalandermaskin för beläggning och kalandrering Kalander med tre rullar med PLC-kontroll och justerbart rullavstånd för beläggning av sladd, duk eller kalandrande tekniska däcks innerbeklädnad. Visa produkt → Compounding
Ingredienser vägs enligt phr-receptet och packas i påsar. Polymerbalar skärs, värms och ofta förmasticeras för att bringa Mooneys viskositet inom intervallet innan fyllnadsmedlen går in.
Blandning
En intern mixer eller öppen kvarn viker in kimrök och olja i polymeren. Tömningstemperaturen är den kritiska kontrollpunkten, eftersom en blandning som släpps ut för varm kommer att svida eller härda delvis i blandaren.
Formning
Kalandrering producerar ark med kontrollerad tjocklek, extrudering formar profiler och slangar, och kompression eller formsprutning fyller ett hålrum. Sammansättningen är fortfarande termoplastisk i detta skede och kan omarbetas.
Vulkanisering
Värme utlöser härdningssystemet och låser formen permanent. En tjock del kan sitta i en press i 20 minuter vid 150 till 160 grader Celsius, medan en tunn extruderad profil kan härdas kontinuerligt.
Svavel i sig kan ta timmar att bota en tung sektion. Acceleratorer förkortar det till minuter, varför knappast någon kommersiell förening härdas med enbart svavel.
Hur sammansättning visas på ett datablad
Ett gummidatablad rapporterar polymeridentitet, monomerförhållanden, kontamineringsgränser och bearbetningsbeteende, vilket förvandlar osynlig kemi till siffror som du kan jämföra. Att läsa dessa siffror mot applikationen är det snabbaste sättet att fånga en missmatch innan materialet når raden.
- Akrylnitrilhalten i NBR går från cirka 18 procent för låg oljeresistens upp till 42 procent för svår bränslekontakt.
- Bundet styren i SBR är vanligtvis runt 23,5 procent i standardemulsionskvaliteten, och högre styren ökar greppet på vått underlag och värmeuppbyggnad.
- Eten- och propenförhållande plus ENB-innehåll definierar hur en EPDM härdar och hur väl den tolererar ozon.
- Mooney viskositet ML(1 4) vid 100 grader Celsius landar vanligtvis mellan 40 och 80 för en blandad förening.
- Aska, flyktiga ämnen och smutsinnehåll sätter taket på valet av naturgummi.
Två leverantörer kan ange samma kvalitetsnamn och leverera olika material. Batch-till-batch-variation i naturgummi är en plantageverklighet, medan syntetiska kvaliteter stannar inom täta specifikationsfönster.
Naturgummi
- Källa: latex från Hevea-träd
- Mycket hög drag- och rivhållfasthet
- Utmärkt flexibilitet vid låga temperaturer
- Dålig olje- och bränslemotstånd
- Priset rör sig med väder och planteringscykler
Syntetgummi
- Källa: raffinaderimonomerer
- Egenskaper avstämda efter monomerförhållande
- Olje-, värme- och ozonbeständighet tillgänglig
- Konsekvent från batch till batch
- Pris kopplat till råvaror och energikostnader
Där specifikationen är viktigast, bör sammansättningsdata kontrolleras mot den färdiga delen, inte bara polymeren. Samma resonemang gäller överallt industriella gummiprodukter , från plåt och mattor till slangkåpor och remblandningar.
Reclaimed Rubber: Composition After a Second Life
Återvunnet gummi är tillverkat av slipat skrot, mestadels uttjänta däck, som är avvulkaniserat och raffinerat tillbaka till en bearbetbar plåt. Materialet innehåller fortfarande gummikolväte, men det bär också kimrök, olja, aska och härdningsrester som fanns i den ursprungliga blandningen.
Avfallsdäckåtervinningsmaskin för gummipulverproduktion Krossnings-, sållnings- och magnetiskt separationssystem som förbereder 10 mesh och -40 mesh gummipulver från uttjänta däck. Visa produkt → Processen börjar med slipning, sedan magnetisk separering av stål och borttagning av textilfiber. Avvulkanisering följer, antingen termomekanisk, kemisk eller mikrovågsassisterad, och raffinering ger slutligen ett jämnt ark. En typisk återvinning innehåller ungefär 40 till 50 procent gummikolväte, med resten består av kimrök och mineralfyllmedel.
Reclaim laddas normalt med 5 till 20 phr i en teknisk blandning. Över den nivån försämras draghållfasthet och kompressionssättning märkbart, även om härdningshastigheten ofta ökar.
Att lägga till återvinning sänker råvarukostnaderna och leder bort skrot från deponi, vilket är anledningen till att det dyker upp regelbundet i mattor, hjulklossar och andra icke-kritiska varor. Det är en dålig passform för dynamiska tätningar eller högtemperaturapplikationer där konsekvent kompressionssättning är viktigare än priset.
Vanliga frågor
Är gummi tillverkat av olja?
Delvis. Syntetgummi är tillverkat av monomerer som butadien, styren och isopren som kommer från petroleum och naturgas. Naturgummi är det inte, eftersom det kommer från latexen från Hevea brasiliensis-trädet. De flesta industriella gummivaror använder det ena eller det andra, och många använder båda i en och samma blandning.
Vad är skillnaden mellan naturligt och syntetiskt gummi på molekylär nivå?
Naturgummi är nästan ren cis-1,4-polyisopren, en vanlig kedja som kristalliseras under påfrestning och ger mycket hög hållfasthet. Syntetiska kvaliteter är byggda av två eller flera monomerer, så kedjan bär olika sidogrupper längs sin längd. Dessa sidogrupper är det som skapar oljebeständighet i NBR eller väderbeständighet i EPDM.
Vad betyder phr i ett gummirecept?
Phr står för delar per hundra gummi. Varje ingrediens uttrycks i förhållande till 100 delar gummipolymer i vikt, så en förening med 50 phr kimrök innehåller hälften så mycket svart som polymer. Det är ett förhållandesystem, inte en procentandel av den färdiga blandningen.
Kan gummi tillverkas utan svavel?
Ja. EPDM, silikon och många specialkvaliteter härdas med peroxider, fenolhartser eller metalloxider istället för svavel. Svavel är fortfarande det vanligaste botemedlet eftersom det är billigt och fungerar bra med omättade kedjor som NR, SBR och NBR.
Sammansättningsberättelsen slutar där applikationen börjar: en blandning är bara korrekt när dess polymer, fyllmedelsbelastning och härdningssystem matchar värmen, oljan och böjningen som delen faktiskt kommer att möta.
Previous