Kauczuk i guma - właściwości i procesy

Różnice i podobieństwa między kauczukiem a gumą

• Kauczuk to polimer naturalny lub syntetyczny, rozpuszczalny w odpowiednio dobranym rozpuszczalniku.
• Kauczuk posiada zdolność do ruchu translacyjnego całych makrocząsteczek i płynięcia/pełzania.
• Guma jest produktem usieciowania (wulkanizacji) kauczuku.
• Guma charakteryzuje się brakiem ruchów translacyjnych makrocząsteczek i ograniczonym pełzaniem.
• Makrocząsteczki w gumie są powiązane ze sobą poprzecznymi wiązaniami chemicznymi.
• Obie substancje (kauczuk i guma) są elastyczne i znajdują zastosowanie w produkcji opon, uszczelek, węży itd.
• Podstawowym składnikiem kauczuku i gumy są polimery, głównie węglowodory.
• Wulkanizacja (dodanie siarki) poprawia właściwości gumy, takie jak odporność na temperaturę i ścieranie.

Guma jako materiał konstrukcyjny

• Guma jest materiałem elastycznym, charakteryzującym się dużą odwracalnością odkształceń (>1000%) w szerokim przedziale temperatur (170-570 K).
• Guma ma zdolność do gromadzenia, pochłaniania i rozpraszania energii (izolatorem, dielektrykiem, półprzewodnikiem).
• Guma jest nierozpuszczalna w rozpuszczalnikach (pęcznieje w niektórych).
• Charakteryzuje się dobrymi właściwościami mechanicznymi jak wytrzymałość na rozciąganie, odporność na ścieranie, rozdzieranie i sztywność.
• Guma ma małą lub bardzo małą przepuszczalność par i gazów.
• Posiada dobrą odporność elektryczną i na przebicie.

Metody dekrystalizacji kauczuków

• Kauczuk w stanie krystalicznym jest twardy i sztywny, nie nadający się bezpośrednio do przetwórstwa.
• Dekrystalizacja zwiększa plastyczność i lepkość kauczuku.
• Dekrystalizacja przeprowadzana jest poprzez ogrzewanie.
• Metody techniczne dekrystalizacji obejmują ogrzewanie okresowe / ciągłe kauczuku w komorach/tunelach.
• Ogrzewanie i dekrystalizacja może być prowadzona w komorach wentylowanych / tunelach parą wodną w zakresie temperatur 50-70°C.
• Inne metody obejmują ogrzewanie prądem wysokiej częstotliwości.

Mastykacja kauczuków

• Mastykacja to proces uplastyczniania kauczuku poprzez mechaniczne przetwarzanie.
• Mastykacja zimna (t <90°C) odbywa się bez peptyzatorów, używając walców.
• Mastykacja gorąca (t >120-130°C) odbywa się z peptyzatorami w mieszarkach zamkniętych.
• Cechy charakterystyczne zimnej mastykacji: duża szybkość uplastycznienia w początkowym okresie, silnie malejąca z czasem.
• Mastykacja, jako proces mechaniczny, wpływa na lepkość i plastyczność gumy, oraz na jej właściwości reologiczne.

Parametry wpływające na lepkość kauczuków

• Lepkość, a tym samym plastyczność kauczuków, zależy od budowy chemicznej makrocząsteczek, kohezji, wielkości i rozkładu masy cząsteczkowej, giętkości makrocząsteczek.
• Ważne są także temperatura i szybkość ścinania podczas przetwórstwa, a także obecność zmiękczaczy i napełniaczy.

Cele sporządzania i parametry technologiczne mieszanek kauczukowych

• Głównym celem produkcji mieszanek kauczukowych jest powtarzalne, optymalne zdyspergowanie składników dla osiągnięcia pożądanych właściwości.
• Parametry technologiczne wpływają na lepkość i płynność, kalandrowalność i wulkanizowalność.
• Ważny jest proces mieszania (walcówka, mieszarka).
• Procesy te wpływają na wyrównanie właściwości mieszanek w czasie magazynowania.

Sporządzanie mieszanki kauczukowej za pomocą walcarki

• Walcowanie to etap w produkcji mieszanek kauczukowych polegający na ścinaniu i przekładaniu mieszanki pomiędzy obracającymi się walcami.
• Walcówka jest kluczowym elementem/urządzeniem w produkcji mieszanek kauczukowych.
• Proces walcowania składa się z wstępnego oddzielenia kauczuku, dodawania innych składników, następnie wprowadzanie dodatków.