Guma: z čeho se vyrábí a jak se vyrábí, výrobní postupy, technologie výroby.

Pryžové výrobky jsou snadno použitelné, praktické a prakticky neoddělitelné od našeho každodenního života. Používají se v každodenním životě i v práci. Málokdy ale přemýšlíme o tom, co a jak se vyrábí guma. Dnes si uděláme virtuální exkurzi do gumárenské výroby a krok za krokem se zamyslíme nad celým gumárenským výrobním řetězcem – od sběrných surovin až po výrobu hotových výrobků, a dotkneme se i problematiky recyklace.

Co je guma: faktické a historické pozadí

Je zajímavé, že slovo „guma“ má latinské kořeny a znamená pryskyřice. S největší pravděpodobností je to způsobeno podobnými vlastnostmi: tekutý a elastický stav při zahřátí a pevný stav po vytvrzení. Nebo možná počátky názvu sahají do historie: koneckonců, první kaučuk se skutečně objevil bez účasti rostlinné šťávy – ne pryskyřice ve své čisté formě, ale přesto.

Evropa žila klidně až do 1492. století bez gumy – jezdilo se na dřevěných kolech, znalo jen pár materiálů na stavbu a věci do domácnosti. Ale poté, co Kolumbus v roce XNUMX objevil Ameriku, vstoupila do myslí vědců nová myšlenka: použití latexu a gumy k výrobě elastických, voděodolných produktů. Tento nápad přinesl sám navigátor. Kolumbus pozoroval Indiány a jak používali latex.

A indiáni získávali latex z mléka rostlin, například z bílé mízy pampelišek nebo stromu hevea. Toto mléko se pod určitými vlivy přeměnilo na elastickou pastu, ze které indiáni vyráběli něco jako punčochy, míčky a pokrmy. Tímto složením utěsnili dno svých pirog a uzavřeli díry v člunech. Mimochodem, byli to Indové, kdo vymyslel moderní název pro gumu. Šťávu stromu Hevea říkali „cauchu“ z „kau“ – strom, „uchu“ – plakat, téci.

Ve skutečnosti stále neměli tolik kaučuku jako přírodní latex – úplně počáteční surovinu. Latex je emulzní roztok polymerů ve vodě. Pokud je latex na slunci delší dobu, část vlhkosti se odpaří a zanechá více lepivých a elastických polymerů a získáte něco jako lepidlo.

Columbus přivezl informace, které obdržel, do Evropy a. nic se nestalo. Objev nezpůsobil rychlý průmyslový růst. Trvalo století a půl, než se gumě dostalo oficiální publicity.

V roce 1738 přivezl Francouz Charles Marie de la Condamine vzorky kaučuku z Jižní Ameriky. Protože materiál rychle tvrdnul, používal se výhradně jako guma na papír, na nic jiného se nehodil. Ale výzkum začal.

V roce 1823 rozpustil Angličan Charles Mackintosh kaučuk v petroleji a vytvořil vodoodpudivou impregnaci obuvi a oděvů. Objevily se pláštěnky, galoše a pogumované nepromokavé vaky, které při nízkých teplotách velmi ztvrdly, což vyvolalo mezi Brity nespokojenost.

V roce 1839 Charles Goodyear vyřešil tento problém přidáním síry do kaučuku a zahřátím směsi. Způsob výroby elastické pryže byl později nazýván vulkanizací a používá se dodnes. Ačkoli to nebyl on, kdo získal patent na vulkanizaci, ale Thomas Hancock, který prováděl podobné experimenty.

Od nástupu kaučuku se složení směsi často měnilo a revidovalo. Začaly se do něj přidávat různé komponenty pro zlepšení vlastností materiálu. A guma samotná začala svou dlouhou cestu industrializace.

Etapy výroby pryže

Výroba pryže je vícestupňový proces. Podívejme se podrobně na hlavní fáze práce.

Etapa č. 1: Příprava surovin

Základem pro kaučuk je přírodní a syntetický kaučuk. Přírodní kaučuk se vyrábí z latexu. Provádí se polymerace isoprenu extrahovaného z mléčné šťávy tropických rostlin. Při polymeraci získá směs silnou molekulární strukturu s dlouhými řetězci. Tím je zaručena pevnost a pružnost gumy. Přírodní suroviny jsou lepší, ale jejich nabídka je omezená. Proto bylo potřeba vytvořit produkt ne z přírodního latexu, ale z analogu.

Syntetický kaučuk se nejčastěji vyrábí z ropných produktů: 1,3 butadienu a sterolu. Tyto suroviny jsou vysoce kvalitní a poměrně levné. Jeho jedinou nevýhodou je, že je méně šetrný k životnímu prostředí než přírodní latex. Nejoblíbenější syntetický kaučuk je isopren, svými vlastnostmi se nejvíce blíží přírodním surovinám.

Během výroby se do pryže přidává:

• Vulkanizační činidla, například síra, oxidy některých kovů. Jejich úkolem je tvořit zkřížené pevné vazby mezi molekulami během polymerace.
• Aktivátory a urychlovače vulkanizace, například zinková běloba nebo pálená magnézie. Tyto látky, jak název napovídá, spouštějí nebo urychlují proces změny molekulární struktury.
• Zpomalovače vulkanizace – naopak proces zastavují. To je nezbytné pro prodloužení doby tekutosti materiálu a zlepšení jeho mechanických vlastností. Kyselina benzoová a cyklohexylthioftalimid působí jako moderátory.
• Plnidla. Toto je velmi rozsáhlá kategorie. Zde se ve větší míře mění značka gumy a její vlastnosti. Existují aktivní plniva, například saze – přidejte je a guma bude odolnější proti opotřebení a trvanlivá. Existují neaktivní plniva, jako je mastek nebo křída. Jejich úkolem je jednoduše zvýšit objem surovin bez negativních důsledků. A existují speciální přísady, například azbest nebo diatomit. Mohou učinit pryž tepelně odolnou, zvýšit dielektrické vlastnosti nebo zlepšit další vlastnosti.
• Plastifikátory činí materiál plastičtějším. Například dibutylftalát usnadňuje zpracování pryže. Ukazuje se, že je poddajnější pro následnou práci.
• Stabilizátory jsou přísady, které fixují výsledné vlastnosti.
• Změkčovadla – vosky a parafíny jsou potřeba, aby byla guma měkčí a pružnější. Navíc si své vlastnosti zachovává i při nízkých teplotách a neopaluje se díky nim.
• Barviva. Zajímavý bod: pigmenty jsou potřebné nejen pro estetiku, mají také praktické vlastnosti, například chrání před ničivými účinky ultrafialového záření.

V první fázi se všechny přísady smíchají v poměru podle receptury. Ale velmi často ve výrobě používají hotové kaučukové směsi. Toto je velmi pohodlná a praktická možnost. Surová směs se používá jako surovina pro výrobu pryžových výrobků. Nechali to jít k dalšímu formování. A kalandrovaná pryž, tedy směs procházející speciálními válci, se již používá k výrobě těsnění, pásů, záplat, technických desek atd. Tímto způsobem jsou výrobní fáze jednodušší, protože suroviny jsou již připraveny.

Fáze č. 2: Plastifikování a míchání pryže

Při plastifikaci se molekulová hmotnost suroviny snižuje. To je nezbytné, protože vysoká molekulová hmotnost ztěžuje míchání, tvarování a některé další operace. K tomu slouží dvě technologie:

• Tepelný. Nejčastěji se používá pro přírodní a styren-butadienové kaučuky. Do směsi se přidávají chemikálie, které vlivem vysoké teploty oxidují materiál a vedou ke snížení molekulové hmotnosti. V tomto případě není na gumu aplikován žádný mechanický náraz. Základem procesu je destrukce, tedy rozpad molekul.
• Mechanické. Při fyzické zátěži se makromolekuly trhají, zatímco malé molekuly zůstávají neporušené, což zlepšuje kvalitu plastifikace. Díky tomu je guma co nejjednotnější. Postup je vhodnější pro syntetický nitrilbutadienový kaučuk.

Po plastifikaci se všechny složky smíchají. Aby se získala směs, kaučuk se nařeže na malé úlomky a prochází válci zahřátými na přibližně 50 stupňů. To podporuje lepší míchání surovin. Poté se do mixérů přidávají prášková změkčovadla, aktivátory a další složky. Tato pryžová směs je náchylná k zahřívání a další deformaci.

Etapa č. 3: Mechanické zpracování kaučukové směsi

Tato fáze se může lišit v závislosti na požadavcích na pryžové výrobky. Používají se následující technologie:

• Vstřikování, jiné názvy: vytlačování nebo lisování. Kaučuková směs je pod tlakem protlačována otvory. Extrudér lze přirovnat ke stříkačce nebo mlýnku na maso – surovina prochází otvory a je tvarována. Tímto způsobem lze získat například gumové šňůry.
• Kalandrování. To zahrnuje zahřátí směsi, vytvoření pogumovaného pásu, následné ochlazení a navinutí na role a trubkové cívky. Výsledkem je pryžová fólie s jednotnou tloušťkou a strukturou. Takové tkaniny mohou být použity pro výrobu pryžových výrobků, například pro obložení pryžotextilních dopravních pásů a pryžových průmyslových hadic.
• Lisování pryže nebo pogumované tkaniny probíhá stejným způsobem jako lisování plastů. Suroviny jsou umístěny do formy a pod lis, který vyvíjí tlak v rozmezí 2 až 10 MPa. Tato tkanina se často používá pro pryžové technické desky: dielektrické rohože, autodráhy a válcovaná pryž.
• Odlévání pod tlakem. Metoda se používá k výrobě velkých výrobků a pryžových figurek složitých tvarů. K tomu se směs zahřeje na 100 stupňů a nalije do forem. Tlak je aplikován do 120 MPa.

Etapa č. 4: Vulkanizace

Po vytvarování výrobku musí být dodána pevnost, odolnost proti opotřebení a elasticita. K tomu všemu je vhodná vulkanizace – jde o proces přeměny pryže a přísad na pryž. Může být dvou typů:

• Vulkanizace síry. Provádí se takto: síra se přidává do styren-butadienu, butadienu nebo přírodního kaučuku. Směs se zahřeje na 140-160 stupňů. Konečný výsledek závisí na množství síry: pokud nepřidáte více než 5 %, budete mít velmi měkkou, plastickou, poddajnou gumu. Což se například používá na výrobu gumových talířů na jídlo. A pokud přidáte více, guma bude pevná, jak je například potřeba na výrobu škrabáků na silniční techniku. A pokud přidáte více než 30% síry, pak už to nebude guma, ale ebonit – docela tvrdý polymer.
• Radiační vulkanizace. Zde na kaučukovou směs působí elektrony – výsledkem je kaučuk velmi odolný vůči chemickým a teplotním vlivům.

Ale stále častěji se v průmyslové výrobě používá vytápění s přídavkem síry. Suroviny ve formách jsou umístěny pod hydraulický lis. A pokud jsou suroviny vulkanizovány před fází formování, pak se směs nalije do kotle pro následné zahřátí.

Etapa č. 5: Výroba pryžových výrobků

Guma je připravena. Teď z toho musíme něco udělat. Na pomoc přicházejí všechny druhy strojů pro řezání, lisování a lisování. Existuje tolik výrobních metod, kolik je možností pro pryžové výrobky – pryžové výrobky. Co vyrábějí:

• pneumatiky a pneumatiky pro automobily;
• všechny druhy těsnění a tmelů;
• prvky obuvi a oděvů;
• dětské hračky a výrobky pro domácnost;
• lékařské přístroje;
• elektrické izolační prvky;
• technické desky všech typů, včetně porézních a houbovitých;
• tlakové hadice atd.

Recyklace pryžového zboží

Důležitou etapou v „životě“ gumy je recyklace. Recyklace pryže je nejen prospěšná pro životní prostředí, ale také levná surovina pro opětovné použití. Pneumatiky automobilů se nejčastěji recyklují a likvidují.

Navzdory skutečnosti, že se jedná o poměrně složitý proces kvůli přítomnosti kordu ve složení, pneumatiky produkují vynikající recyklovatelné materiály – pryžové granule, ze kterých se pak vyrábějí pryžové krytiny pro dětská hřiště, sportoviště a parkoviště pro výrobu pryžových podrážek pro obuv, sportovní potřeby, zahradní nábytek, izolace, ploty a další výrobky.

Výroba pryže a pryžových výrobků nám zpříjemňuje život. K tomu je potřeba pouze připravit gumu, přidat vulkanizační prostředky, vytvarovat a vulkanizovat. Výsledkem je vysoce kvalitní, pevný, elastický a odolný materiál s odolností proti vlhkosti a elektroizolačními vlastnostmi.