Sådan fremstilles gummi:Fra naturlig latex til syntetisk beherskelse

Af Karen G Blaettler
Opdateret 24. marts 2022

Klassen Rafael / EyeEm/EyeEm/GettyImages

I slutningen af 1930'erne forbrugte USA mere end halvdelen af verdens naturgummi. I dag indgår naturgummi i over 50.000 amerikanske produkter, og landet importerer omkring 3 milliarder pund årligt. På trods af dette repræsenterer syntetisk gummi nu størstedelen af moderne fremstilling – over 70 % af det gummi, der bruges på verdensplan.

Baggrund af naturgummi

Naturgummi stammer fra latex, en suspension af polymeren polyisopren i vand. Denne elastomer – hvilket betyder at den kan strække og bøje – danner langkædede molekyler, der giver gummi dets unikke egenskaber. Mens mere end 2.500 plantearter producerer latex, kommer kommerciel forsyning næsten udelukkende fra Hevea brasiliensis-træet, der er hjemmehørende i det tropiske Sydamerika. Tidlige mesoamerikanske civilisationer blandede latex med morning-glory juice for at skabe forskellige gummityper, lige fra hoppebolde til sandaler.

Før 1900 var Brasiliens vilde gummitræer den primære kilde. Den stigende efterspørgsel efter cykler og biler pressede produktionen ud over naturlige grænser. Frø smuglet fra Brasilien muliggjorde gummiplantager i Sydøstasien, som leverede det meste af amerikansk gummi i 1930'erne. Anden Verdenskrig afbrød pludselig denne forsyningskæde, hvilket understregede gummiens strategiske betydning.

Proces til fremstilling af naturligt gummi

Rejsen begynder med bankning:et forsigtigt snit i barken på et gummitræ trækker latex ud i en kop. Latexen fra mange træer samles i store tanke. Koagulering - tilsætning af en syre såsom myresyre - koagulerer polyisoprenen til en fast masse, en proces, der tager omkring 12 timer. Rulning fjerner vand, hvilket giver tynde plader, der er cirka 1/8 tomme tykke. Disse plader tørrer på træstativer; rygning over et par dage producerer det traditionelle ribbede røglag, mens lufttørring giver lufttørrede plader af højere kvalitet. Bleg crepe-gummi – to koaguleringer efterfulgt af lufttørring – giver den fineste kvalitet.

Oprettelse af syntetisk gummi

Syntetiske gummier opstår fra polymerisation, enten tilsætning (forbindelse af monomerer direkte) eller kondensation (eliminering af små molekyler under binding). Tyske kemikere forfulgte først syntetisk gummi under WorldI, og producerede en 15-tons-om-måned methylgummi fra acetone. Gennembruddet kom i 1929 med BunaS (styren-butadiengummi, SBR) af I.G. Farben. I 1955 udviklede SamuelHorne en næsten naturlig 98 % cis-1,4-polyisopren, hvilket muliggør blandingen af SBR og naturgummi-lignende polymerer, der driver nutidens dækindustri.

Behandling af gummi

Når det først er leveret som baller, gennemgår gummi fire kritiske stadier:blanding, blanding, formning og vulkanisering. Hvert trin skræddersyer materialet til dets endelige anvendelse.

Sammensætning

Compounding tilføjer kemikalier for at justere temperaturfølsomhed og mekanisk ydeevne. Additiver - såsom kønrøg, vandfri aluminiumsilikater, antioxidanter og blødgøringsmidler - reagerer under vulkanisering for at stabilisere polymernetværket. Carbon black, afledt af sod, er det mest almindelige forstærkende fyldstof, der øger trækstyrke, slidstyrke og UV-holdbarhed. De fleste gummiprodukter fremstår sorte på grund af dette fyldstof.

Blanding

Fordi gummis viskositet er høj, sker blanding i to trin. For det første danner forstærkende fyldstoffer en masterbatch. Efter afkøling tilsættes hærdere (f.eks. svovl eller svovlfrie forbindelser), og blandingen blandes, indtil den er homogen, hvilket forhindrer for tidlig vulkanisering.

Udformning

Formgivning anvender ekstrudering, kalendering, belægning eller støbning. Ekstrudering tvinger gummi gennem skrueekstrudere, mens kalendering passerer det mellem ruller for at opnå ensartet tykkelse. Coating kombinerer kalender med materialepåføring, ideel til regnfrakker eller transportbånd. Støbning – kompression, overførsel eller indsprøjtning – danner komplekse former som dækkroppe eller pakninger, hvor vulkanisering forekommer sideløbende.

Vulkanisering

Vulkanisering – opfundet af Charles Goodyear i 1839 – tværbinder gummipolymerer og omdanner et klæbrigt, temperaturfølsomt materiale til et holdbart, elastisk produkt. Moderne processer bruger reducerede svovlniveauer og acceleratorer, hvilket reducerer hærdetiden til 15-20 minutter. Svovlfri teknikker, såsom peroxid eller strålingsvulkanisering, anvendes også til specialanvendelser.