Gummis

Gummi ist das Produkt eines Vulkanisierungsprozesses, bei dem Naturkautschuk, Kunstkautschuk oder eine Mischung aus beiden verwendet wird. Die Formulierung besteht im Allgemeinen aus etwa 3 % Schwefel, der zusammen mit verschiedenen Prozessadditiven vergearbeitet wird. Gummi als Werkstoff zeichnet sich durch seine hohe Elastizität sowie eine große Widerstandsfähigkeit gegen die schädliche Einwirkung von chemischen Stoffen aus.

Naturkautschuk

Der Hauptrohstoff für Gummi ist Naturkautschuk (NR – eng.  Natural Rubber), der von seiner Struktur her ein cis-1,4-Polyisopren ist. Er kommt in vielen Pflanzen in Form von Latex vor, einem kolloidalen System, bei dem die dispergierte Phase hauptsächlich aus Naturkautschuk und das Dispersionsmedium aus Wasser besteht. Neben diesen Bestandteilen enthält Latex auch Fettsäuren, Lipide, Kohlenhydrate und Mineralien. Latex unterscheidet sich – je nach Herkunft – in der Zusammensetzung und im Gehalt der einzelnen Bestandteile. Die größten Hersteller von Latex sind Thailand, Indonesien, Malaysia und Indien. Naturlatex wird aus dem gepressten Milchsaft von Kautschukpflanzen gewonnen. Synthetischer Latex kann ein Zwischen- oder ein Endprodukt bei der Herstellung von synthetischem Kautschuk sein.

Synthetischer Kautschuk

Zu dieser Gruppe gehören alle durch chemische Synthese gewonnenen Kautschuksorten. Die Weltproduktion von synthetischem Kautschuk ist mengenmäßig mit der von Naturkautschuk vergleichbar. Bei den synthetischen Verfahren kommen hauptsächlich Emulsions- und Lösungspolymerisationen zur Anwendung. Die beliebtesten synthetischen Elastomere sind:

Allgemeiner Zweck:

• Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR)
• Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM)
• Isopren-Kautschuk (IIR)
• Butadien-Kautschuk (BR)

Sonderformen

• Chloropren-Kautschuk (CR)
• Nitrilkautschuk (NBR)
• Butylkautschuk (IIR)

Spezifische Zweckbestimmung:

• Fluorsilikon (FVMQ)
• Fluorkohlenstoff und Derivate (FKM)
• Hydriertes Nitril (HNBR)

Kautschukindustrie

In der Kautschukindustrie werden verschiedene Arten von Produkten hergestellt, wobei Reifen und Schläuche mit rund 60 % der weltweiten Produktion den größten Anteil ausmachen. Davon entfallen 60 % auf Pkw- und Leicht-Lkw-Reifen und rund 26 % auf Lkw-Reifen. Weitere Anwendungen sind: Gummischläuche, Förderbänder, Schuhe, technische Artikel, getränkte Waren (Einweghandschuhe), Textilien mit Gummibeschichtung und Klebstoffe.

Die Eigenschaften des Gummis hängen von der Art und der Menge der in der Gummimischung verwendeten Bestandteile ab. Durch die entsprechende Auswahl der Bestandteile der Gummimischung lässt sich Gummi mit unterschiedlichen physikalischen und chemischen Eigenschaften herstellen. Die Auswahl der Bestandteile für die Mischung erfolgt in der Art, dass ein Endprodukt mit den entsprechenden Eigenschaften erhalten wird, zu denen die folgenden gehören:

• Abriebfestigkeit (Reifengummi);
• Hitzebeständigkeit;
• Beständigkeit gegen niedrige Temperaturen;
• Geringe Entflammbarkeit;
• Eigenschaften, die für in der Lebensmittelindustrie, in der Medizin usw. verwendete Materialien erforderlich sind.

Komponenten der Gummimischung

Neben Kautschuk oder einer Mischung aus mehreren Kautschuksorten besteht die Gummimischung aus folgenden Bestandteilen:

• Füllstoffe – erhöhen die Abriebfestigkeit des Kautschuks erheblich oder verbessern seine Chemikalienbeständigkeit. Aktive Füllstoffe spielen bei Synthesekautschuk eine gewichtige Rolle, da Gummierzeugnisse aus dieser Art von Kautschuk in der Praxis unbrauchbar sind. Der Grund dafür ist die im Vergleich zu Naturkautschuk sehr geringe mechanische Festigkeit. Der in der Kautschukindustrie am häufigsten verwendete Füllstoff ist Ruß, der bei unvollständiger Verbrennung von Öl oder Gas in Verbindung mit thermischer Zersetzung und Freisetzung von Kohlenstoff entsteht. Am häufigsten werden aktive und semiaktive Rußarten verwendet. HAF-Typen ( eng. High Abrasion Furnace) und ISAF ( eng. Intermediate Super Abrasion Furnace ), die eine sehr hohe Abriebfestigkeit aufweisen und einen Hitzestau in den Reifen verhindern. Es  sind Aktivruße. Zu den semiaktiven Typen gehören:FEF ( eng. Fast Extrusion Furnace) und GPF ( eng. General Purpose Furnace ) – Rußtypen für die schnelle Extrusion und für allgemeine Anwendungen. Ein ebenso wichtiger Füllstoff bei der Herstellung von Gummimischungen ist Kieselsäure. Wie bei Ruß erhöht diese die Abriebfestigkeit des Gummis erheblich. Kieselsäure weist folgende Eigenschaften auf: Bildung permanenter Partikelagglomerate, Schwierigkeiten bei der Einbettung in unpolaren Kautschuk, starke Adsorption von Beschleunigermolekülen des Vulkanisationssystems. Aus diesem Grund ist es notwendig, Kieselsäure zusammen mit Aktivatoren (Polyglykolen) und Haftvermittlern zu verwenden. Die PCC-Gruppe verfügt in ihrem Sortiment über Polyoxyethylenglykole (PEG) für die Kautschukindustrie unter dem Handelsnamen Polikol. Zu den speziellen Produkten gehören: Polikol 1500 Flakes, Polikol 4500 Flakes, Polikol 6000 Flakes und Polikol 8000 Flakes. Die Produkte können in Form von Flocken, aber auch in Form von Pulver oder Pastillen zur Verfügung gestellt werden.

• Weichmacher – sorgen für eine ausreichende Fließfähigkeit der Gummimischung, um die Verarbeitung zu erleichtern. Sie beeinflussen auch die mechanischen Eigenschaften von unvulkanisierten und vulkanisierten Mischungen. Je nach Art des Kautschuks werden Weichmacher synthetischen Ursprungs (Phthalate, Terephthalate) und solche aus der Erdölverarbeitung (Mineralöle: paraffinische, naphthenische, aromatische) verwendet. Die PCC-Gruppe verfügt mit der Roflex-Serie über eine Reihe spezialisierter Weichmacher mit flammhemmender Funktion. Bei der Reaktion auf Brand gehören Roflex 50 / Roflex 65 und Roflex T70 zu den effektivsten. Für die Plastifizierung bei niedrigen Temperaturen ist Roflex T45 bestens geeignet. Für spezielle Formulierungen mit höherer Viskosität und für human- und umweltsensible Anwendungen ist Roflex T70L vorgesehen. Die Weichmacher in der Roflex-Reihe wirken synergetisch mit herkömmlichen Weichmachern und verleihen dem Endprodukt hervorragende mechanische Eigenschaften.

• Flammschutzmittel – Chemikalien, die die Entflammbarkeit von Gummiprodukten verringern. Zu den wichtigsten gehören Aluminium- und Magnesiumhydroxide, Antimontrioxid, Chlorparaffin und Ammoniumpolyphosphat. Die Verwendung solcher Additive zusammen mit den flammhemmenden Weichmachern der Roflex-Reihe bietet die Möglichkeit eines Synergieeffekts zur Verbesserung des Entflammbarkeitsprofils von Gummiprodukten.

• Vernetzungssystem – alle Zusatzstoffe, welche die Struktur des Gummis durch die Bildung von Brücken zwischen den Gummiketten verändern sollen. Die Vernetzung mit Schwefel (Vulkanisation) oder Metalloxiden und Peroxiden ist die häufigste. Verwendet werden elementarer oder polymerer Schwefel und als Aktivatoren z. B. Zinkoxid in Verbindung mit Stearin. Wichtig ist die Verwendung von Beschleunigern: Dithiocarbamate, Thirams, Thiazole oder Thioharnstoffe.

• Sonstige Zusatzstoffe – die Gruppe der Zusatzstoffe, die die spezifischen Eigenschaften von Gummimischungen verändern, ist sehr groß.. Es werden Antioxidantien, Antiozonantien, Schutzwachse oder Farbstoffe und Pigmente verwendet. In der Gruppe der Antioxidantien lassen sich thermische Stabilisatoren unterscheiden, die für Mischungen verwendet werden, die bei Verarbeitungstemperaturen zur Zersetzung neigen. Die Produktpalette der PCC-Gruppe umfasst eine Reihe solcher Produkte – die Rostabil-Serie. Diese Zusatzstoffe besitzen antioxidative Eigenschaften und dienen auch als Wärmestabilisatoren, die eine Zersetzung der Gummimischungen während der Verarbeitung verhindern.

Eine sehr interessante Gruppe von Zusatzstoffen sind diejenigen, die für antistatische Eigenschaften sorgen, indem sie den Oberflächenwiderstand des Endprodukts verringern. Die PCC-Gruppe bietet flüssige Antistatika unter dem Markennamen EXOstat an. Wenn dieser Zusatzstoff in das Innere des Produkts eingebracht wird, wandert er an die Oberfläche, wo er mit der Luftfeuchtigkeit interagiert, den Oberflächenwiderstand verringert und die statische Aufladung über einen langen Zeitraum abbauen kann.