Gumy

Guma jest produktem procesu wulkanizacji, w którym stosuje się kauczuk naturalny, sztuczny lub mieszaninę tych dwóch rodzajów. Formulacja składa się z reguły z ok. 3% siarki wkomponowanej wraz z rozmaitymi dodatkami procesowymi. Gumę jako materiał charakteryzuje wysoka elastyczność, a także znaczna odporność na szkodliwe oddziaływanie czynników chemicznych.

Kauczuk naturalny

Głównym surowcem do wytworzenia gumy jest kauczuk naturalny (NR eng. Natural Rubber), który pod względem budowy jest cis-1,4 poliizoprenem. Występuje on w wielu roślinach w formie lateksu, czyli układu koloidalnego, w którym fazę zdyspergowaną stanowi głównie kauczuk naturalny zaś ośrodkiem dyspersyjnym jest woda. Obok wymienionych komponentów lateks zawiera również kwasy tłuszczowe, lipidy, węglowodany i substancje mineralne. Lateksy z różnych źródeł różnią się składem i zawartością poszczególnych komponentów. Największymi producentami lateksu są: Tajlandia, Indonezja oraz Malezja i Indie. Lateks naturalny otrzymuje się z tłoczonego soku mlecznego roślin kauczukodajnych. Lateks syntetyczny może być półproduktem lub produktem końcowym w procesie produkcji kauczuków syntetycznych.

Kauczuki syntetyczne

Do tej grupy należą wszystkie kauczuki pozyskane drogą syntez chemicznych. Światowa produkcja kauczuków syntetycznych jest porównywalna ilościowo do kauczuku naturalnego. Do metod syntetycznych używa się głównie polimeryzacji emulsyjnej oraz w roztworze. Najpopularniejsze z elastomerów syntetycznych to:

Ogólnego przeznaczenia:

• Kauczuk butadienowo-styrenowy (SBR)
• Kauczuk etylenowo–propylenowo–dienowy (EPDM)
• Kauczuk izoprenowy (IR)
• Kauczuk butadienowy (BR)

Specjalne:

• Kauczuk chloroprenowy (CR)
• Kauczuk nitrylowy (NBR)
• Kauczuk butylowy (IIR)

Szczególnego przeznaczenia:

• Fluorosilikon (FVMQ)
• Fluorowęglowodór i pochodne (FKM)
• Uwodorniony nitryl (HNBR)

Przemysł gumowy

Przemysł gumowy obejmuje produkcję różnego rodzaju wyrobów, w którym największy udział mają opony i dętki – około 60% światowej produkcji. W tym 60% przypada na opony do samochodów osobowych i dostawczych, a około 26% na opony do samochodów ciężarowych. Pozostałe zastosowania to: węże gumowe, taśmy przenośnikowe, obuwie, artykuły techniczne, wyroby maczane (rękawiczki jednorazowe), tekstylia ze spodem gumowym i kleje.

Właściwości gumy zależą od rodzaju i ilości użytych komponentów w mieszance gumowej. Przez odpowiedni dobór składników mieszanki gumowej można otrzymać gumę o różnych właściwościach fizyko-chemicznych. Dobór składników mieszanki prowadzi się w celu otrzymania gotowego wyrobu o odpowiedniej charakterystyce, do których należą:

• odporność na ścieranie (guma do produkcji opon);
• odporność na wysoką temperaturę;
• odporność na niską temperaturę;
• trudnopalność;
• właściwości wymagane do materiałów stosowanych w przemyśle spożywczym, medycynie itp.

Komponenty mieszanki gumowej

Mieszanka gumowa oprócz kauczuku lub mieszaniny kilku kauczuków składa się z poniższych komponentów.

• Napełniacze – znacznie zwiększają odporność gumy na ścieranie czy poprawiają odporność na działanie chemikaliów. Napełniacze aktywne mają szczególną rolę w przypadku kauczuków syntetycznych, ponieważ wyroby gumowe otrzymane z tego rodzaju kauczuków w praktyce nie nadają się do użytku. Powodem jest bardzo niska wytrzymałość mechaniczna w porównaniu do kauczuku naturalnego. Najbardziej popularnym napełniaczem w przemyśle gumowym jest sadza techniczna, czyli produkt niecałkowitego spalania oleju lub gazu, połączony z rozkładem termicznym i wydzieleniem węgla. Najczęściej używane są sadze aktywne oraz półaktywne. Typy HAF (eng. High Abrasion Furnace) oraz ISAF (eng. Intermediate Super Abrasion Furnace) charakteryzują się bardzo wysoką odpornością na ścieranie oraz zapobiegają kumulowaniu się ciepła w oponach – to sadze aktywne. Do półaktywnych typów należą: FEF (eng. Fast Extrusion Furnace) oraz GPF (eng. General Purpose Furnace), rodzaje sadzy zapewniające szybkie wytłaczanie oraz do zastosowań ogólnych. Równie istotnym napełniaczem przy projektowaniu mieszanek gumowych jest krzemionka. Podobnie jak w przypadku sadzy znacznie zwiększa odporność gumy na ścieranie. Posiada jednak właściwości tj.: tworzenie trwałych aglomeratów cząstek, trudności z wrobieniem do kauczuków niepolarnych, silna adsorpcja cząsteczek przyspieszaczy układu wulkanizującego. W związku z tym konieczne jest stosowanie wraz z krzemionką aktywatorów (Poliglikole) oraz środków sprzęgających. Grupa PCC posiada w swojej ofercie szereg dedykowanych do przemysłu gumowego polioksyetylenoglikoli (PEG) o nazwie handlowej Polikol. Dedykowane produkty to Polikol 1500 Płatki, Polikol 4500 Płatki, Polikol 6000 Płatki oraz Polikol 8000 Płatki. Produkty mogą występować w formie płatków, ale również w formie proszkowej lub pastylek.

• Plastyfikatory – zapewniają odpowiednią przerobowość mieszanki gumowej ułatwiając proces przetwórstwa. Mają również wpływ na właściwości mechaniczne niewulkanizowanych oraz wulkanizowanych mieszanek. W zależności od rodzaju kauczuku używa się plastyfikatory pochodzenia syntetycznego (ftalany, tereftalany,) oraz otrzymywane z przeróbki ropy naftowej (oleje mineralne: parafinowe, naftenowe, aromatyczne). Grupa PCC posiada w swojej ofercie specjalistyczne plastyfikatory serii Roflex posiadające funkcję uniepalnienia. Do najbardziej skutecznych w reakcji na ogień należą Roflex 50 / Roflex 65 oraz Roflex T70. Plastyfikację w niskich temperaturach zapewnia skutecznie Roflex T45. Do specjalistycznych formulacji o podwyższonej lepkości oraz do zastosowań wrażliwych dla człowieka i środowiska dedykowany jest Roflex T70L. Plastyfikatory serii Roflex działają synergistycznie wraz z konwencjonalnymi plastyfikatorami, zapewniając doskonałe właściwości mechaniczne gotowego produktu.

• Uniepalniacze – substancje chemiczne ograniczające palność wyrobów gumowych. Do najważniejszych należą: wodorotlenki glinu i magnezu, trójtlenek antymonu, chloroparafina oraz polifosforan amonu. Zastosowanie tego typu dodatków wraz z plastyfikatorami uniepalniającymi serii Roflex daje możliwość uzyskania efektu synergii w celu polepszenia profilu palności wyrobów gumowych.

• System sieciujący – wszystkie dodatki, które mają na celu zmianę struktury gumy na skutek powstawania mostków między łańcuchami kauczuków. Najczęściej stosowane jest sieciowanie siarką (wulkanizacja) lub tlenkami i nadtlenkami metali. Stosuje się siarkę elementarną lub polimeryczną, a jako aktywatory np. tlenek cynku wraz ze stearyną. Ważne jest użycie przyspieszaczy: ditiokarbaminiany, tiuramy, tiazole czy tiomoczniki.

• Pozostałe dodatki – jest to ogromna grupa dodatków, które zmieniają specyficzne właściwości mieszanek gumowych. Stosuje się przeciwutleniacze, antyozonanty, woski ochronne czy barwniki i pigmenty. Wśród grupy przeciwutleniaczy można wyodrębnić stabilizatory termiczne, które stosuje się w przypadku mieszanek, które mają tendencję do rozkładu w temperaturach przetwarzania. Oferta Grupy PCC zawiera szereg tego typu produktów – serii Rostabil. Dodatki te posiadają właściwości antyutleniające, mogą także pełnić rolę stabilizatorów termicznych, zapobiegając degradacji mieszanek gumowych podczas przetwarzania.

Bardzo ciekawą grupą dodatków są środki zapewniające antystatyczność poprzez  obniżenie rezystancji powierzchniowej gotowego wyrobu. Grupa PCC posiada w swojej ofercie ciekłe środki antystatyczne pod nazwą handlową EXOstat. Dodatek ten wprowadzany wewnętrznie migruje na powierzchnię wyrobu, gdzie oddziałuje z wilgocią atmosferyczną, zmniejszając oporność powierzchniową i umożliwiając rozproszenie ładunku statycznego przez długi okres czasu.