دانشمندان تکنیک‌های پردازش شیمیایی لاستیک را پیش می‌برند

به لاستیک های ماشین، دستکش های پزشکی یا حتی کفش های ورزشی فکر کنید. این محصولات لاستیکی ظاهراً معمولی یک فرآیند پردازش شیمیایی پیچیده را پشت ساخت آنها پنهان می کنند.از لاستیک طبیعی خام تا محصولات نهاییاین مقاله مراحل پیچیده پردازش لاستیک را بررسی می کند و اسرار تولید محصولات لاستیکی را آشکار می کند.

پردازش لاستیک یک عملیات پیچیده و دقیق است که فراتر از دستکاری فیزیکی ساده است - این یک هنر بین رشته ای است که ترکیب شیمی، علوم مواد و مهندسی است.برای درک بهتر این فرآیند، ما چهار مرحله مهم را بررسی خواهیم کرد: جویدن، مخلوط کردن، شکل دادن و ولکاناسیون.تشکیل یک زنجیره متقابل که در نهایت عملکرد و کاربرد یک محصول لاستیکی را تعیین می کند.

مرحله اولیه و حیاتی، جویدن، وزن مولکولی لاستیک را کاهش می دهد تا ویژگی های پلاستیکی و جریان را افزایش دهد و آن را برای مراحل بعدی آماده کند.لاستیک خام شبیه سنگ سخت شده است که شکل گیری آن دشوار است در حالی که لاستیک جویده شده مانند خمیر انعطاف پذیر می شود..

دو روش اصلی جویدن وجود دارد:

این تکنیک از نیروی مکانیکی استفاده می کند تا پیوندهای مولکولی را از بین ببرد و وزن مولکولی را کاهش دهد. تجهیزات کلیدی شامل:

• کارخانه هاي باز:با داشتن دو رولر افقی که به طور افقی می چرخند، این ها نیروی برش را برای نرم کردن لاستیک اعمال می کنند. در حالی که کار آنها ساده است، ناکارآمد و مشکلاتی برای محیط زیست است.
• مخلوط کننده های داخلی:سیستم های بسته با استفاده از تعامل روتور-استاتور برای برش و مخلوط کردن فشرده. پردازش لاستیک مدرن عمدتاً از این دستگاه های با کارایی بالا و آلودگی کم استفاده می کند.مخلوط کننده بانبری که به خاطر کارایی اش مشهور است از طرح های منحصر به فرد روتور برای جویدن بهینه استفاده می کند.

عوامل شیمیایی با لاستیک واکنش نشان می دهند تا وزن مولکولی را کاهش دهند. عوامل عام جویدن عبارتند از:

• پلاستیک کننده های فیزیکی: نرم کننده های نفتی / قیر زغال سنگ ، روغن های چرب ، قیر کاج
• پلاستیک های شیمیایی: پنتاکلوروتیوفنول، ژیلن دی سولفید

در حالی که چرب کردن شیمیایی کارآمد و در دمای پایین است، می تواند ویژگی های لاستیک را به خطر بیندازد.تمرینات صنعتی اغلب هر دو روش را ترکیب می کنند ◄ اضافه کردن عوامل شیمیایی در طول پردازش مکانیکی ◄ برای نتایج مطلوب.

مرحله اصلی که در آن افزودنی های مختلف به طور یکنواخت در لاستیک پراکنده می شوند و ویژگی های خاصی را به آن می دهند.این افزودنی ها که برای افزایش خواص فیزیکی/شیمیایی و قابلیت پردازش ضروری هستند، مانند مواد تشکیل دهنده کوکتل در نسبت های دقیق مخلوط می شوند..

افزودنی های کلیدی عبارتند از:

• عوامل ولکانيزاسيون:امکان پیوند متقابل مولکولی (به عنوان مثال، گوگرد، بنزوتیازیل دی سولفید)
• شتاب دهنده ها:ولکاناسیون سریع (تیازول ها، تیورام ها، دیتیوکربامات ها)
• فعال کننده ها:افزایش کارایی شتاب دهنده (اکسید روی، اسید استیار)
• کمک ها:افزایش قدرت / دوام (کاربن سیاه، سیلیس، گل)
• مواد نرم کننده:بهبود پلاستیکیت (سنگ های نفتی، پلاستیک کننده های استر)
• داروهای ضد پیری:تاخیر در تجزیه (آمینه، فنول، فسفات)
• رنگدانه:رنگ آمیزی (رنگ های غیر ارگانیک/ ارگانیک)

این مرحله که در مخلوط کننده های داخلی یا آسیاب های باز انجام می شود، نیاز به کنترل دقیق دمای / زمان برای اطمینان از پراکندگی همگن در حالی که از ولکاناسیون زودرس (سوخته شدن) جلوگیری می کند.

این مرحله از طریق روش های مختلف لاستیک مخلوط را به هندسه های مورد نظر تبدیل می کند:

• تقویم گذاری:تولید ورق/فیلم از طریق فشرده سازی رول
• اکستروژن:شکل دادن پروفایل های پیوسته (انبوه ها، نوارها) از طریق قالب های شکل دار
• قالب دهی فشرده سازی:گرما / فشار شکل های پیچیده ای را تشکیل می دهد (طراحی، مهر)
• قالب گذاری تزریقی:لاستیک های ذوب شده برای قطعات کوچک دقیق (O-ring، دکمه ها)

کنترل دقیق دما، فشار و مدت زمان، اطمینان از پر شدن کامل قالب و دقت ابعاد را فراهم می کند.

مرحله ي آخر محوري که در آن پيوند متقابل مولکولي يک شبکه ي سه بعدي را به وجود مي آوردمقاومت در برابر گرما و پیری.

روش های ولکاناسیون با توجه به نیازهای محصول متفاوت است:

• هوا گرم:انعطاف پذیر اما آهسته، با خطر اکسیداسیون سطح
• بخار:کارآمد برای تولید انبوه
• آب گرم:ایده آل برای محصولات نازک (لوازم دستکش، بادکنک)
• مایکروویو:سخت گیری سریع و یکنواخت برای فرآیندهای مداوم

ولکاناسیون استاندارد در حدود 160 درجه سانتیگراد اتفاق می افتد و مدت زمان (دقیقه تا ساعت) برای ضخامت تنظیم شده است. اقلام ضخیم تر به دمای پایین تر و دوره های طولانی تر برای اطمینان از سخت شدن داخلی کامل نیاز دارند.

فرمولاسیون یک محصول، ترکیب دقیق مواد آن، عامل تعیین کننده عملکرد لاستیک است.و شرایط سخت گیری از طریق آزمایش گسترده برای دستیابی به ویژگی های بهینه در حالی که کنترل هزینه ها.

محصولات لاستیکی تقریباً در هر بخش اقتصادی وجود دارد:

• حمل و نقل:لاستیک ها، مهر و موم ها، خفیف کننده های ضربه
• مراقبت های بهداشتی:دستکش ها، لوله های IV، دکمه ها
• ساخت و ساز:ضد آب، کفپوش، پد های لرزه ای
• الکترونیک:عایق ها، اجزای رسانا
• ورزش:کفش، توپ، تجهیزات آبی

کاربردهای نوظهور در زمینه هوافضا (قطعات هواپیما) و انرژی (پوش های باتری) نشان دهنده تکامل مداوم تکنولوژی لاستیک است.علوم مواد، و مهندسی همچنان در شکل دادن به زندگی مدرن ضروری است.