Gumiipari alapanyagok

Gumiipari alapanyagok alatt értjük mindazon anyagokat, amelyeket a különböző gumitermékek előállításának technológiai folyamatában felhasználunk. Ezek jelentős része a gumitermékbe beépítésre kerül, egy viszonylag kis hányada (pl.: ragadás gátló, formaleválasztó anyagok és oldószerek) pedig a gumitermék gyártási folyamatban játszanak szerepet.

A gumitermékek a gumin kívül még tartalmaznak textíliákat és fémeket is.  Annak, hogy a termék jelentős részében a gumi mellett még úgynevezett szilárdságkorozó is szerepel, az az oka, hogy a gumi nagy deformációjú igénybevételnek is ellenálljon, a szilárdsághordozó anyagok (textíliák, fémek) a nagy feszültségi igénybevételek hordozói.

 

A gumi előállításához a következő anyagokra van szükség:

  • kaucsuk, amely a rugalmas viselkedés hordozója
  • térhálósító anyagok, amelyek a képlékeny kaucsukból térhálós szerkezetű, rugalmas anyagot alakítanak ki (ide soroljuk a vulkanizáló szereket, a vulkanizálás folyamatát gyorsító anyagokat, valamint aktívátorokat)

E két anyagcsoport a gumi előállításának nélkülözhetetlen alkotója. További anyagok, amelyek szintén szükségesek:

  • töltőanyagok és lágyítók: a keverék technológia tulajdonságát és a gumi műszaki jellemzőit, valamint az árát alakítják kedvezően
  • öregedés gátlók: a termék élettartamát növelik
  • egyéb adalék és segédanyagok (tapadásfokozók, lángvédők, hajtóanyagok stb.)

 

Polimerek

A gumigyártás legfontosabb alapanyaga a kaucsuk és a gumikeverékben a legnagyobb mennyiségben fordul elő. A kaucsuk többféle rendszer szerint osztályozhatók:

  • Eredet szerint: természetes és műkaucsukok (szintetikus)
  • Felhasználási terület szerint:
  1. Általános rendeltetésű kaucsukok, mint: természetes kaucsuk (NR),poliizoprén kaucsuk (IR), polibutadién kaucsuk (BR), polisztirol-polibutadién kaucsuk (SBR).

Ezek a természetes kaucsukok és a természetes kaucsuk részleges ill. teljes helyettesítésére alkalmas nagy mennyiségben felhasznált elasztomerek.

  1. Közepes mennyiségben felhasznált speciális rendeltetésű kaucsukok (klóroprén, nitril, halobutil, EPDM kaucsukok).
  2. Kis mennyiségben felhasznált speciális rendeltetésű kaucsukok.
  • Előállításuk szerint:
  1.  Természetes kaucsuk, mind a mai napig a gumigyártás egyik legfontosabb alapanyaga, a legkedvezőbb tulajdonságrendszerrel  rendelkező általános rendeltetésű kaucsukok, amelyek nagy mennyiségben és viszonylag kedvező  áron áll rendelkezésre. Ezen tényezők következtében kialakult helyét a gumiipari nyersanyagok között megtartotta és várhatóan ez a jövőben is így lesz.
  2. Szintetikus kaucsuk , más néven műkaucsuk. olyan elasztomer, amelyet a természetben előforduló nyersanyagokból (kőolaj és ezek származékai) vegyipari úton állítják elő. A különböző műkaucsuk típusokat polimerizálással polikondenzációval. poliaddicióval, továbbá kész polimerek módosításával állítják elő.  További csoportosítás szerint lehet tömb, oldószeres vagy emulziós polimerizációval előállított műkaucsuk, és eljárás szerint hidegen vagy melegen történik a polimerizáció.

 

Vulkanizáló szerek

A vulkanizáló szerek az elasztomerek térhálósítási folyamatában résztvevő, térhálót kialakító anyagok, amelyek segítségével a plasztikus kacsukból elasztikus gumit kapunk.

A vulkanizáló szerek főbb csoportjai a következők:

  • kén
  • kéndonorok
  • fémoxidok
  • szerves vegyületek
  • peroxidok

A felsoroltak közül a kénnel történő vulkanizálás legelterjedtebb. A kénes vulkanizálás korszerű, szerves gyorsítással és aktívátorokkal kombinált formában általánosan elterjedt, megfelelő összetételű keverékekben technológiailag igen hajlékony és előnyös, jó műszaki tulajdonságú gumit ad és nagyon gazdaságos, mivel a kén a legolcsóbb gumiipari adalékanyagok közé tartozik.

 

Gyorsítók

A gyorsítók a térhálósodási folyamat sebességét növelő anyagok. Alkalmazásukkal nem csupán a vulkanizálódási folyamat menete, hanem a kialakuló keresztkötések sűrűsége is megváltoztatható, vagyis javíthatók a keletkező gumik műszaki tulajdonságai. A gyorsítókat a gyakorlati életben a vulkanizáslás menetére gyakorlott hatásuk vagy a kémiai összetételük szerint osztályozzuk.

  • A vulkanizálás menete szerint: ultraerős, erős, közepes, gyenge, késleltetett hatású.
  • Kémiai összetétel szerint alapján: ditiokarbamátok, xantánok, tiurámok, tiazolok, szulfénamidok, guanidinek, aminok és aminszármazékok, ditiofoszfátok, keverékgyorsítók.

Mivel általában a gyorsítók erőssége eltérhet, valamint az optimális technológiai és műszaki tulajdonságok kialakítása érdekében több gyorsítót un. gyorsító rendszert használnak egyszerre. Ennek előnyei: a gyorsító hatás összegződik, a gyorsítók aktiválják egymást, térháló sűrűség megnövekszik, a vulkanizációs plató kiszélesedik. A gyorsítók értékelését a gumikeverék vizsgálatával végzik, a vulkanizációs görbe lefutása alapján. A biztosítandó technológia és műszaki tulajdonságok szempontjából a hatóanyagban engedmények nem tehetők.  A szerves gyorsítók különböző kiszerelési formában kerülnek forgalomba. A hagyományos por alakú kiszerelést egyre inkább felváltják a granulátumok illetve felületkezelt és pasztásított változatok. Ezek kezelése, bemérése könnyebb, nem porlódnak a keverékben, jól diszpergálhatók.

 

Aktivátorok

Míg a gyorsítók elsődlegesen a kén és a kaucsuk közötti reakciót gyorsítják, addig az aktívárorok olyan irányba terelik a folyamatot, hogy azonos kén mennyiség több keresztkötést létesít. Az aktívátorok csoportosítása: fémdioxidok, zsírsavak, aminok, glikolok. A fémdioxidok között a cinkdioxidot, magnéziumoxidot és ólomoxidot kell megemlíteni. Ezek közül legelterjedtebb a cinkoxid, főként az általános rendeltetésű kaucsukok kénes vulkanizálásánál. A halogén tartalmú keverékben az aktívátor szerepét a magnéziumoxid vagy az ólomoxid látja el. A zsírsavak közül legismertebb a sztearinsav, a cinkoxid mellett nagyon fontos a jelenléte, mivel a cinkoxid nem oldódik a kaucsukban.

 

Késleltetők (retarderek)

A vulkanizáció menetét késleltetik. Alkalmazásukat a következők indokolják:

  • Térhálósodás fékezése: az optimális mechanikai tulajdonságok eléréséhez szükséges gyorsító mennyiség gyakran kedvezőtlenül gyorsítja a vulkanizálást. A gyorsító mennyiség csökkentése a végkeverék tulajdonsága szempontjából hátrányos lehet, ezért ennek megtartása mellett késleltetőket adagolnak.
  • Indukciós periódus megnyújtása: olyan késleltetők alkalmazása, amely főleg a vulkanizálás kezdeti szakaszában fékezik a folyamatot.
  • Térhálósodás hőmérsékleti függésének módosítása, az ideális késleltető anyagok a feldolgozási műveletek alacsonyabb hőmérsékleten fékezik a térhálósodást, de a vulkanizálás magasabb hőmérsékletén nem lassítják. Ide tartoznak: szerves savak és savszármazékok, pl.: benzoesav, maleinsav, szalicilsav, ftálsavanhidrid, ftálimid-szulfénamidok (ide tartozik a legelterjedtebb gumiipari késleltető a CTP), nitro és nitrozo vegyületek, melaminszármazékok, foszforsavamidok.

 

Öregedésgátlók

A kaucsukok és gumik öregedési folyamatát lassító adalékanyagokat öregedésgátlóknak nevezik. Ide sorolják mind a kaucsukok gyártása során beadagolt anyagokat, mind a keverékkészítés során bekevert öregedésgátlókat. Az öregedésgátlóknak a következő követelményeket kell  kielégíteni:

  • Többféle öregítő tényező hatása ellen védjen. Előnyös, ha az öregedésgátló hővel és mechanikai feszültséggel aktívált oxidatív öregedés és ózonhatás ellen is véd. Mivel univerzális öregedésgátlók nincsenek, így gyakran öregedésgátló-kombinációkat alkalmaznak.
  • Jól diszpergálható legyen  és meghatározott mértékben oldódjon a kaucsuk keverékben.
  • A vulkanizálási folyamatot ne befolyásolja. Ugyancsak közömbösnek kell lennie a technológiai tulajdonságok szempontjából is.
  • Illékonysága lehetőleg kicsi legyen, a felhasználás körülményei között ne távozzék el a gumiból.
  • El nem színező hatás. Az öregedésgátlók egy része elszínezi a gumit. Fehér és színes gumikeverékekben ezért csak el nem színeződő öregedésgátlót lehet használni.

 

Hatásmechanizmus alapján osztályozhatjuk az öregedésgátlókat, az öregedési folyamat jellege szerint:

  • antioxidánsok, dezaktívátorok
  • gumimérgeket hatástalanító szerek
  • fáradásgátló anyagok
  • fényöregedés elleni védőszerek
  • ózonvédőszerek
  • fungicid hatású anyagok

Az öregedésgátló lehet preventív vagy láncmegszakító antioxidáns. Elterjedtebb azonban a kémiai összetétel szerint csoportosítani:

  • amin típusú öregdésgátlók (fenil-naftil amin, difenil amin származékok)
  • fenol típusú öregedésgátlók (egy és több gyűrűs fenolok)
  • egyéb öregedésgátlók (imidazol származékok, ditiokrabamátok, fungicid anyagok, viaszok)

 

Töltőanyagok

Töltőanyagokon izodimenziós szilárd részekből álló diszperz rendszereket értünk, amelyek az elasztó merben nem oldódnak fel és az ágyazóközegben külön szilárd fázist alkotnak. Ide sorolhatjuk a színezékeket is.

Töltőanyagok rendeltetése:

  • A nyerskeverékek technológiai tulajdonságainak javítása.
  • A kész gumikeverék műszaki tulajdonságainak módosítása.
  • Árszabályzó alapanyag. Az olcsó töltőanyagok csökkentik a gumikeverék árát.

Egyes töltőanyagok képesek mind három rendeltetésüket betölteni (kormok), mások (őrölt ásványi anyagok) csak a keverék olcsóbbítására szolgálnak.

A töltőanyagok osztályozása eredetük és felhasználásuk szerint:

  • kormok
  • szervetlen töltőanyagok (pl.: kalciumkarbonát, dolomit, magnézium karbonát, cinkoxid,magnéziumoxid, ólomoxid, szilíciumoxidok)
  • színezékek
  • szerves töltőanyagok

A legnagyobb mennyiségben a kormot használják, amely több mint 50%-át teszi ki a felhasznált töltőanyagoknak.

 

Lágyítók

A lágyítók a kaucsukkeverékekben három fontos szerepet töltenek be:

  • megváltoztatják a nyerskeverék technológiai tulajdonságait, javítják a feldolgozási folyamatokban való viselkedést
  • megváltoztatják a műszaki tulajdonságokat, megfelelő lágyító töltőanyag rendszerek kiválasztásával kedvező műszaki tulajdonságok alakulnak ki
  • mivel az elasztomereknél olcsóbb anyagok, bevitelükkel árcsökkentő hatást érnek el. Ez a hatás tekintélyes mértékű is lehet.

A felhasznált mennyiség alapján három csoport sorolhatók:

  1. feldolgozást elősegítő anyagok (kisebb mint 5 tömegrész)
  2. lágyítók (10-25 tömegrész)
  3. extendáló szerek (25-100 tömegrész)

A lágyítók osztályozása kémiai összetételük, hatásuk és eredetük szerint is lehetséges.

Hatásuk szerint:

  • általános rendeltetésű
  • hidegállóságot vagy hőállóságot javító
  • különleges hatású

Eredetük szerint:

  • növényi eredetű
  • kőszénszármazékok
  • kőolajszármazékok
  • szintetikus lágyítók

 

Egyéb adalék és segédanyagok

Égésgátló anyagok

A lángálló keverékek előállításának két útja van:

  1. Halogéntartalmú kaucsuk típusokból továbbá szilikonkaucsukból kiindulva. Ebben az esetben az önkioltást a kaucsuk biztosítja.
  2. Éghető elasztomerekből kiindulva speciális égésgátló anyagok alkalmazásával. Az égésgátló anyagok csoportjába lágyító jellegű anyagok és fémoxidok tartoznak. Égésgátló anyagok két csoportja: foszforsav észterek és klórozott paraffinok.

Égésgátló fémoxidok

Legelterjedtebb képviselőjük az antimontrioxid. Gazdaságossági szempontból elterjedt a hidratált alumínium oxidok alkalmazása is. Az égésgátló anyagok fejlődő csoportját alkotják a bórvegyületek, elsősorban a cinkborátok.

 

Illatosító anyagok

A legtöbb gumigyártmánynak jellegzetes a gumi szaga van, amely bizonyos területeken kellemetlenné teheti felhasználásukat. Ezt kiküszöbölendő egyes műszaki gumicikkekben illatosító anyagokkal igyekeznek megszüntetni a szaghatást.

 

Hajtóanyagok

Pórusos és üveges gumigyártmányok előállítására hajtóanyagokat használnak. A hajtóanyag jellemzője, hogy magasabb hőmérsékleten gázképződés közben elbomlanak, ritkábban elpárolognak. Régebben szervetlen anyagokat használtak (nátrium-karbonát, alumínium karbonát, nátriumnitrit, ammóniumnitrit), hátrányuk, hogy nehezebben oszlottak el a keverékben és a felszabaduló nitrózus gázok hatással voltak a gumira. Egyenletes zárt és nyitott pórusú gumicikkek napjainkban szerves hajtóanyagokkal készíthetők Szerves hajtóanyagok: Azo vegyületek (diazoaminok), Hidrazin vegyületek (benzol-szulfonil hidrazid), N-nitrozo vegyületek (DPT).

 

Ragadás gátló anyagok

A gumigyártásban gyakran előfordul, hogy a nyerskeverékeket huzamosabb időn át egymással érintkezve tárolják. Ilyenkor a keverék darabok összeragadhatnak, ami megnehezíti a további kezelésüket. Régen poroló anyagokat használtak, leggyakrabban talkumot, csillámport vagy grafitot. A porolóanyag hátránya, hogy vulkanizáláskor el kell távolítani az illesztett felületről benzinnel. Ezért jobb a cinksztearát, amely magas hőfokon beolvad a gumikeverékbe és nem gátolja a vulkanizálást. Még kedvezőbb a korezin gyanta használata. Hidegen ragadás gátló, melegen feloldódik a gumikeverékben és a tapadást növeli. A poroló anyagok hátránya még, hogy szennyezik a légteret és a berendezéseket, így jobb vizes oldatban használni, de keverni kell a kiülepedés ellen. Ezért jobb a különböző szappanok, újabban szulfátok használata.

 

Formakenő anyagok

A formakenő anyagok megkönnyítik a kaucsukkeverék elcsúszását a formák fala mentén, így elősegítik a forma egyenletes kitöltését, megakadályozzák a keverék oda ragadását a formához. Formakenő anyagként régen szappanokat használtak. Korszerű anyagok a szilikon készítmények, oldat vagy emulzió formájában. A legkorszerűbb anyagok több komponensből állnak.

 

Oldószerek

A gumiipar legfontosabb oldószere a benzin, mégpedig a könnyű benzin. A benzol és származékai xilol, toluol jobb oldószerek, de mérgezőek. Nitrilkaucsukokhoz metil-etil ketont használnak.

 

Szilárdság hordozók

A szilárdsághordozók alkalmazása tette lehetővé a gumi széleskörű felhasználását. A gumitermékek több mint háromnegyed része erősítő betéteket tartalmaz. A szálas anyag gumirendszer társítása két olyan anyagnak, amelyek tulajdonságai kiegészítik egymást. A szálas anyag képezi a rendszer hajlékony szilárd vázát. A gumi védi a szálas anyagot a külső behatástól.

A gumiipar követelményei a szilárdság hordozókkal szemben:

  1. Nagy specifikus szilárdság
  2. Nagy modulusz
  3. Méret állandóság
  4. Nagy ellenállás dinamikus igénybevételekkel
  5. Jó hőállóság
  6. Kis sűrűség, kis tömeg
  7. Jó tapadás a gumihoz
  8. Nagy ellenállás kémiai behatásokkal szemben
  9. Olcsón ár és korlátlan beszerezhetőség

A felsorolt tulajdonság mindegyike maradéktalanul nem teljesül, ezért kiválasztásnál a döntő szempont a szilárdság, az ár, és a beszerezhetőség. Így a gumiipar csak korlátozott típust használ. Időrendben: pamut, viszkózselyem, poliamid, poliészter, acél, üveg, aramid. Jelenleg a poliamid és a poliészter, valamint az acél felhasználása jellemző, mint vázerősítők a gumigyártásban.

MAGUSZ tagság előnyei

Tagvállalataink, tevékenységüket és termékeiket, szakmai portálon, a MAGUSZ honlapján keresztül tehetik ismertté.
Fórumainkon lehetőséget teremtünk a napi munka során felmerülő kérdések személyes és kötetlen megvitatására gumiipari szakemberekkel, kormányzati tisztviselőkkel.

Keresés

Környezetvédelem

A MAGUSZ elkötelezett támogatója a környezetvédelemnek, a Szövetségen belül megalakította a Környezetvédelmi Szekciót, amely tevékenységével segíti a Tagság munkáját a Környezetvédelmi feladatok megoldásában.

Támogatóink