So entstand der Vulkanisationsprozess. Der Großteil des heute von uns verwendeten Kautschuks entsteht durch den Vulkanisations-Härtungsprozess. Vulkanisierter Kautschuk hat ein breites Anwendungsspektrum, darunter unter anderem Autoreifen, Industriedichtungen und Schuhsohlen. Lassen Sie uns lernen, wie der Vulkanisationsprozess eingeführt wurde und was er bewirkt!
Was ist Vulkanisation?
Die Vulkanisation ist ein Verfahren, bei dem Rohkautschuk und Schwefel in einem Bad vermischt werden. Anschließend wird die Mischung erhitzt . Dadurch werden Festigkeit und Elastizität des Kautschuks im Vergleich zum Ausgangszustand verbessert. Zu den gebräuchlichsten vulkanisierten Kautschuken zählen Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR) und Polyisopren (Naturkautschuk).
Der Prozess hat mehr zu bieten!
Für den Vulkanisationsprozess selbst gibt es verschiedene Techniken. Schwefel allein führt beispielsweise nicht zu einer schnellen Vulkanisation. Daher ist die Zugabe von Additiven wie Beschleunigern, Aktivatoren und Verzögerern unerlässlich, um den Prozess zu optimieren . Dies macht die Vulkanisation auch bei niedrigeren Temperaturen effizienter.
Darüber hinaus tragen Additive auch dazu bei, die im Prozess benötigte Schwefelmenge zu reduzieren. Dies wiederum ermöglicht eine länger anhaltende vulkanisierte Gummileistung mit besseren Alterungs- und mechanischen Eigenschaften.
Aber warum findet der obige Prozess statt? Um zu verstehen, müssen wir die Grundlagen von natürlichem und synthetischem Rohkautschuk lernen:
Natürliches Gummi
Naturkautschuk ist in der Regel geruchsärmer und fester als synthetische Kautschuke. Allerdings ist er in seiner Rohform nicht temperaturbeständig . Naturkautschuk wird aus dem Latex des Kautschukbaums gewonnen. Obwohl es Hunderte von Kautschuk produzierenden Pflanzen gibt, stammt der von uns verwendete Naturkautschuk hauptsächlich vom Kautschukbaum Hevea brasiliensis.
Synthesekautschuk
Im Gegensatz zu Naturkautschuk weisen synthetische Kautschuke eine bessere Leistung unter extremen Wetterbedingungen auf. Darüber hinaus haben sie eine vergleichsweise längere Lebensdauer. Außerdem sind synthetische Kautschuke eine hervorragende Alternative für Menschen mit einer Allergie gegen Naturkautschukproteine.
Daher sind heute etwa 70 % des in den USA verwendeten Gummis synthetischer Natur. Was seinen Ursprung betrifft, so stammt synthetischer Kautschuk aus künstlichen Polymeren. Diese Polymere sind die Nebenprodukte von Erdöl.
Warum brauchen wir also Vulkanisierung? Nun, sowohl Natur- als auch Synthesekautschuk erweisen sich im Rohzustand als nicht wertvoll genug. Daher wurde die Vulkanisierung eingeführt, um daraus robustere und widerstandsfähigere Produkte zu machen.
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Wer hat die Vulkanisation erfunden?
Die Ureinwohner Mittel- und Südamerikas verwenden seit Jahrhunderten Gummiprodukte. Sie hatten jedoch Probleme, als das Gummiprodukt extremen Wetterbedingungen nicht standhalten konnte. Kommen Sie in die 1830er Jahre. Die Bemühungen begannen, robustere und festere Gummiprodukte zu entwickeln.
Im Jahr 1839 entdeckte der Amerikaner Charles Goodyear die Vulkanisation, ein Verfahren, bei dem er Gummi mit Schwefel versetzte und erhitzte . Dadurch entstand ein festerer Gummi, der gleichzeitig seine Elastizität behielt. So fand die Welt mit vulkanisiertem Gummi eine Lösung für das Problem von weichem Gummi, der fortan auch unter extremen Wetterbedingungen eingesetzt wurde.
Im Laufe der Jahre haben nach Charles Goodyear immer mehr Experten ihre Beiträge in den Prozess eingebracht. So haben wir komplexe, elastische, starke und abriebfeste Gummiprodukte, die viel besser funktionieren als Gummi in seiner Rohform.
Der Vulkanisationsprozess
Nun wenden wir uns dem Vulkanisationsprozess zu , der aus mehreren Schritten besteht.
Schritt eins:
Zunächst wird Kautschuk oder synthetischer Kautschuk in seiner Rohform in ein Schwefelbad gegeben. Dieses Bad enthält auch Zusätze, die den Prozess beschleunigen. Darüber hinaus fügen die Hersteller in dieser Phase auch Farbpigmente hinzu, wenn sie möchten, dass das endgültige Gummiprodukt eine bestimmte Farbe hat.
Schritt zwei:
Sobald alles in Ordnung ist, ist es an der Zeit, den Gummi in die gewünschte Form zu bringen. Da die Zugabe von Schwefel und anderen Zusatzstoffen ihn jedoch fester und elastischer macht, ist das Formen des vulkanisierten Gummis nicht einfach.
Schritt Drei:
Dadurch kommt die Mischung mit Wärme in Kontakt, was den Prozess beschleunigt und das Formen des Gummis erleichtert. Hierfür wird die Temperatur auf bis zu 300 bis 400 Grad Fahrenheit erhöht . Nach Erreichen dieser Temperatur muss der geformte vulkanisierte Gummi aus der Kammer entnommen und abgekühlt werden.
Vulkanisationszusätze
Wie bereits erwähnt, benötigt die Vulkanisation ein Vulkanisationsmittel. Schwefel wird seit jeher als solches verwendet. Auf einen Teil Schwefel werden etwa 100 Teile Kautschuk benötigt. Da Schwefel den Prozess jedoch nicht beschleunigt, verwenden Hersteller häufig Additive wie Fettsäuren und Metalloxide. Das gebräuchlichste Metalloxid ist Zinkoxid.
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Was ist vulkanisierter Kautschuk?
Vulkanisierter Kautschuk zählt zu den Elastomeren. Durch die Vulkanisation, einen biochemischen Prozess, wird er haltbarer . Dabei werden Schwefel und andere Zusatzstoffe dem milchigen Latex des Kautschukbaums beigemischt und anschließend erhitzt. Das Ergebnis ist ein deutlich widerstandsfähigerer Kautschuk mit vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten im Alltag.
Die Verwendungen und Vorteile von vulkanisiertem Gummi sind zahllos. Wir werden beide Abschnitte separat besprechen, um Ihnen eine bessere Vorstellung davon zu geben, wie vulkanisierter Gummi die Art und Weise verändert hat, wie wir Gummiprodukte implementieren und verwenden.
Verwendung von vulkanisiertem Gummi
Vulkanisierter Gummi ist in der Regel abriebfester als herkömmlicher Gummi. Er findet in unzähligen Branchen Anwendung und ist in fast allen Alltagsprodukten enthalten. Selbst Laptops haben rutschfeste Gummifüße. Die wohl bekannteste Anwendung ist die Reifenindustrie. Alle Fahrzeugreifen, die man auf der Straße sieht, bestehen aus vulkanisiertem Gummi, dem zur Erhöhung der Festigkeit Ruß beigemischt wird.
Die Reifenindustrie ist jedoch nicht die einzige Branche, die vulkanisierten Gummi verwendet. Zahlreiche andere Industrien setzen Gummiprodukte in großem Umfang ein. Dazu gehören Gummischläuche, Schuhsohlen, Radiergummis, Stoßdämpfer, O-Ringe, Dichtungen, Gummifüße , Isoliermatten, Gummidichtungen , Tüllen , Förderbänder usw.
Vorteile von vulkanisiertem Gummi
Obwohl die Vulkanisation den Vollgummi schrumpfen lässt, überwiegen die Vorteile. So wird der Gummi beispielsweise komplexer und weniger anfällig für Verformungen . Darüber hinaus erhält er eine höhere Zugfestigkeit, wodurch er auch unter hohem Druck seine ursprüngliche Form beibehält. Hier sind einige weitere herausragende Vorteile der Vulkanisation:
- Hervorragende Abriebfestigkeit und Oxidationsbeständigkeit: Die Zugabe von Additiven macht Natur- oder Synthesekautschuk widerstandsfähiger gegen Oxidation und Abrieb. Daher wird es unter Außenbedingungen nützlicher.
- Verbesserte elektrische Isolierung: Ein weiterer Vorteil der Gummivulkanisation ist die elektrische Isolierung. Da das Gummi anspruchsvoller und fester wird, verhindert es elektrischen Fluss und ist somit ein ausgezeichneter Isolator.
- Geringe Wasseraufnahme: die weniger Klebrigkeit und mehr Festigkeit helfen auch, Flüssigkeiten fernzuhalten. Daher führt vulkanisiertes Gummi auch zu einer geringen Wasseraufnahme, wodurch es sich hervorragend zum Abdichten von Produkten eignet.
- Hohe Zugfestigkeit: Dadurch behält der Gummi auch nach Dehnung seine ursprüngliche Form. Daher ist es haltbarer und langlebiger. Dadurch werden die Austauschkosten minimiert, da der Gummi recht lange hält.
- Widerstandsfähigkeit gegenüber extremen Wetterbedingungen: dies war der Hauptgrund, warum nach Vulkanisierung gesucht wurde. So verwandelt die heutige Vulkanisation Gummi in ein hochbelastbares Material, das extremer Kälte und sengender Witterung standhalten kann.
- Beständig gegen organische Lösungsmittel: Die Vulkanisation ermöglicht auch den Einsatz von Kautschuk in Anwendungen mit organischen Lösungsmitteln. Früher war dies ein Problem, da Rohkautschuk zu zerbrechlich war, um Lösungsmitteln standzuhalten.
Was ist mit der Umweltfreundlichkeit von vulkanisiertem Gummi?
Vulkanisierter Kautschuk bietet im Vergleich zu natürlichem Rohkautschuk eine höhere Zersetzungsbeständigkeit. Studien haben jedoch die Möglichkeit des biologischen Abbaus von vulkanisiertem Kautschuk gezeigt. Dazu muss eine Heißrotte verwendet werden.
Darüber hinaus ist vulkanisierter Gummi trotz seiner Beständigkeit gegen Zersetzung umweltfreundlicher. Wie? Ganz einfach: Vulkanisierte Gummiprodukte werden weltweit wiederaufbereitet und umfunktioniert. Dadurch landen sie kaum im Abfall. Ein gutes Beispiel dafür ist die Verwendung alter Autoreifen als Viehmatten oder Asphalt.
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Fazit
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der Vulkanisations-Härtungsprozess die Art und Weise verändert hat, wie wir heute Gummiprodukte verwenden. Es hat die Gummiindustrie revolutioniert und es Gummiprodukten ermöglicht, in fast jeder anderen Branche eine entscheidende Rolle zu spielen. Daher werden Sie auf verschiedene Geschäftsmöglichkeiten stoßen, insbesondere angesichts der Verwendung, des Nutzens und der Umweltfreundlichkeit des Produkts.
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