تکنولوژی ساخت لاستیک

لاستیک طبیعی :

لاستیک به ماده مهم و اقتصادی تبدیل شده است . در ایالات متحده ، مصرف سرانه لاستیک تقریباً 16.8 و در هندوستان تنها 0.22 است . صنایع حمل و نقل ، شیمیایی ، برق و الکترونیک و همچنین فضایی همگن از مصرف کنندگان اصلی لاستیک هستند . وقتی تولید لاستیک طبیعی ( کائوچو ) به دلیل تهاجم ژاپن به مناطق تولید لاستیک سنتزی کرد که به سرعت هم توسعه یافت . به طوری که در حال حاضر 88 درصد لاستیک مصرفی در ایالات متحده منشا سنتزی دارد . صنعت لاستیک موارد زیر را شامل می شود .

تولید مواد اولیه لاستیک سنتزی ، انواع گوناگون لاستیک ، واردات لاستیک طبیعی ، تولید افزودنیهای لاستیک و نهایتا ً ساخت فراورده های لاستیکی .

در ابتدای جنگ جهانی دوم وقتی تولید لاستیک طبیعی به دلیل تهاجم ژاپن به مناطق تولید لاستیک متوقف شد . ایالات متحده اقدام به ساخت واحدهای تولید لاستیک سنتزی کرد که به سرعت هم توسعه یافت . بنابراین عموما ً لاستیک ها را به دو نوع لاستیک طبیعی و لاستیک سنتزی طبقه بندی می کردند . امروزه لاستیک ها را به روشهای مختلف دسته بندی می کنند .

تاریخچه :

کریستف کلمب دریافت که بومیان آمریکا با توپهای لاستیکی بازی می کنند . اشیای لاستیکی نیز از چاه مقدس مایا در یونان بدست آمده بود . لاستیک ، تا جایی که می دانیم محصول سرزمین آمریکا است ولی تنها از طریق انتقال آن به معنی پاک کن را پریستلی کاشف اکسیژن Rubber  خاور دور و کشت در آنجا به این حد توسعه یافته است . وی اولین کسی بود که قابلیت لاستیک در پاک کن اثر مواد را مشاهده کرد . مواد لاستیکی تنها نتیجه تلاش در جهت تفلیحی و حفظ موادی

چون افتیون ، بوتادیان ، ایزوپرن بودند که از تقطیر تخریبی لاستیک طبیعی بدست می آمدند ، بدین ترتیب را تولید لاستیک سنتزی گشوده شد .

با آغاز جنگ جهانی اول ، انواع نامرغوب لاستیک از دی متیل بوتادیان در آلمان و روسیه تولید شد . گو دید با کشف پخت لاستیک توسط گوگرد در سال 1839 به شهرت رسید . این کشف مشکل چسبانکی طبیعی لاستیک را حل کرد و آن را به صورت تجاری در آورد . بیشترین تغییرات به لحاظ تاریخی نتیجه محدودیت واردات لاستیک طبیعی به امریکا بر اثر تهاجم نیروهای ژاپنی در سال 1941 بوده است . این حرکت سبب پژوهش و ساخت لاستیک های سنتزی طی سالهای بعد شد .

منابع لاستیک طبیعی ( کائوچو ) :

گیاهان بیشماری از جمله قاصدک ، گوایل ، گل روبینه و توت آمریکایی به عنوان منبع لاستیک پیشنهاد شده بودند . ولی هیچ یک توفیق درخت شیرابه ساز هوا برزیلینسیس و همچنین صمغ درخت ساپوریلا و درخت بالاتا را نداشته است . لاستیک طبیعی عمدتا ً در کشتزارهای مالزی ، اندونزی ، لیبریا و همساگیانثی  تولید شد . احتمالا ً به این علت که آنها مشکل بیماری های قارچی و حشرات را که کشتزارهای بومی آمریکا را تهدید می کرد نداشتند .  حدود 7 سال زمان لازم است تا این درختان به سن باروری برسند و پس از آن به مدت چند سال بار می دهند . بهره باردهی در طول جنگ جهانی دوم افزایش یافت و در حال حاضر از کشف انواع اصلاح شده درخت ، بهره ای بیش از 3000 کیلوگرم در هکتار درسال بدست می آید .

ساختار لاستیک طبیعی :

لاستیک طبیعی یا کائوچو ، سیلیس ، پلی ایزوپرن است و مولکولهای آن بر اثر کشش ، بلوری می شوند . بدین ترتیب شکل مطلوبی از تقویت حاصل می شود . به عنوان پیش نیاز ساختاری ، مولکولهای لاستیک های طبیعی و سنتزی باید طویل باشند . خاصیت مشخصه کشیدگی برگشت پذیر به دلیل ترتیب اتفاقی و کلافی زنجیرهای بسپاری است . بر اثر کشش ، زنجیرها بهم می خورند ولی مثل یک فلز ، پس از رها کردن تنش به شکل کلافی خود بر می گردند . لاستیک طبیعی 6 تا 8 درصد مواد غیر لاستیکی دارد و در برابر گرما اندوزی مقاومت زیادی نشان می دهد .

روش تهیه لاستیک طبیعی :

برای بدست آوردن شیرابه ف پوست درخت را طوری بر می دارند که مایع در فنجانهای کوچکی جمع شود ، فنجانها باید مرتبا ً جمع آوری شوند تا از گندیدگی یا آلودگی شیرابه جلوگیری شود . پس از آن شیرابه به محل جمع آوری برده می شود و در آنجا پس از صاف شدن با افزودن آمونیاک محافظت می شود . در طی این عمل ، لاستیک به شکل یک توده سفید خمیری از مایع جدا می شود ، و سپس از آن با استفاده از غلتک ورقه ای و در نهایت خشک می گردد .

ورقه یا دانه خشک شده متراکم و از آن مدلهایی به وزن 33 کیلوگرم می سازند . مقداری از لاستیک طبیعی بصورت شیرابه به بازار عرضه می شود . پیش از آنکه لاستیک را بتوان با انواع افزودنیهای لازم آمیزه کاری مثل دوده ( به عنوان پرکن ) گوگرد یا ترکیبات گوگردی ، تسریع کننده و ولکانش ، ضد اکسنده محافظ و روغن بر روی همان غلتک ها یا مخلوط کن ممکن است به ارتفاع  یک ساختمان دو طبقه باشد و در عین حال تنها بسته 250 کیلوگرمی را جوابگو باشد . پس از اختلاط ، لاستیک با وزن رانی یا قالب گیری به شکل محصول دلخواه در می آید و بعد پخت می شود . و ولکانشی به یک پلیمر سخت شبکه ای می انجامد که با گرمادهی مجدد نرم و با ذوب  نمی شود .

کائوچو :

معنی لغوی کائوچو ، درخت گریان است . از نظر قدمت تاریخی برای صنایع لاستیک منشا دقیقی نیست . اما اعتقاد این است که بومیان آمریکای مرکزی از برخی از درختان شیرابه هایی استخراج می کردند که این شیرابه ها که بعدها نام لاتکس را بخود گرفت اولین مواد لاستیکی را تشکیل می دادند .

پدیده ولکانیزاسیون :

در سال 1829 گودییر از آمریکا و مکین تاش از انگلستان ، این دو متوجه شدند که در اصل مخلوط کردن لاتکس طبیعی با سولفور و حرارت دادن آن ، ماده ای قابل ذوب و قابل شکل دادن ایجاد می شود که می توان از آن ، محصولات مختلفی از قبیل چرخ ارابه یا توپ تهیه کرد .

این پدیده همان پدیده ولکانیزاسیون است که در طی آن لاستیک اکسیده می شود و سولفور کاهیده و به سولفید تبدیل می شود . البته این عمل در دمای 110 درجه سانتی گراد تهیه می شود . نتیجه این کشف تولید لاستیکی مثل لاستیک های توپر ، پوتین و … است .

کاوچوی طبیعی و مصنوعی :

کائوچوی طبیعی در شیره درختی به نام هوا Hevea وجود دارد و از پلیمر شدن هیدروکربنی به نام متیل ، بوتادین معروف به ایزوپرن بوحود می آید . با توجه به اینکه در فرمول ساختمانی کائوچو یا لاتکس طبیعی هنوز یک پیوند دوگانه وجود دارد ، به همین دلیل وقتی کائوچو را با گوگرد یا سولفور حرارت می دهیم ، این منومرها ، پیوند پی را باز می کنند و با ظرفیت های آزاد شده ، اتم گوگرد را می گیرند . در نتیجه کائوچو به لاستیک تبدیل می گردد .

حرارت دادن کائوچو با گوگرد و تولید لاستیک را اصطلاحا ً ولکانیزاسیون می نامند . به همین دلیل ،لاستیک حاصله را نیز کائوچوی ولکانیزه گویند . چند نوعی کائوچوی مصنوعی نیز ساخته شده اند که از مواردی مانند بوتادیان و جسمی به نام کلرو و بوتادین معروف به کلروپرن و جسم دیگری به فرمول دی متیل و بوتادین به تنهایی یا مخلوط درست شده اند . کلروپرن به راحتی پلیمریزه شده و به نوعی کائوچوی مصنوعی به نام نئوپرن تبدیل می شود .

تکامل در صنعت لاستیک :

بعدها در سال 1888 خواص مکانیکی لاستیک های تهیه شده توسط گودییر و مکین تاش با استفاده از کربن سیاه به عنوان یک ماده پرکننده و افزودنی بسیار بهبود بخشیده شده و در نتیجه بادی دانلوب ، تیوپ تهیه شد . بعد از آن لاستیک های سنتزی تهیه و به بازار عرضه شد مانند ایزوپرن ف بوتادیان و لاستیک های تیوکل .

 بعدها لاستیک های سنتزی مثل کوپلیمرهای استیرن و بوتادیان تهیه شده که در سال 1941 مصرف آن صفر بود . اما در سال 1945 مصرف آن 700000000 می رسید . به موازاتی که مصرف لاستیک های سنتزی بالا می رود ، مصرف لاستیک های طبیعی پایین می آید . چون لاستیک های سنتزی اقتصادی تر هستند .