ยางทำจากอะไร: น้ำยางธรรมชาติ โพลีเมอร์สังเคราะห์ และสารผสม

ในคอมปาวน์ของดอกยางทั่วไป ยางโพลีเมอร์คิดเป็นเพียงประมาณร้อยละ 47 ของน้ำหนักทั้งหมด ส่วนที่เหลือจะมาถึงเครื่องผสม ได้แก่ คาร์บอนแบล็ค น้ำมันสำหรับกระบวนการผลิต ซิงค์ออกไซด์ ซัลเฟอร์ สารเร่งปฏิกิริยา และสารต้านการย่อยสลาย สัดส่วนเดียวนั้นเป็นวิธีที่เร็วที่สุดในการตอบคำถามว่ายางทำมาจากอะไร เพราะวัสดุที่ผู้คนตัด ปั้น และขายจริงๆ ไม่ใช่วัตถุดิบเพียงอย่างเดียว มันเป็นพอลิเมอร์บวกกับสารเคมีที่ชั่งน้ำหนักอย่างระมัดระวัง

คำตอบสั้นๆ: โพลีเมอร์แบ็คโบนบวกกับแพ็คเกจผสม

ยางทำจากโพลีเมอร์สายยาวผสมกับสารตัวเติม น้ำมัน ยารักษาโรค และสารเคมีป้องกัน ตัวโพลีเมอร์เองนั้นเป็นซิส-1,4-โพลีไอโซพรีนที่สกัดจากต้น Hevea brasiliensis หรือโซ่สังเคราะห์ที่สร้างขึ้นในเครื่องปฏิกรณ์จากโมโนเมอร์ที่ได้มาจากปิโตรเลียมและก๊าซธรรมชาติ ทุกอย่างในสูตรมีอยู่เพื่อทำให้ห่วงโซ่นั้นสามารถประมวลผลได้ ทนทาน และคาดการณ์ได้ในการบริการ

ไอโซพรีนซึ่งเป็นโมโนเมอร์คาร์บอน 5 ตัวที่อยู่ด้านหลังยางธรรมชาติ เป็นโมเลกุลขนาดเล็ก พอลิเมอไรเซชันเชื่อมโยงหน่วยต่างๆ หลายพันหน่วยเข้าด้วยกันเป็นสายโซ่ซึ่งมีน้ำหนักโมเลกุลสูงถึงหลายแสนกรัมต่อโมล ความยาวนั้นคือสิ่งที่ทำให้วัสดุสามารถยืดออกได้หลายเท่าของความยาวเดิมและคืนตัวได้ โดยมีเงื่อนไขว่าโซ่จะยึดติดกัน

พอลิเมอร์ดิบเพียงอย่างเดียวแทบจะไร้ประโยชน์ในสายการผลิต ยางธรรมชาติอันวัลคาไนซ์จะเหนียวในสภาพอากาศที่อบอุ่น และเปราะในสภาพอากาศหนาวเย็น และจะสูญเสียความแข็งแรงอย่างรวดเร็วเมื่ออุณหภูมิสูงกว่า 60 องศาเซลเซียส แพ็คเกจการผสมจะแก้ไขจุดอ่อนเหล่านั้น ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมข้อมูลจำเพาะเกือบทุกข้อที่คุณเคยอ่านมาจึงอธิบายถึงสารประกอบ ไม่ใช่โพลีเมอร์

ยางธรรมชาติ: อะไรออกมาจากต้นไม้

ยางธรรมชาติทำจากน้ำยางสด ซึ่งเป็นสารแขวนลอยสีน้ำนมซึ่งมีพอลิไอโซพรีนประมาณ 30 ถึง 40 เปอร์เซ็นต์ น้ำ 55 ถึง 65 เปอร์เซ็นต์ และโปรตีน ไขมัน น้ำตาล และเกลือแร่เพียงเล็กน้อยแต่มีความสำคัญ ส่วนที่ไม่ใช่ยางนั้นมีขนาดเล็กตามน้ำหนัก แต่ก็ส่งผลต่อพฤติกรรมการบ่ม กลิ่น ความชรา และความเสี่ยงในการแพ้

การเก็บเกี่ยวจะเริ่มเมื่อต้นไม้มีอายุประมาณห้าถึงเจ็ดปี คนกรีดจะโกนเปลือกไม้เป็นเกลียวบาง ๆ น้ำยางไหลเข้าไปในถ้วย และของเหลวจะถูกเก็บรักษาไว้ด้วยแอมโมเนียเพื่อการขนส่ง ที่โรงงาน น้ำยางจะถูกจับตัวเป็นก้อนด้วยกรดฟอร์มิก จากนั้นนำไปแปรรูปเป็นรูปแบบทางการค้าหนึ่งในสามรูปแบบ ได้แก่ แผ่นดิบ ยางแผ่นรมควัน หรือยางครัมบ์ที่จำหน่ายภายใต้เกรดที่กำหนดทางเทคนิค

สำหรับการเปรียบเทียบเชิงลึกของเส้นทางโพลีเมอร์ทั้งสองเส้นทาง การแจกแจงของ น้ำยางธรรมชาติและโพลีเมอร์สังเคราะห์ ควรอ่านควบคู่ไปกับข้อกำหนดเฉพาะของวัตถุดิบที่คุณได้รับจากซัพพลายเออร์ของคุณ

ยางสังเคราะห์: สิ่งที่เกิดขึ้นจากโรงกลั่น

ยางสังเคราะห์ทำจากโมโนเมอร์ที่ได้มาจากปิโตรเลียมและก๊าซธรรมชาติ จากนั้นจึงเกิดปฏิกิริยาโพลีเมอร์ในเครื่องปฏิกรณ์ภายใต้อุณหภูมิ ความดัน และสภาวะตัวเร่งปฏิกิริยาที่ถูกควบคุม เนื่องจากอัตราส่วนโมโนเมอร์สามารถปรับได้ภายในหน้าต่างที่คับแคบ โพลีเมอร์ที่ได้จึงมีความสม่ำเสมอในแต่ละชุดมากกว่ายางปลูก

ระบบการตั้งชื่อ ISO 1629 จะจัดกลุ่มวัสดุเหล่านี้ตามโครงสร้างของแกนหลัก เกรดที่มีคำต่อท้าย R เช่น NR, SBR, BR, NBR และ CR มีโซ่คาร์บอนไม่อิ่มตัวและแข็งตัวได้ง่ายด้วยกำมะถัน เกรดที่มีคำต่อท้าย M รวมถึง EPDM และซิลิโคน มีโซ่อิ่มตัว และโดยปกติต้องใช้เปอร์ออกไซด์ เรซิน หรือระบบการบ่มที่คล้ายกันแทน

มีอะไรอีกบ้าง: สูตรการผสม

ต่อยาง 100 ส่วน สารประกอบทั่วไปมักประกอบด้วยคาร์บอนแบล็ค 40 ถึง 60 phr น้ำมันสำหรับกระบวนการผลิต 5 ถึง 30 phr ซิงค์ออกไซด์ 3 ถึง 5 phr กรดสเตียริก 1 ถึง 2 phr กำมะถัน 1.5 ถึง 2.5 phr ตัวเร่งปฏิกิริยา 0.8 ถึง 2 phr และสารต้านการย่อยสลาย 1 ถึง 3 phr ตัวเลขเหล่านี้เป็นช่วงการทำงานของสารประกอบกำมะถันทั่วไป และมีการเปลี่ยนแปลงอย่างมากเมื่อทนความร้อน ทนน้ำมัน หรือแรงอัดต่ำเข้าสู่ข้อมูลจำเพาะ

เครื่องยางแบนเบอรี่สำหรับผสมยางและพลาสติก เครื่องผสมประสิทธิภาพสูงพร้อมระบบควบคุมไฮดรอลิกและโรเตอร์ที่ปรับให้เหมาะสมสำหรับการกระจายคาร์บอนแบล็ค น้ำมันที่ใช้ในกระบวนการผลิต และสารเติมแต่งในสารประกอบยาง ดูผลิตภัณฑ์ →

ตัวเลขทุกตัวในประโยคนั้นวัดเป็น ph ซึ่งย่อมาจากส่วนต่อร้อยยาง น้ำหนักอ้างอิงจะเป็นโพลีเมอร์ 100 ส่วนเสมอ ไม่ใช่น้ำหนักผสมที่เสร็จแล้ว ดังนั้นสูตรจึงสามารถเพิ่มหรือลดขนาดได้โดยไม่ต้องคำนวณอัตราส่วนใหม่

กลุ่มส่วนผสมแบ่งออกเป็นห้ากลุ่มการทำงาน:

• สารตัวเติม ซึ่งส่วนใหญ่เป็นคาร์บอนแบล็คและซิลิกาตกตะกอน ช่วยเพิ่มความแข็งแรง ความแข็ง และความทนทานต่อการเสียดสี
• พลาสติไซเซอร์และน้ำมันในกระบวนการผลิตทำให้ส่วนผสมนิ่มลง ปรับปรุงการไหล และลดอุณหภูมิในการผสม
• ตัวกระตุ้นเช่นซิงค์ออกไซด์และกรดสเตียริกจะเปลี่ยนตัวเร่งปฏิกิริยาให้อยู่ในรูปแบบแอคทีฟ
• สารกำจัดวัชพืช ซัลเฟอร์หรือเปอร์ออกไซด์ จะสร้างตัวเชื่อมขวางที่ทำให้ยางยืดหยุ่นได้
• สารต้านการย่อยสลาย รวมถึงเอมีน ฟีนอล และแว็กซ์ ชะลอการแก่ของออกซิเจน โอโซน และความร้อน

จากโพลีเมอร์สู่ผลิตภัณฑ์: สี่ขั้นตอนการประมวลผล

การเปลี่ยนส่วนผสมเหล่านั้นให้เป็นชิ้นส่วนที่ใช้งานได้มีสี่ขั้นตอน และองค์ประกอบจะเปลี่ยนไปในแต่ละรายการ ข้อผิดพลาดในการชั่งน้ำหนักเพียงไม่กี่กรัมในชุด 50 กิโลกรัมก็เพียงพอที่จะเปลี่ยนความแข็งได้หลายจุดในระดับ IRHD

เครื่องรีดยาง 3 ม้วนสำหรับการเคลือบและการรีด เครื่องรีดแบบสามม้วนพร้อมการควบคุม PLC และระยะห่างระหว่างม้วนแบบปรับได้สำหรับสายไฟเคลือบ ผ้าใบ หรือแผ่นซับในยางด้านในของวิศวกรรมการรีด ดูผลิตภัณฑ์ →

องค์ประกอบปรากฏบนแผ่นข้อมูลอย่างไร

เอกสารข้อมูลยางรายงานเอกลักษณ์ของโพลีเมอร์ อัตราส่วนโมโนเมอร์ ขีดจำกัดการปนเปื้อน และพฤติกรรมในการประมวลผล ซึ่งจะเปลี่ยนเคมีที่มองไม่เห็นให้เป็นตัวเลขที่คุณสามารถเปรียบเทียบได้ การอ่านตัวเลขเหล่านั้นเทียบกับการใช้งานเป็นวิธีที่เร็วที่สุดในการตรวจจับความไม่ตรงกันก่อนที่วัสดุจะถึงเส้น

• ปริมาณอะคริโลไนไตรล์ใน NBR เริ่มตั้งแต่ประมาณ 18 เปอร์เซ็นต์สำหรับการต้านทานน้ำมันต่ำ ไปจนถึง 42 เปอร์เซ็นต์สำหรับการสัมผัสกับเชื้อเพลิงอย่างรุนแรง
• สไตรีนที่ถูกผูกมัดใน SBR โดยทั่วไปจะอยู่ที่ประมาณ 23.5 เปอร์เซ็นต์ในเกรดอิมัลชันมาตรฐาน และสไตรีนที่สูงกว่าจะเพิ่มการยึดเกาะถนนเปียกและสะสมความร้อน
• อัตราส่วนเอทิลีนและโพรพิลีนบวกกับปริมาณ ENB เป็นตัวกำหนดวิธีการบ่ม EPDM และความสามารถในการทนต่อโอโซนได้ดีเพียงใด
• ความหนืด Mooney ML(1 4) ที่ 100 องศาเซลเซียส โดยปกติจะอยู่ระหว่าง 40 ถึง 80 สำหรับสารประกอบผสม
• ปริมาณขี้เถ้า สารระเหย และสิ่งสกปรกเป็นตัวกำหนดมาตรฐานในการเลือกเกรดยางธรรมชาติ

ในกรณีที่ข้อกำหนดมีความสำคัญมากที่สุด ข้อมูลสารประกอบควรได้รับการตรวจสอบกับชิ้นส่วนที่เสร็จแล้ว ไม่ใช่เฉพาะโพลีเมอร์เพียงอย่างเดียว เหตุผลเดียวกันนี้ใช้กับทุกกรณี ผลิตภัณฑ์ยางอุตสาหกรรม ตั้งแต่แผ่นและแผ่นปูไปจนถึงฝาครอบท่อและส่วนประกอบของสายพาน

ยางรีเคลม: องค์ประกอบหลังชีวิตที่สอง

ยางรีเคลมทำจากเศษพื้นดิน ซึ่งส่วนใหญ่เป็นยางที่หมดอายุการใช้งาน ซึ่งถูกดีวัลคาไนซ์และกลั่นกลับเป็นแผ่นที่แปรรูปได้ วัสดุยังคงมียางไฮโดรคาร์บอนอยู่ แต่ก็มีคาร์บอนแบล็ค น้ำมัน เถ้า และสารตกค้างในสารประกอบดั้งเดิมด้วย

เครื่องรีไซเคิลยางเสียสำหรับการผลิตผงยาง ระบบบด คัดกรอง และแยกแม่เหล็กที่เตรียมผงยาง 10 mesh และ -40 mesh จากยางที่หมดอายุการใช้งาน ดูผลิตภัณฑ์ →

กระบวนการนี้เริ่มต้นด้วยการบด จากนั้นจึงแยกเหล็กด้วยแม่เหล็ก และนำเส้นใยสิ่งทอออก ดีวัลคาไนเซชันตามมา โดยใช้ความร้อนเชิงกล เคมี หรือไมโครเวฟ และการกลั่นในที่สุดก็จะได้แผ่นเรียบ การเรียกคืนโดยทั่วไปประกอบด้วยยางไฮโดรคาร์บอนประมาณ 40 ถึง 50 เปอร์เซ็นต์ โดยมีความสมดุลประกอบด้วยคาร์บอนแบล็กและสารตัวเติมแร่ธาตุ

การเพิ่มการเรียกคืนจะช่วยลดต้นทุนวัตถุดิบและเปลี่ยนเส้นทางของเสียจากการฝังกลบ ซึ่งเป็นสาเหตุว่าทำไมจึงปรากฏอยู่เป็นประจำบนเสื่อ หนุนล้อ และสินค้าที่ไม่สำคัญอื่นๆ มันไม่พอดีสำหรับซีลแบบไดนามิกหรือการใช้งานที่อุณหภูมิสูงซึ่งการบีบอัดที่สม่ำเสมอมีความสำคัญมากกว่าราคา

คำถามที่พบบ่อย

ยางทำจากน้ำมันหรือไม่?

บางส่วน. ยางสังเคราะห์ทำจากโมโนเมอร์ เช่น บิวทาไดอีน สไตรีน และไอโซพรีนที่มาจากปิโตรเลียมและก๊าซธรรมชาติ ไม่ใช่ยางธรรมชาติ เนื่องจากมาจากน้ำยางของต้น Hevea brasiliensis สินค้ายางอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ใช้อย่างใดอย่างหนึ่ง และหลายชนิดใช้ทั้งสองอย่างในสารประกอบเดียว

ยางธรรมชาติและยางสังเคราะห์ในระดับโมเลกุลแตกต่างกันอย่างไร?

ยางธรรมชาติมีความบริสุทธิ์เกือบเท่ากับซิส-1,4-โพลีไอโซพรีน ซึ่งเป็นสายโซ่ธรรมดาที่ตกผลึกภายใต้ความเครียดและให้ความแข็งแรงสูงมาก เกรดสังเคราะห์ถูกสร้างขึ้นจากโมโนเมอร์ตั้งแต่สองตัวขึ้นไป ดังนั้นโซ่จึงมีกลุ่มด้านที่แตกต่างกันไปตามความยาว กลุ่มด้านข้างเหล่านี้คือสิ่งที่สร้างความทนทานต่อน้ำมันใน NBR หรือทนต่อสภาพอากาศใน EPDM

phr ในสูตรยางหมายถึงอะไร?

Phr ย่อมาจาก ส่วนต่อร้อยยาง ส่วนผสมทุกชิ้นจะแสดงโดยสัมพันธ์กับยางโพลีเมอร์ 100 ส่วนโดยน้ำหนัก ดังนั้นสารประกอบที่มีคาร์บอนแบล็ค 50 phr จะมีสีดำมากเป็นครึ่งหนึ่งของโพลีเมอร์ เป็นระบบอัตราส่วน ไม่ใช่เปอร์เซ็นต์ของส่วนผสมสำเร็จรูป

ยางสามารถทำโดยไม่มีกำมะถันได้หรือไม่?

ใช่. EPDM ซิลิโคน และเกรดพิเศษจำนวนมากผ่านการบ่มด้วยเปอร์ออกไซด์ ฟีนอลิกเรซิน หรือออกไซด์ของโลหะ แทนซัลเฟอร์ ซัลเฟอร์ยังคงเป็นวิธีรักษาที่พบบ่อยที่สุดเนื่องจากมีราคาไม่แพงและทำงานได้ดีกับโซ่ที่ไม่อิ่มตัว เช่น NR, SBR และ NBR