در قسمت اول این مقاله با تاریخچه، ساختار، ویژگی ها و انواع لاستیک آشنا شدیم. حال ابتدا دو دسته الاستومر طبیعی و مصنوعی و ویژگی های هر کدام را مقایسه خواهیم کرد. سپس با افزودنی ها و روش های عمل آوری کائوچو، خواهیم پرداخت و در ادامه بررسی ضرورت بازیافت و فرآیند های تولید آن را در کنار هم پی می گیریم، پس با ما همراه شوید.

تفاوت لاستیک های طبیعی و مصنوعی:

در قسمت قبل گفتیم از دسترس خارج شدن منابع تولید کائوچو در جنگ جهانی دوم همچنین تلاش برای اصلاح و بهبود کشپارهای طبیعی عامل تولید و پیشرفت صنعت لاستیک مصنوعی شد. با توجه به اینکه هر کدام ویژگی های مختص به خود را دارند؛ لاستیک های مصنوعی و سنتزی کاربرد بیشتری نسبت به نوع طبیعی دارند، که به برخی از آنها اشاره می کنیم:

• لاستیک‌های طبیعی:

•  مقاومت به سایش خوب و استحکام کششی خوبی
•  الاستیسیته و انعطاف پذیری بالا
•  عملکرد دینامیکی خوب
•  سطح میرایی پایین
•  مرور زمان باعث فرسودگی و کاهش مقاومت شیمیایی، روغنی و اوزون می شود.
•  افزایش دما مقاومت این لاستیک ها را کم می کند.
•  بیشترین مصرف صنعتی لاستیک طبیعی در تولید تایر، تیوپ، قطعات ویژه صنعتی، قطعات ولکانیزه و قطعات ضد سایش است.

• لاستیک‌های مصنوعی:

•  مقاومت بالاتر از لاستیک طبیعی در برابر نفت، روغن، مواد شیمیایی مشخص و اکسیژن
•  عمر و مقاومت بهتر در برابر شرایط جوی نسبت به لاستیک طبیعی
•  انعطاف پذیری خوبی در گستره‌ی دمایی وسیع

لاستیک طبیعی بعد از عمل آوری از شیرابه

روش عمل آوری کائوچو:

بومیان آمریکایی برای تهیه کائوچو پس از ایجاد شکاف در درخت شیرابه سفید رنگی که از آن خارج می شود را جمع آوری می کردند سپس شیرابه ها را صاف و طی دو مرحله به آن آمونیاک و در ادامه اسید می افزودند تا ذرات معلق لاستیک منعقد شود. ذرات را با غلتک فشرده می کردند تا حالت ورق به خود بگیرد و در نهایت خشک می کردند. امروز نیز آماده سازی کائوچو قبل از صادرات و فروش تقریبا همین گونه است. جالب آنکه بدانیدکائوچوی خام، ماده ای سست و چسبناک است و خاصیت کشسانی زیادی ندارد.

استحکام و کشسانی کائوچو را با افزودن گوگرد (فرآیند ولکانیزاسیون) تقویت می کنند.کائوچو به همراه گوگرد، دوده، روغن، مواد تاخیر دهنده و سایر مواد مخلوط می شوند، سپس به صورت ورقه درآمده و در مراحل بعدی بر حسب محصول مورد نیاز، عملیات لازم روی آن انجام می گیرد. در مرحله آخر برای تثبیت شکل به لاستیک حرارت داده می شود تا به شکل نهایی مانند تایر، تیوپ، توپ و غیره در آید. بخاطر داشته باشید که فرایند ولکانیزاسیون برگشت ناپذیر است.

 آیا بازیافت لاستیک لازم است؟

عموما بازیافت لاستیک با خرد کردن قطعات شروع می شود. سپس با اعمال روشهای مختلف( شیمیایی، مکانیکی و حلال) لاستیک ها را از پارچه، فلز و سایر اجزا جدا می سازند. چون درصد بالایی دوده (یا رنگدانه دیگر)، خاکستر و روغن(از مواد افزودنی) در آن وجود دارد؛ نکته قابل توجه اینکه ترکیب نمونه بازیافتی و خام لاستیک ها فرآیند پذیری بهتری دارد. بازیافت لاستیک به نظر کار دشواری می رسد اما :

• لاستیک های سنتزی از نفت، یک منبع تجدید ناپذیر محسوب می شوند.
• بهای تمام شده لاستیک بازیافتی حدودا نیمی از منابع لاستیک اولیه را خواهد داشت.
• نمونه بازیافت و اصلاح شده، در برخی ویژگی ها نیز از نمونه خالص لاستیک، خواص بهتری را پیدا خواهدکرد.
• سوزاندن لاستیک (با توجه به افزایش قیمت سوخت)به جای دور انداختن آن در برخی از کشورهای توسعه یافته منبع خوبی برای تامین انرژی است.

از دیگر نمونه ای بازیافت لاستیک افزودن خرده تایرهای مستعمل به آسفالت است. با استفاده از آسفالت ترکیبی عمر جاده‌ها چندین برابر شده، اصطکاک چرخ با سطح افزایش یافته، صدا و براقی سطح هم کاهش می یابد. اما متاسفانه در حال حاضر حدود 10 درصد لاستیک ها بازیافت می‌شوند.

بازیافت تایرهای غیر قابل مصرف

کاربرد لاستیک ها:

اصلی ترین کاربرد این ماده شگفت انگیز، تولید تایرهای وسایل نقلیه است. علاوه بر این برخی کاربردهای خاص دیگر مانند تلمبه زنی و بررسی سایش رسوبات در لوله ها، تسمه های انتقال قدرت، لباس غواصی،یاتاقان های روانکاری شده با آب از لاستیک ساخته می شود. از کاربردهای دیگر لاستیک می توان به تسمه فن خودرو، لوله، طناب‌های لاستیکی، شلنگ های انتقال حرارت، شلنگ های مقاوم به روغن و مواد شیمیایی اشاره کرد. ساخت درزگیرها مانند درزگیر شفت، درزگیر مقاوم به حرارت، پروفیل ها، کابل ها، الیاف الاستومری شده و عایق های صدا نیز از مواد لاستیکی است. 

در کناره‌های لپ تاپ، عایق های الکتریکی، بست‌های ارتوپدی، بادکنک و دستکش های محافظ(بهداشتی و مقاوم به دماهای بالا) از لاستیک استفاده می شود. کف کفش، پاک کن مداد، چسب، اسباب بازی‌های انعطاف پذیر، تشک از کاربردهای ظریف تر لاستیک ها به حساب می آید.

کاربرد لاستیک با کاربری های مختلف

افزودنی های لاستیک:

ماده ی کشسانی چون لاستیک به تنهایی قابلیت استفاده در طیف گسترده ای از صنایع را نخواهد داشت؛ مگر آنکه با مواد افزودنی بتوان ویژگی های فیزیکی وکاربردی ودامنه فعالیت آن را وسیع تر کرد. برای بهبود لاستیک لازم است به 100 درصد ماده اولیه مواد زیر افزوده شود:

• عوامل پخت: کائوچو را می توان با چند عامل مختلف ولکانیزاسیون کرد. هر کدام از این عوامل پخت ویژگی های نهایی خاصی را در بر خواهند داشت. مانند: گوگرد(شناخته شده ترین)، اکسیدهای فلزی، عوامل فنولی(رزینی)، پراکسیدهای آلی
• گوگرد: این ماده را حدود 2 درصد وزن لاستیک خام به سیستم پخت وارد می کنند که عوامل اصلی ولکانش می باشد. اگر میزان گوگرد به 8 الی 10 درصد وزن کل افزایش یابد محصول نهایی، لاستیکی چرم مانند با خواص ضعیف خواهد بود. درصورتی که مقدار گوگرد را به 30 درصد برسانند، لاستیک سخت حاصل می شود.
• مواد پرکننده: دوده (در اشکال گوناگون) و سیلیکات های طبیعی و مصنوعی به ترتیب از مهم ترین پرکننده های الاستومر می باشند. دوده فعال باعث افزایش مقاومت لاستیک در برابر سایش های مکانیکی می گردد. اندازه ذرات(درشتی و ریزی)، اندازه قطر ذرات بر روی خصوصیات مکانیکی تاثیرگذاراست(تا حدود 50 درصد).
• نرم کننده: روغن های معدنی یا شیمیایی در ترکیب الاستومرها با این هدف استفاده می شوند. درصد کمی از پرکننده در ازای سهولت فرآیند تولید بعضی از ویژگی های مکانیکی مانند سختی را کاهش می دهد(تا 20 درصد).
• محافظت کننده در برابر فرسودگی و ضد تخریب ها: برای مقاومت بیشتر در برابر عوامل جوی مانند گرما و اکسیژن و حتی اوزون در طی فرآوری لاستیک استفاده می شوند(2درصد).
• کمک فرآیندها: برای یکنواختی توزیع مناسب پرکننده ها و آسان تر کردن تولید قطعات لاستیکی از صمغ، صابون، فکتیس و ... استفاده می شود(3 الی 10 درصد).
• شتاب دهنده فرآیند: ترکیباتی مانند تیازول ها، سولفنامیدها، گوانیدین ها و تیورام ها از افزودنی های شتاب دهنده فرآیند لاستیک ها هستند. انتخاب آن ها حتما باید براساس نوع روش تولید باشد. این مواد زمان پخت لاستیک را کاهش می دهند.
• فعال کننده ها: برای افزایش کارایی الاستومرها استفاده می شوند و دو دسته آلی و معدنی دارند(تا 5 درصد).
• بازدارنده ها و تاخیر اندازنده ها: این مواد با ایجاد یک فاصله زمانی، ایمنی لازم برای فرآیند آمیزه کاری را تامین می کنند، مانند PVI
• رنگدانه ها و مواد دیگر مانند مواد پف دهنده، مواد خوشبو کننده، بهبود دهنده ها و...

مواد افزودنی به لاستیک

روش های تولید الاستومر ها:

برای تولید قطعات الاستومری، ابتدا کائوچو(مصنوعی یا طبیعی یا ترکیبی از هر دو) را با درصد مشخصی از مواد افزودنی در شرایط تحت کنترل ترکیب می کنند. پس از اختلاط ترکیب، زمان شکل دهی است. در نهایت ولکانش شکل نهایی را در ترکیب لاستیک ثابت خواهد کرد.

       مراحل آماده سازی لاستیک عبارتند از:

• مواد اولیه: انبار، حمل و نقل، آمیخته سازی و بکارگیری
• اختلاط: مخلوط کن داخلی(بن بوری)، آسیاب دو غلتکه
• شکل دهی: اکستروژن، کلندرینگ خوراک سرد یا گرم، کلندرینگ ورق یا الیاف و پروفیل
• ولکانیزاسیون: قالب گیری فشاری، قالبگیری انتقالی، قالب گیری تزریقی و ولکانیزاسیون پیوسته

شکل دهی لاستیک توسط کلندرینگ

نتیجه گیری:

در قسمت اول با مروری برگذشته لاستیک، ساختار و انواع آن همراه ما بودید. تفاوت لاستیک با دیگر انواع پلیمرها را از نظر ماکرومولکولی بررسی کردیم. در قسمت دوم دانستیم شیوه تهیه و عمل آوری کائوچو کماکان با شیوه ای مشابه قدیمی انجام می پذیرد با این تفاوت که از مواد افزودنی برای ارتقای ویژگی ها نیز استفاده می شود، در ادامه دیدیم چگونه از این مواد در جهت تولید لاستیک مصنوعی، اصلاح لاستیک طبیعی و انواع فرآیندهای تبدیل آن به کار گرفته می شود. دنیای پلیمر بسیار گسترده است برای آشنایی با انواع آنها با دانستنی های پلیمر همراه باشید.

دانلود فایل PDF قسمت دوم مقاله  لاستیک تنها تایر نیست