Guma neoprenowa - Guma CR – definicja, rodzaje, właściwości, zastosowania

Co to jest guma neoprenowa?

Guma neoprenowa jest specyficznym rodzajem gumy, który składa się z polimerów węgla, wodoru i chloru. Polimery te sieciują się podczas procesu wulkanizacji, nadając gumie odporność na temperaturę, olej, wodę i rozpuszczalniki, a także stabilność chemiczną. Guma neoprenowa jest znana również jako polichloropren.

Neopren jest sprzedawany w postaci litej gumy lub lateksu. Znajduje zastosowanie w wielu różnych branżach komercyjnych (więcej o tym przeczytasz w dalszej części artykułu).

Czy neopren to to samo, co guma?

Można powiedzieć, że neopren to to samo, co guma. Jednak warto zaznaczyć, że naturalna guma powstaje z soku drzewa kauczukowego, natomiast neopren jest owocem procesów chemicznych. Dlatego mówimy tutaj o gumie syntetycznej.

Czy neopren jest gumą syntetyczną?

Tak, neopren jest gumą syntetyczną.

Co oznacza skrót CR?

Skrót CR oznacza “chloroprene rubber”.

Jak produkowana jest guma neoprenowa?

Guma neoprenowa produkowana jest w procesie wolnorodnikowej polimeryzacji chloroprenu.

W produkcji komercyjnej polimer ten jest przygotowywany przez wolnorodnikową polimeryzację emulsyjną. Polimeryzacja jest inicjowana przy użyciu nadsiarczanu potasu. Dwufunkcyjne nukleofile, tlenki metali (np. tlenek cynku) i tiomoczniki są stosowane do sieciowania poszczególnych pasm polimeru.

Jakie są rodzaje gumy neoprenowej?

Są dwa główne rodzaje gumy neoprenowej:

• gąbczasta,
• lita.

Dzielą się one również na kilka podkategorii o których przeczytasz więcej poniżej.

Gąbka neoprenowa

Gąbka neoprenowa jest nadrzędną nazwą, która służy do opisu dwóch różnych produktów. Ten rodzaj gumy może być pianką zarówno o otwartych, jak i zamkniętych komórkach.

Podczas gdy pierwsza odmiana jest bardziej miękka, druga cechuje się większą sztywnością i wytrzymałością.

Gąbka neoprenowa o otwartych komórkach

W wariancie o otwartych komórkach pęcherzyki powietrza pękają podczas procesu ubijania lub spieniania. Tworzy to solidną sieć cząsteczek, które są ze sobą połączone, co nadaje produktowi bardziej miękką konsystencję.

Gąbka neoprenowa o otwartych komórkach charakteryzuje się wyższym stopniem kompresji. Oznacza to, że jeśli na arkusz materiału wywrzemy znaczny nacisk, kauczuk powróci do pierwotnego kształtu szybciej, niż inne elastomery (a zwłaszcza ich odpowiedniki o zamkniętych komórkach).

Gąbka neoprenowa o zamkniętych komórkach

W przeciwieństwie do odmiany o otwartych komórkach, w tym przypadku pęcherzyki powietrza nie pękają podczas tworzenia gąbki neoprenowej. W rezultacie powstaje materiał z mniejszą ilością wewnętrznych porów, czyli znacznie bardziej elastyczna i mocniejsza guma.

Lita guma neoprenowa

Gąbka neoprenowa jest niezwykle popularna i bardzo użyteczna, ale nie jest tak trwała, jak lita guma neoprenowa. Wynika to z faktu, że drugi materiał został zaprojektowany, aby wytrzymał znacznie trudniejsze warunki fizyczne.

Z czasem fizyczna struktura gąbki neoprenowej ulega degradacji i osłabieniu, przez co traci elastyczność. Natomiast lita guma neoprenowa charakteryzuje się wyjątkową odpornością na starzenie. Podobnie jak w przypadku większości innych rodzajów neoprenu, litą gumę można podzielić na dwie kategorie:

• twarda,
• miękka.

Warto zauważyć, że obie mają podobne właściwości, takie jak doskonała wydajność w zewnętrznych warunkach pogodowych i środowiskach chemicznych.

Czynnikiem odróżniającym twardą i miękką gumę neoprenową jest trwałość.

Twarda wytrzyma znacznie więcej fizycznych nadużyć, niż bardziej miękka forma. Ponadto twarde arkusze neoprenu ważą więcej i są gęstsze. Zaś miękkie arkusze mają lepszą odporność na zmęczenie materiału w wyniku wyginania i są bardziej elastyczne.

Jakie są właściwości gumy neoprenowej?

Główne właściwości gumy neoprenowej to odporność chemiczna i doskonała wytrzymałością fizyczną.

Materiał cechuje się dużą odpornością na ozon, światło słoneczne, utlenianie, warunki atmosferyczne, oleje, benzynę, smary, rozpuszczalniki, oleje ropopochodne, oleje zwierzęce i roślinne, olej silikonowy, czynniki chłodnicze, amoniak i dwutlenek węgla, wodę i parę.

Ponadto w przeciwieństwie do wielu polimerów, neopren jest odporny na pęcznienie po wystawieniu na działanie olejów węglowodorowych, co wynika z obecności chloru w jego strukturze molekularnej. Zaś silna wodoodporność sprawia, że guma CR jest popularna w wielu zastosowaniach związanych z wodą.

Neopren cechuje się również bardzo dobrą odpornością na płomienie i jest jednym z niewielu samogasnących kauczuków. Ponadto ma dobre właściwości fizyczne, w tym zakres rozciągania od 500 do 3000 PSI i maksymalne wydłużenie do 600%.

Niestety neopren jest stosunkowo drogi. Kilka innych materiałów charakteryzuje się podobnymi właściwościami w niższej cenie. Jednak większość nie oferuje tak dużego zakresu możliwości.

Największą wadą gumy CR jest słaba odporność na silne kwasy utleniające, estry, ketony i niektóre węglowodory. Ponadto inne kauczuki zapewniają lepszą odporność na oleje. Finalnie warto dodać, że Neopren może z czasem wchłaniać wodę, przez co nie jest zalecany jako izolator elektryczny.

Co jest takiego wyjątkowego w neoprenie?

Neopren jest tak wyjątkowy ze względu na unikalne połączenie właściwości. Cechuje się odpornością na degradację i warunki atmosferyczne, odpornością chemiczną, szerokim zakresem temperatur pracy, wytrzymałością fizyczną, odpornością na ogień, wodoodpornością i właściwościami izolacyjnymi, a także elastycznością i giętkością.

Jak wytrzymała jest guma neoprenowa?

Guma neoprenowa jest bardzo wytrzymała. Mówimy tu o odporności na rozciąganie, wydłużenie, ściskanie i ścieranie, a także właściwościach sprężystości czy odbicia. Weź jednak pod uwagę, że dokładne cechy gumy neoprenowej mogą się różnić w zależności od gatunku lub jakości materiału.

Czy neopren wchłania wodę?

Ogólnie rzecz biorąc neopren nie wchłania wody i jest klasyfikowany jako materiał wodoodporny. Ilość powietrza w strukturze gumy określa, ile wody może do niej przeniknąć. Neopren o otwartych komórkach jest oddychający, ale mniej wodoodporny niż neopren o zamkniętych komórkach. Arkusze z litej gumy neoprenowej są bardziej odporne na działanie wody i nie wchłaniają wilgoci. Jednak długie wystawienie na działanie wody może spowodować, że zacznie przenikać przez materiał.

Jaki jest zakres temperatur gumy neoprenowej?

Zakres temperatur gumy neoprenowej obejmuje wartości od -40°C do 110°C (krótkotrwale nawet 130°C).

Jednak warto tutaj zaznaczyć, że guma neoprenowa podczas składowania w temperaturze poniżej 0°C ulega krystalizacji, co nieodwracalnie zwiększa jej sztywność.

Jakie są zastosowania gumy neoprenowej?

Zastosowania gumy neoprenowej obejmują wiele wymagających przypadków użycia, takich jak uszczelki, węże gumowe czy powłoki odporne na korozję. Może też być stosowana jako baza dla klejów, izolacja akustyczna w instalacjach transformatorów mocy oraz jako wyściółka w zewnętrznych metalowych obudowach w celu ochrony zawartości przy jednoczesnym umożliwieniu dokładnego dopasowania.

Jako że neopren jest bardziej odporny na spalanie, niż gumy oparte wyłącznie na węglowodorach, pojawia się w uszczelnieniach drzwi przeciwpożarowych i w odzieży bojowej, takiej jak rękawice i maski na twarz.

Jednak to nie wszystkie zastosowania gumy neoprenowej. Znajduje ona przypadki użycia również w:

• Inżynierii lądowej i wodnej (np. jako składnik elastomerowych łożysk mostowych); 
• Sportach wodnych (z neoprenu powstają np. kombinezony ochronne nurków); 
• Akcesoriach domowych (np. pokrowce na laptopy, uchwyty na tablety, piloty);
• Muzyce (np. w membranach głośnikowych czy młotkach pianina);
• Ogrodnictwie hydroponicznym (np. neoprenowe wkładki do roślin);
• Innych (np. ubrania, maty do gier planszowych, membrany dachowe, etc.).

Do czego służy guma neoprenowa?

Guma neoprenowa służy do wielu zastosowań, takich jak uszczelki, O-ringi, uszczelnienia, przewody rurowe, części samochodowe, stroje do sportów wodnych i nurkowania, ortezy medyczne, środki ochrony indywidualnej, sprzęt do ćwiczeń, aplikacje budowlane.

Jakie są nazwy handlowe gumy neoprenowej?

Najpopularniejsze nazwy handlowe gumy neoprenowej to:

• Baypren, 
• Neopren, 
• Denka Chloroprene, 
• Skyprene, 
• Butachlor.

Wielu producentów korzysta również z określeń guma CR lub kauczuk chloroprenowy.

Kto wynalazł gumę neoprenową?

Gumę neoprenową wynalazł Julius Arthur Nieuwland. Nieuwland był profesorem na Uniwersytecie Notre Dame i księdzem Zgromadzenia Świętego Krzyża. Urodził się u flamandzkich rodziców w Hansbeke w Belgii, a później wyemigrował wraz z rodziną do South Bend w stanie Indiana.

Ukończył Notre Dame w 1899 roku, studiował kapłaństwo i został wyświęcony w 1903 roku, a w 1904 roku uzyskał doktorat na Uniwersytecie Katolickim.

Uczył botaniki w Notre Dame, a w 1918 roku został profesorem chemii organicznej. Jego odkrycie reakcji między acetylenem i trójchlorkiem arsenu doprowadziło do opracowania trującego gazu lewisytu.

Jego praca z acetylenem doprowadziła go również do współpracy z naukowcami z DuPont. Odkrył, że jeśli monowinyloacetylen zostanie poddany działaniu chlorowodoru, a powstały chloropren spolimeryzuje, powstanie neopren.

Ostatecznie neopren po raz pierwszy został wprowadzony na rynek w 1932 roku przez firmę DuPont pod nazwą Duprene.

Jakie są wady neoprenu?

Wady neoprenu obejmują jego koszt, wpływ na środowisko, słabą odporność na niektóre chemikalia, a także gorszą odporność na olej (w porównaniu do innych gum).

Dlaczego neopren jest taki drogi?

Neopren jest taki drogi, ponieważ oferuje zwiększoną trwałość, odporność na temperaturę i odporność materiałową. Proces produkcji i wysoka wytrzymałość zwiększają koszt każdego projektu, w którym jest on wykorzystywany. Jednak w zamian otrzymujesz gumę, która z łatwością poradzi sobie w ekstremalnych warunkach.