Guma naturalna - Guma NR – definicja, rodzaje, właściwości, zastosowania

Co to jest guma NR?

Guma NR jest polimerem izoprenu, czyli elastomerem. Jej łańcuchy polimerowe łączą się ponownie po rozciągnięciu, co nadaje materiałowi elastyczność.

W przeciwieństwie do kauczuków syntetycznych, które powstają z produktów petrochemicznych, guma naturalna jest wytwarzana z soku lateksowego drzew kauczukowych (chociaż inne rośliny również wytwarzają lateks, drzewa kauczukowe są najbardziej wydajne pod tym względem - dlatego odpowiadają za produkcję 99% gumy NR).

Guma naturalna jest w pełni biodegradowalna i posiada doskonałą wytrzymałość na rozciąganie, wydłużenie i ścieranie w szerokim zakresie twardości. Ma wiele przypadków użycia, które obejmują m.in. urządzenia medyczne, rękawice chirurgiczne, opony lotnicze i samochodowe, smoczki, ubrania, zabawki itp.

Czy guma naturalna jest gumą lateksową?

Tak, guma naturalna jest gumą lateksową. Powstaje z soku drzew kauczukowych, czyli właśnie z lateksu.

Co oznacza skrót NR?

Skrót NR oznacza “Natural Rubber”, czyli guma naturalna.

Jak produkowana jest guma NR?

Guma NR jest produkowana z soku drzewa kauczukowego. Aby go pozyskać, drzewo najpierw jest nacinane, a sok kapie do kubka. W tej postaci jedna trzecia lateksu to guma utrzymywana w koloidalnej zawiesinie, a kolejną jedną trzecią stanowi woda.

Aby przetworzyć lateks do postaci gumy, miesza się go z kwasem mrówkowym. Dzięki temu surowiec koaguluje w skrzepy, które są następnie myte i prasowane w bloki lub arkusze. Proces ten usuwa również nadmiar wody z materiału.

Później arkusze gumy poddaje się wędzeniu lub suszeniu, co eliminuje pleśń.

Gdy surowiec jest gotowy, trafia do maszyn żujących. Zwiększają one podatność gumy na obróbkę. Kolejnym krokiem jest mieszanie z chemikaliami, które poprawiają właściwości materiału.

Później guma jest formowana za pomocą kalandrowania lub wytłaczania.

Ostatnim elementem układanki jest proces wulkanizacji, który czyni materiał bardziej trwałym, elastycznym i sprężystym.

Wulkanizacja polega na podgrzaniu gumy z pewną ilością siarki w szybkowarze w temperaturze ok. 160°C. Jednak ten sam efekt uzyskuje się poprzez utwardzanie parą, podgrzewanie w kuchence mikrofalowej lub przesyłanie przez złoża fluidalne albo stopione sole metali.

Wulkanizacja powoduje usieciowanie łańcuchów molekularnych poliizoprenu. Efektem jest wzrost wytrzymałości i odporności chemicznej, a ponadto eliminacja lepkości, którą cechuje się surowa guma.

Jaka jest struktura gumy NR?

Struktura gumy NR jest polimerem o nazwie “poliizopren”. Składa się on z jednostek monomerów izoprenu, które mają wzór chemiczny C5H8.

Powtarzające się jednostki izoprenu są połączone podwójnymi wiązaniami węgiel-węgiel, tworząc polimer o długim łańcuchu. Obecność podwójnych wiązań nadaje kauczukowi naturalnemu jego unikalne właściwości, takie jak wysoka sprężystość i elastyczność.

Jakie są rodzaje gumy NR?

Istnieją cztery główne rodzaje gumy NR:

• TSR,
• RSS,
• TPC,
• specjalne.

Poniżej przeczytasz więcej o każdym z nich.

Guma TSR (Technically Specified Rubber)

Gumy naturalne rodzaju TSR (Technically Specified Rubber) są klasyfikowane zgodnie z ich źródłem (lateks polowy lub grudka z kubka) i określonymi parametrami technicznymi.

Główne kraje eksportujące (Malezja, Tajlandia, Wietnam i Indonezja) produkują swoje krajowe standardy gumy TSR:

• SMR (Standard Malaysian Rubber), 
• STR (Standard Thailand Rubber), 
• SVR (Standard Vietnamese Rubber), 
• SIR (Standard Indonesian Rubber).

Gatunki TSR 10, 20, 10CV i 20CV wywodzą się z kubków. Są ciemnymi i trwałymi kauczukami, a także najbardziej ekonomicznymi gatunkami TSR.

Natomiast kauczuki TSR CV50 i CV60 powstają z lateksu polowego i są klasyfikowane zgodnie ze skalą lepkości Mooneya (CV = stała lepkość). To lekkie i miękkie kauczuki, mniej ekonomiczne ze względu na wyższe koszty przetwarzania.

Klasa TSR L ma najjaśniejszy kolor, sklasyfikowany zgodnie ze skalą Lovibond.

Guma RSS (Ribbed Smoked Sheet)

W celu produkcji kauczuków klasy RSS z lateksu polowego (przed osiągnięciem pełnej koagulacji) usuwa się wodę i formuje arkusze. Te następnie są suszone poprzez wędzenie i analizowane wizualnie, aby określić procentową zawartość zanieczyszczeń.

Gotowy produkt jest klasyfikowany w skali od jednego do pięciu, gdzie 5 oznacza najwięcej zanieczyszczeń.

Guma TPC (Thick Pale Crepe)

Guma TPC jest produkowana z soku konkretnego klonu Hevea Brasiliensis rosnącego na Sri Lance, który wytwarza lateks o niskiej zawartości pigmentu. Po skoagulowaniu jest on przetwarzany na arkusze.

Suszy się je bez wędzenia, a następnie selekcjonuje według określonych właściwości optycznych (podobnie jak rodzaj RSS).

Specjalne rodzaje gumy NR

Istnieją też inne rodzaje kauczuków naturalnych, wytwarzane poprzez zmianę łańcuchów polimerowych lub wariacje w procesie produkcyjnym. Powstają w celu spełnienia określonych parametrów przemysłowych, takich jak np.:

• odporność na starzenie,
• odporność na czynniki chemiczne, 
• odporność na wysokie/niskie temperatury.

Jakie są właściwości gumy NR?

Właściwości gumy NR są następujące: trwałość, odporność na ścieranie, tłumienie drgań i niski koszt w porównaniu do wielu alternatywnych polimerów.

Wysoka wytrzymałość na rozciąganie i wydłużenie sprawiają, że jest to niezwykle solidny i sprężysty materiał. Charakteryzuje się również dużą odpornością na ściskanie, dzięki czemu jest przydatny w dynamicznych zastosowaniach inżynieryjnych, takich jak mocowania antywibracyjne, zderzaki, zabawki dla psów, tuleje i inne.

Ponadto posiada pewną odporność na światło słoneczne, warunki atmosferyczne, oleje, benzynę, smary, rozpuszczalniki, oleje ropopochodne, oleje zwierzęce i roślinne, olej silikonowy, czynniki chłodnicze, amoniak, dwutlenek węgla, wodę i parę. Jednak nie da się ukryć, że materiały syntetyczne są lepiej przystosowane do pracy w takich warunkach.

Jak każdy inny polimer, kauczuk naturalny posiada również pewne wady.

Ma ograniczoną odporność na ciepło, przez co jest w stanie wytrzymać tylko temperatury do 82°C. Ponadto ze względu na obecność podwójnych wiązań w szkielecie polimeru, kauczuk naturalny jest podatny na działanie ozonu.

Narażenie na kontakt z ozonem lub płynami na bazie oleju z biegiem czasu poskutkuje degradacją materiału. Zmniejszy się wytrzymałość gumy na rozciąganie, wydłużenie i inne właściwości fizyczne.

Finalnie warto dodać, że cena kauczuku naturalnego mimo iż niska może wahać się ze względu na proces zbierania i produkcji.

Jaka jest twardość gumy NR?

Twardość gumy NR wynosi od 30 do 95 w skali Shore’a. Wiedz jednak, że zależy ona od takich czynników, jak konkretny skład, warunki przetwarzania i zamierzone zastosowanie. Twardość gumy NR można dostosować do wymagań.

Czy kauczuk naturalny jest wodoodporny?

Tak, kauczuk naturalny jest wodoodporny.

Jaki jest zakres temperatur gumy NR?

Zakres temperatur gumy NR jest szeroki, szczególnie jeśli chodzi o odporność na niskie temperatury. Materiał zachowuje swoje właściwości w warunkach od -46°C do 82°C.

Jakie są zastosowania gumy NR?

Zastosowania gumy NR obejmują wiele branż. Wśród najpopularniejszych przypadków użycia wymieniamy: uszczelki chłodnicze, klimatyzację, mocowanie silników, płyny chłodzące silnik, wykładziny zbiorników ropy naftowej i chemikaliów, uszczelki i uszczelnienia samochodowe, mocowania antywibracyjne czy uszczelnienia pogodowe.

Inne przykłady zastosowań gumy NR to:

• Motoryzacja - Kauczuk naturalny jest stosowany wraz z syntetycznymi polimerami w oponach samochodów, autobusów, a nawet samolotów. Jego trwałość i odporność na ścieranie to główne cechy, które pomagają oponom przetrwać przez długi czas. Poza tym guma służy do produkcji wielu innych części samochodowych, takich jak klocki hamulcowe, poduszki powietrzne i uszczelki okienne.
• Zabawki dla psów - Naturalna guma to doskonały wybór na zabawki do żucia. Zarówno dlatego, że jest nietoksyczna (co jest ważne w przypadku jej połknięcia), jak i z powodu niezwykłej odporności na ścieranie (zabawki są trwałe pomimo ciągłego żucia). 
• Odzież - Kauczuk naturalny jest często stosowany w odzieży (takiej jak szorty i pianki do sportów wodnych) ze względu na zdolność do rozciągania. 
• Podłogi - Wiele obiektów komercyjnych i przestrzeni publicznych (np. siłownie, kuchnie i place zabaw) wykorzystuje gumowe podłogi ze względu na ich trwałość. Kauczuk naturalny służy przez długi czas. Ponadto tworzy powierzchnię, która jest łatwa do czyszczenia i konserwacji.

Czy guma naturalna jest nadal wykorzystywana?

Tak, guma naturalna jest nadal szeroko wykorzystywana w różnych branżach i zastosowaniach.

Jakie są nazwy handlowe gumy NR?

Nazwy handlowe gumy NR są następujące:

• RSS, 
• TSR, 
• SMR, 
• CREPE,
• DYNAT, 
• Heveaplus MG.

Jednak najczęściej materiał określany jest po prostu jako guma naturalna.

Kto wynalazł gumę NR?

Nie ma jednego wynalazcy gumy NR. Materiał był używany przez rdzenne ludy w Mezoameryce od setek lat, a dowody jego zastosowania sięgają kultury Olmeków. Jednak proces wulkanizacji, który znacznie poprawił właściwości gumy, został opracowany przez Charlesa Goodyeara w połowie XIX wieku.

Mężczyzna na własnej skórze przekonał się o ograniczeniach naturalnego kauczuku.

Pewnego dnia w 1834 roku poszedł do sklepu, aby kupić gumowe koło ratunkowe i przypadkowo natknął się na swoje nowe hobby. Zainteresował się naturalnym materiałem i jego potencjalnymi zastosowaniami.

Nieco później rząd Stanów Zjednoczonych przyznał Goodyearowi kontrakt na produkcję gumowych toreb pocztowych, z którego się wywiązał. Jednak torby szybko się psuły i stwarzały problemy w ekstremalnych warunkach pogodowych.

Charles szukał sposobu, aby rozwiązać ten kłopot. Eksperymentował tak długo, aż ostatecznie opracował wulkanizację.

Jest to proces podgrzewania i utwardzania całej masy gumy, aby uczynić ją niezwykle wytrzymałą i trwałą.

Podczas gdy Goodyear udoskonalał wulkanizację w Stanach Zjednoczonych, inny Anglik, Thomas Hancock, wynalazł to samo za oceanem. W efekcie Goodyearowi przypisuje się wynalezienie samego procesu, zaś Hancockowi opracowanie terminu “wulkanizacja”, który pochodzi od imienia rzymskiego boga ognia.

Jaka jest różnica między NR i NBR?

Główna różnica między NR i NBR jest taka, że guma NR jest naturalnym polimerem izoprenu, zaś guma NBR jest syntetycznym kopolimerem akrylonitrylu i butadienu. Dlatego obie gumy posiadają inne właściwości. Podczas gdy NR jest w pełni biodegradowalny i ma doskonałą wytrzymałość na rozciąganie, wydłużenie i odporność na ścieranie, NBR jest odporną na olej gumą syntetyczną ze zdolnością do wychwytywania i zatrzymywania gazu, która może być używana do produkcji węży gumowych.

Czy guma naturalna to silikon?

Nie, guma naturalna to nie silikon. Są to dwa różne materiały o odmiennych właściwościach i składzie.

Kauczuk naturalny to polimer o nazwie poliizopren, który jest naturalnie wytwarzany z soku drzewa kauczukowego. Natomiast silikon to materiał przemysłowy o strukturze polimeru zawierającego krzem, węgiel, wodór i tlen.

Czy guma naturalna jest lepsza od plastiku?

Guma naturalna jest lepsza od plastiku w niektórych przypadkach użycia, ale oba materiały są bardzo różne, więc trudno je ze sobą porównywać.

Guma naturalna to elastomer cechujący się elastycznością, wytrzymałością i odpornością na niektóre chemikalia oraz warunki środowiskowe. Jest też biodegradowalna.

Natomiast plastik to syntetyczny polimer, który można formować w różne kształty i rozmiary. Ponadto w zależności od rodzaju posiada różne poziomy odporności na chemikalia, ciepło i uderzenia.

Dlaczego kauczuk naturalny jest lepszy?

Kauczuk naturalny jest lepszy pod kilkoma względami, takimi jak wysoki współczynnik sprężystości, duża odporność na rozciąganie, przyczepność czy biodegradowalność. Jednak ma także swoje wady, np. niższą odporność na światło, promienie UV czy gorąco w porównaniu do gum syntetycznych.

Czy guma naturalna jest droga?

Nie, guma naturalna nie jest droga w porównaniu do większości kauczuków syntetycznych. Weź jednak pod uwagę, że jej cena może się wahać ze względu na kapryśność procesu zbierania i produkcji.