Guma SBR - definicja, produkcja, właściwości, zastosowania

Guma SBR jest materiałem o praktycznych właściwościach, takich jak odporność na ścieranie, rozciąganie i rozdarcia. Sprawia to, że idealnie nadaje się do produkcji wytrzymałych i trwałych wyrobów.

W artykule przyjrzymy się bliżej gumie SBR a w szczególności jej właściwościom, zastosowaniom oraz procesowi produkcji.

Co to jest guma SBR?

Guma SBR jest kauczukiem syntetycznym ogólnego przeznaczenia, który powstaje z kopolimeru styrenu i butadienu. Jest aktualnie produkowany produkuje się w największych ilościach w porównaniu do innych rodzajów gum.

W wielu przypadkach znajduje zastosowanie jako opłacalna alternatywa dla kauczuku naturalnego.

Jaki rodzaj gumy to SBR?

SBR to rodzaj gumy syntetycznej, która powstaje ze styrenu i butadienu. Cechuje się dobrą odpornością na ścieranie i starzenie.

Czy guma SBR to to samo co lateks?

Nie, guma SBR nie jest tym samym, co lateks. Lateks jest naturalną substancją, którą wytwarzają rośliny (np. drzewa kauczukowe), ale może być także wyprodukowany sztucznie. Później robi się z niego gumę.

Co oznacza skrót SBR?

Skrót SBR oznacza “Styrene-Butadiene Rubber”, czyli kauczuk butadienowo-styrenowy.

Jak produkowana jest guma SBR?

Guma SBR produkowana jest w 75% z butadienu i w 25% ze styrenu. Cząsteczki obu monomerów łączy się w celu utworzenia długich, wielojednostkowych cząsteczek w procesie zwanym kopolimeryzacją.

Kopolimery SBR powstają w procesie emulsji, w którym podobny do mydła środek powierzchniowo czynny rozprasza lub emulguje monomery w roztworze wodnym.

Inne materiały w roztworze to:

• inicjatory wolnych rodników, które rozpoczynają proces polimeryzacji,
• stabilizatory, które zapobiegają pogorszeniu jakości produktu końcowego.

Po polimeryzacji powtarzające się jednostki styrenu i butadienu rozmieszczają się w sposób losowy wzdłuż łańcucha polimeru. Są one następnie sieciowane w procesie wulkanizacji.

Czy guma SBR jest wulkanizowana?

Tak, guma SBR jest wulkanizowana. Dzięki procesowi wulkanizacji utwardza się i zyskuje lepsze właściwości fizyczne.

Jakie są rodzaje gumy SBR?

Istnieją dwa rodzaje gumy SBR: emulsyjny SBR i roztworowy SBR.

Emulsyjny SBR

Emulsyjny SBR może być wytwarzany przez wolnorodnikową polimeryzację emulsyjną styrenu i butadienu. Odbywa się to w temperaturze od 50 do 60°C (gorąca emulsja SBR) lub w temperaturze około 5°C (zimna emulsja SBR). Emulsyjny SBR był preferowany w przeszłości ze względu na doskonałe właściwości przetwórcze i zdolność do produkcji w procesie ciągłym, co czyni go niezwykle opłacalnym.

Główne cechy emulsyjnego SBR są następujące:

• Surowa wytrzymałość spada wraz ze wzrostem stężenia oleju;
• Niska sprężystość i niska wytrzymałość na rozciąganie;
• Wyjątkowa odporność na ścieranie;
• Niska odporność na olej, inne płyny węglowodorowe i ozon;
• Gorące polimery są trudne w obróbce ze względu na niską surową wytrzymałość;
• Słaba odporność na rozdzieranie;
• Żywice o wysokiej zawartości styrenu mają dobre właściwości w niskich temperaturach, ale sztywnieją.

Roztworowy SBR

Roztworowy SBR może być produkowany zarówno w procesach wsadowych, jak i ciągłych, przy czym metoda wsadowa pozwala na łatwiejsze manipulowanie warunkami reakcji i cechami polimeru.

Roztwór SBR powstaje poprzez anionową polimeryzację (bez terminacji) roztworu styrenu i butadienu z alkilowym inicjatorem litowym (np. butylolitem). Odbywa się to w rozpuszczalniku węglowodorowym, zwykle heksanie lub cykloheksanie.

Wśród głównych cech roztworowego SBR znajdują się:

• Lepsza elastyczność i wydajność; 
• Dobra sprężystość, wytrzymałość na rozciąganie i niskie opory toczenia w oponach;
• Wyjątkowa odporność na ścieranie i zmęczenie materiału;
• Niska odporność na olej, inne płyny węglowodorowe i ozon.

Jakie są właściwości gumy SBR?

Właściwości gumy SBR zaczynają się od bardzo dużej elastyczności. Właśnie z jej powodu wielu producentów używa kauczuku syntetycznego zamiast naturalnego.

Ponadto SBR wykazuje bardzo dobrą wytrzymałość mechaniczną, szczególnie na ścieranie i rozrywanie. Guma jest też niewrażliwa na działanie:

• kwasów i zasad nieorganicznych, 
• wody, 
• alkoholu, 
• płynów hamulcowych (zawierających glikole).

Oprócz tego wykazuje dużą odporność na ściskanie, zużycie, a także rozdarcie. Co więcej, zachowuje swoje właściwości w niskich temperaturach.

Natomiast minusem SBR jest wrażliwość na:

• oleje mineralne i smary, 
• benzynę, 
• węglowodory chlorowane, 
• węglowodory alifatyczne i aromatyczne.

Wykazuje też niską odporność na ozon i promieniowanie słoneczne, które może negatywnie wpływać na strukturę lub funkcjonalność kauczuku.

Co równie ważne, SBR jest dość dobrym izolatorem elektrycznym.

Niewątpliwą zaletą gumy stanowi też stosunkowo niski koszt. W połączeniu z wysoką odpornością i funkcjonalnością fizykochemiczną daje to dobry stosunek jakości do ceny.

Jak długo wytrzymuje guma SBR?

Guma SBR wytrzymuje wiele lat. Dokładny czas zależy od rodzaju elastomeru i warunków magazynowania, takich jak temperatura, wilgotność, ozon i ekspozycja na światło. Zalecany okres przechowywania gumy SBR wynosi od 3 do 5 lat. Jest jednak kwestią związaną wyłącznie z przechowywaniem i zależy od warunków, które mogą wpływać na jakość i okres przydatności produktów gumowych.

Jeśli produkty gumowe są przechowywane w najbardziej odpowiednich warunkach, mogą być używane przez cały okres przydatności, a nawet po jego upływie. Znowu złe warunki magazynowania mogą skrócić oczekiwany czas trwałości. Jeśli okres przydatności upłynął, produkty gumowe powinny być dokładnie ocenione pod kątem możliwości użycia zgodnie z pierwotnym przeznaczeniem, zanim zdecydujesz się wyrzucić je wyłącznie na podstawie sugerowanego czasu trwałości.

Czy guma SBR pęka?

Guma SBR jest odporna na pękanie w szerokim zakresie temperatur.

Czy guma SBR jest polarna czy niepolarna?

Guma SBR jest niepolarna.

Czy guma SBR jest wodoodporna?

Tak, guma SBR jest wodoodporna.

Czy guma SBR jest biodegradowalna?

Nie, guma SBR nie jest biodegradowalna. Jednak istnieją eksperymenty, które sugerują, że pewne szczepy bakterii potrafią rozłożyć wiązania chemiczne węgla i siarki w wulkanizowanym SBR już w cztery tygodnie! Warto natomiast dodać, że poziom degradowalności zależy również od mieszanki kauczuku.

Czy guma SBR jest odporna na promieniowanie UV?

Guma SBR nie jest zbyt odporna na promieniowanie UV. Oznacza to, że pod jego wpływem może ulegać degradacji i zmniejszać swoje właściwości.

Jaki jest zakres temperatur gumy SBR?

Zakres temperatur gumy SBR wynosi od -50°C do 110°C (krótkotrwale do 120°C). W tym przedziale kauczuk zachowuje swoje właściwości i nadaje się do ciągłego użytku.

Przy -60°C guma SBR zaczyna tracić elastyczność i staje się krucha.

Czy guma SBR jest odporna na ciepło?

Guma SBR jest umiarkowanie odporna na ciepło. Maksymalna temperatura stałej pracy kauczuku wynosi 110°C.

Jakie są zastosowania gumy SBR?

Zastosowania gumy SBR dotyczą głównie produkcji opon samochodowych. Materiał stanowi też bardziej ekonomiczną alternatywę dla kauczuku naturalnego.

Dlatego guma SBR występuje we wszystkim od podeszew i obcasów naszych butów, po gumowe sprzęgła napędowe, uszczelki, węże gumowe, izolację kabli, taśmy przenośnikowe, a nawet gumę do żucia.

Kauczuk SBR jest również stosowany w postaci lateksu jako klej.

Jakie są nazwy handlowe gumy SBR?

Nazwy handlowe gumy SBR są następujące:

• Buna EM, 
• Europrene, 
• Cariflex, 
• Polysar S, 
• Krylene.

Niektórzy producenci stosują je zamiast technicznego skrótu, który odnosi się do składników kauczuku.

Kto wynalazł gumę SBR?

Gumę SBR wynalazł Walter Bock i Eduard Tschunkur z IG Farben. Metodę produkcji opracowali po raz pierwszy w Niemczech w latach trzydziestych XX wieku. Właśnie wtedy spolimeryzowali kauczuk syntetyczny o nazwie Buna-S z butadienu i styrenu w emulsji wodnej.

W latach 60. ubiegłego wieku firmy Firestone i Phillips rozpoczęły komercyjną produkcję pierwszych losowych gatunków SBR polimeryzowanych w roztworze.

Jakie są wady gumy SBR?

Wady gumy SBR są następujące: słaba odporność na silne kwasy, ozon, oleje, estry olejowe, tłuszcze, benzynę i większość węglowodorów. Nadmiar promieni słonecznych również może negatywnie wpłynąć na strukturę kauczuku.

Jaka jest różnica między SBR a gumą?

Różnica między SBR a gumą polega na tym, że SBR cechuje się lepszą wodoodpornością, wytrzymałością cieplną i na ścieranie, elastycznością w niskich temperaturach, a także żywotnością. Ponadto SBR posiada lepszą odporność na ozon i jest tańszy niż kauczuk naturalny.

Poza tym właściwości obu materiałów są bardzo podobne.

Jaka jest różnica między gumą SBR a EPDM?

Różnica między gumą SBR a EPDM jest następująca: SBR uchodzi za stosunkowo tani kauczuk, który znajduje zastosowanie tam, gdzie potrzeba wysokiej odporności na przetarcia. Natomiast EPDM jest droższą gumą używaną w aplikacjach wymagających doskonałej odporności na warunki atmosferyczne, ozon i promieniowanie UV.

Dlaczego kauczuk SBR jest lepszy od kauczuku naturalnego?

Kauczuk SBR jest lepszy od kauczuku naturalnego z kilku powodów. Przede wszystkim jest bardziej elastyczny i odporny na czynniki zewnętrzne, takie jak woda, roztwory soli, kwasy i zasady nieorganiczne o małym stężeniu, alkohole i płyny hamulcowe na bazie glikolu. Co więcej, kauczuk SBR jest łatwiej dostępny i tańszy.