Hvordan Gummi Fungerer

{h1}

Gummi er en elastomer, et stort molekyle, som kan strækkes og vender tilbage til sin oprindelige form. Lær hvorfor gummi er så elastisk og hvordan vi gør det.

- "Jeg er gummi, og du er lim. Uanset hvad du siger, hopper jeg af mig og stikker til dig." Selvom du sandsynligvis husker dette ord fra, da du var et smart-alecky barn, er det en passende beskrivelse af det stof vi kender som gummi.

Folkene i Mesoamerica, en gammel region i Mellemamerika og Mexico, menes at være de første, der har brugt denne elastiske kemiske forbindelse. De brugte gummi til at lave bolde til et spil, som Columbus, og senere de spanske conquistadors, så dem til at spille. Til disse folk blev gummi kaldet "caoutchouc." Den engelske kemiker Joseph Priestley var den, der senere kom op med udtrykket "gummi" i 1770.

-Rubber er en specifik type polymer kaldet an elastomer: Et stort molekyle, som kan strækkes til mindst to gange dets oprindelige længde og vender tilbage til sin oprindelige form. Tidlige former for gummi havde mange klumpede egenskaber - især i varmt vejr. I kolde temperaturer blev gummi hårdt og skørt. Det var først efter en utilsigtet opdagelse b-y Charles Goodyear i 1839 at moderne gummi blev muligt.

Siden da er gummi blevet en vigtig naturlig polymer i samfundet. Vi fremstiller gummi fra gummitræer (natur latex) og fra olie (syntetisk gummi). Vi bruger begge typer gummi i mange produkter. Som Mesoamerikanerne (Aztekerne og Mayanerne) for dem, spiller atleter og børn i dag med gummi bolde. Selvfølgelig er den mest almindelige anvendelse til gummi i bildæk. Men pencil eraser, sko, handsker, tanddæmmer og kondomer indeholder også allestedsnærværende stof. I mange produkter tilsættes gummi som en beskyttende belægning til enten vejrbeskyttelse eller stødisolering.

I denne artikel vil vi se på kemi af dette elastiske stof, hvor og hvordan det er produceret, og hvad Charles Goodyears bemærkelsesværdige opdagelse var. Vi vil også se på de forskellige typer gummi, nogle af dine yndlingsprodukter fremstillet af den og den industri, der er ansvarlig for produktionen.

Op næste: en rejse til Mellemamerika.

Tapping Træer til Naturlig Gummi

Denne srilankanske mand håber ikke på ahornsirup. Han samler latex fra et nærliggende gummitræ.

Denne srilankanske mand håber ikke på ahornsirup. Han samler latex fra et nærliggende gummitræ.

- De mesoamerikanske folk, som f.eks. Mayanerne og aztekerne, tappede først gummi fra en af ​​flere træer fundet i Central- og Sydamerika:

  • Hevea braziliensis: Det mest almindelige kommercielle gummitræ fra Brasilien
  • Hevea Guyanensis: Oprindeligt fundet i fransk Guyana
  • Castilla elastica: Sommetider kaldes det mexicanske gummitræ eller Panama gummitræet

Opdagelsesrejsende og kolonister bragte prøver af disse træer, da de rejste tilbage til Europa. Til sidst blev frø fra disse træer transporteret til gummiplantager i andre tropiske klimaer under æra af europæisk kolonialisme.

I øjeblikket kommer de fleste naturlige gummier fra latinamerikanske afledte træer, der transplanteres til Sydøstasien (Thailand, Indonesien, Malaysia), som w-ell som Indien, Sri Lanka og Afrika. På disse områder kan du finde andre gummiproducerende træer, herunder:

  • Ficus elastica: fundet i Java og Malaysia. Denne art er også et fælles tropisk husplante.
  • Funtumia elastica: vokser i Vestafrika
  • Landolphia owariensis placeret i Congo-bassinet

Af alle disse træer er det bedste gummiproducerende træ H. braziliensis.

Det tager cirka seks år at få et gummitræ til at vokse til et punkt, hvor det er økonomisk at høste sapet, som kaldes latex. Sådan trykker du på en: Samleren gør et tyndt diagonalt snit for at fjerne en barkskive. Den mælkehvide latexvæske løber ud af barken, meget som blod ville løbe tør for et lille overfladisk sår på huden. Væsken løber ned ad skåret og opsamles i en spand. Efter ca. seks timer standser væsken flydende. I den seks timers periode kan et træ normalt fylde en gallon spand. Træet kan tappes igen med et nyt friskt stykke, normalt den næste dag.

Mesoamerikanerne tørrer den samlede gummilatex og laver bolde og andre ting som sko. De ville dyppe fødderne i latexen og lade den tørre. Efter flere dips og tørringer kunne de skrælle en sko fra deres fødder. Derefter røg de deres nye gummistøvler for at hærde dem. Mesoamerikanerne også vandtætte stoffer ved at belægge dem med latex og lade det tørre. Denne proces blev brugt til fremstilling af gummiprodukter indtil omkring 1800-tallet.

Columbus bragte gummiboller tilbage med ham, da han kom tilbage fra sin anden rejse til den nye verden, og i begyndelsen af ​​1700'erne blev gummiprøver og træer bragt tilbage til Europa. På det tidspunkt var gummi stadig en nyhed. Gummi fremstillet på den mesoamerikanske måde lignede en blyant viskelæder. Det var blødt og bøjeligt. I 1770 var kemiker Joseph Priestley den første til at bruge gummi til at slette blykarakterer. Han mente ordet "gummi", fordi han kunne fjerne blykaraktererne ved at gnide materialet på dem.

Mens det var nyttigt til vandtætning af stoffer og lave hjemmelavede sko, havde gummi problemer. Du kan se disse problemer for dig selv med en simpel gummi blyant viskelæder. Tag den viskelæder og læg den under intens varme i flere minutter. Hvad ser du? Viskelæderet skal blive meget blødt og klæbrigt. Derefter skal du gøre det modsatte - læg viskelæderet på is eller i en fryser i flere minutter. Hvad ser du? Viskelæderet skal blive hårdt og skørt. Det samme skete med tidlig gummi. Forestil dig, hvordan det ville være at gå rundt i dine gummisko på en varm eller kold dag da. Skoene ville ikke bære godt.Ligeledes kan dine gummierede tøj holde sig til din stol mens du sad, især på en varm dag.

Fortsæt læsning for at lære, hvad der gør gummi så egentligt stretchy.

Gummi Kemi

Charles Goodyear, den oprindelige gummi fan

Charles Goodyear, den oprindelige gummi fan

Hvad gør gummi så elastisk? Ligesom plast er gummi a polymer, som er en kæde af gentagne enheder, der kaldes monomerer. I gummi er monomeren en carbonforbindelse kaldet isopren der har to carbon-carbon dobbeltbindinger. Latexvæsken, der siver fra gummitræer, har mange isoprenmolekyler. Som latexen tørrer isoprenmolekylerne sammen og et isoprenmolekyle angriber en carbon-carbon-dobbeltbinding i et nærliggende molekyle. En af de dobbeltbindinger bryder, og elektronerne omarrangerer for at danne en binding mellem de to isoprenmolekyler.

Processen fortsætter, indtil du har lange tråde af mange isoprenmolekyler, der er forbundet som en kæde. Disse lange tråde kaldes polyisopren polymer. Hvert polyisoprenmolekyle indeholder tusindvis af isoprenmonomerer. Efterhånden som tørringen fortsætter, holder polyisoprenstrengene sammen ved at danne elektrostatiske bindinger, ligesom tiltrækningen mellem modstående poler af to stangmagneter. Tiltrækningen mellem disse tråde holder gummifibrene sammen og giver dem mulighed for at strække og genoprette.

Temperaturændringer kan dog påvirke de elektrostatiske interaktioner mellem polyisoprenstrengene i latexgummi. Varme temperaturer mindsker interaktionerne og gør gummi mere flydende (klæbrig). Koldere temperaturer øger interaktionerne og gør gummien mere solid (hård, skør).

I begyndelsen af ​​1800'erne satte flere forskere og opfindere ud for at gøre gummi mere holdbart. En berømt opfinder, Charles Goodyear, begrundede, at du kunne reducere gummiens klæbrighed ved at blande det med forskellige tørpulver. Han eksperimenterede ved at kombinere talkum og andre pulvere med gummi. I 1838 mødte Goodyear Nathaniel Hayward, som havde gjort fremskridt med behandling af gummiark med en opløsning af svovl og terpentin og derefter tørring dem i solen. Haywards soltørrede gummi var hårdere og mere holdbare, så han patenterede processen, som han kaldte solarization.

Goodyear købte patentrettighederne til solcellering og begyndte at eksperimentere med svovlforbindelser. Ved forsøg og fejl blandede opfinderen latexgummi med svovl og blyoxid. Legenden har det, at en del af blandingen faldt på en varm komfur, og den resulterende gummi var hård, fleksibel og holdbar. Goodyear's a-ccidental proces blev til sidst kendt som vulkanisering. Han fandt også, at ændringen af ​​svovlmængden ændrede gummens egenskaber. Jo mere svovl der anvendes, jo sværere gummi blev. Så hvad sker der, når gummi er vulkaniseret?

Når polyisoprenstrenge opvarmes med svovl og blyoxid, angriber svovlatomerne dobbeltbindingerne i polyisoprenstrengene og binder til carbonatomerne. Svovlatomer kan også danne bindinger indbyrdes (disulfidbindinger) og tværbindende tilstødende polyisoprenstrenger for at danne en netlignende struktur i gummi.

-Thi s tværbinding styrker polyisopren for at gøre det sværere, fleksibelt og mere holdbart. Som Goodyear fandt, jo mere svovl der anvendes, desto flere krydsforbindelser kan danne, og jo sværere gummi får. Goodyear vulkaniseringsproces involverede at kombinere latexgummi, svovl og blyoxid i højtryksdamp i op til 6 timer for at opnå de bedste resultater.

Gummi Prins eller Pauper?

Charles Goodyear var besat af gummi. Han eksperimenterede endda med det, mens han var begrænset til debitors fængsel. Efter at han opfandt vulkanisering i 1839, begyndte han at lave plader af vulkaniseret gummi, som kunne bruges til tøj. Goodyear sendte sine produkter til Europa i håb om at tiltrække investorer. Engelsk opfinder og gummi pioner Thomas Hancock blev lokket. Han regnede med Goodyears vulkaniseringsproces og søgte hurtigt til et engelsk patent før Goodyear. I sidste ende overtrådte mange andre virksomheder Goodyear patenter, og han tilbragte meget af sin formue i retssager eller på gummimæssige forsøg. Han døde fattig i 1860. Han ville nok være glad for at vide, at Goodyear Tire og Rubber Company blev navngivet til hans ære.

One-oping Mother Nature: Syntetisk gummi

Mange våddragter er lavet af syntetisk gummi, der går under navnet neopren.

Mange våddragter er lavet af syntetisk gummi, der går under navnet neopren.

Gummibranchen begyndte virkelig at blomstre med bilens opfindelse. Alle de dæk skabt og skaber stadig et stort marked for vulkaniseret gummi. I begyndelsen af ​​det 20. århundrede blev de fleste dæk fremstillet af vulkaniseret lat-ex gummi, der var afledt af træer. USA var en førende bilproducent og en stor forbruger af verdensgummi, som blev kontrolleret af britiske plantager i hele Asien.

Det var kun et spørgsmål om tid, før forskerne spurgte om gummi kunne laves kunstigt. Allerede i 1860 havde de allerede udarbejdet gummikemi og dens vulkaniseringsproces. Kemikere havde opvarmet gummi for at bryde det fra hinanden og fandt ud af, at det producerede isopren, olie og tjære. De kunne gøre isopren fra olie og derefter kombinere isopren kunstigt for at lave gummi. Det syntes at være blyantpendere og bildæk kunne laves af olieprodukter.

Du har sikkert hørt om et par af disse syntetiske gummi. For eksempel, neopren er et blødt, skummende, isolerende gummi, der ofte bruges i våddragter. Dykkere og surfere har DuPont-kemiker Wallace Carothers, som i 1930 slog en polymer af chloropren i polychloropren, tak for at holde dem varme under deres havlige eventyr. I øvrigt opfandt Carothers senere en anden populær polymer kaldet nylon.

-Her er a-nother syntetisk gummi vi vedder du har hørt om: silicone. I 1945 udviklede kemikere hos Dow Corning en syntetisk gummi, der baserede sig på siliconebaserede polymerer i stedet for carbonbaserede. De skabte et let, fleksibelt og kemisk inert materiale, der ofte bruges i medicinsk udstyrsindustrien, og det kan endda sidde i kroppen i form af brystimplantater.

Latex er den sidste syntetiske gummi vi vil tale om. Du husker sikkert, at latex refererer til gummisræet. Det er også navnet på en tyndere, stærkere syntetisk gummi, der bevarer den naturlige mælkefarve af den saft, i hvert fald oprindeligt. I 1921 opdagede kemiker Peter Schidrowitz at du kunne vulkere latex ved at tilføje polysulfider til det og opvarme den ved lavere temperaturer end traditionel vulkanisering over lang tid. Desuden, fordi denne type vulkanisering fandt sted ved lavere temperaturer, kunne du tilføje farvestoffer til latexen for at producere farver. Dette er den type latex, du finder i latexhandsker, dental dæmninger og kondomer.

Lær hvor mange penge der skal laves i latexhandsker og lignende, næste.

Latex Allergier

Siden forekomsten af ​​hiv og andre blodbårne patogener er anvendelsen af ​​latexhandsker af sundhedsarbejdere steget. Omkring 17 procent af de amerikanske sundhedspersonale lider imidlertid af latexallergier [kilde: Lehrman]. Folk kan være følsomme over for latexen selv, majsstivelse eller andre kemikalier tilsat latexgummi. Alternativer til latexhandsker omfatter vinylhandsker (en type plastik).

Behandling og fortjeneste fra gummi

De rigtige moneymakers i gummiindustrien

De rigtige moneymakers i gummiindustrien

Hvor meget gummi hopper rundt derude? Ifølge International Gummi Study Group blev der produceret 9,7 millioner tons naturgummi i 2007, hvoraf de fleste kom fra Asien. Omkring $ 2.321 pr. Ton involverede markedet for naturgummi omkring 22,5 mia. Dollars i 2007 [kilde: International Rubber Study Group]. Men før det bliver naturgummi omdannet til ting som slanger, gummibånd og små gule ænder, skal det behandles.

Behandling af naturgummi består af følgende trin:

  1. Virksomheder begynder med at opnå latexvæsken, hvilket betyder at vippe saven fra gummitræerne, filtrere latexen og derefter emballere den i tromler til eksport eller forarbejdning.
  2. De laver røget latexgummiplader. De klumper latexet ved at tilsætte syre, rulle den klumpede væske i plader i en mølle for at fjerne vand, og så tørrer de, røger og eksporterer pladerne.
  3. Latexet behandles kemisk og opvarmes til lave temperaturer for at foregribe det. Prevulcanized latex er lettere at transportere og kan omdannes til almindelig gummi senere ved forsigtig opvarmning.

-T-han profit og proces billede er lidt anderledes for syntetisk gummi. I 2007 blev der produceret ca. 13,6 millioner tons syntetisk gummi, hovedsagelig i USA, Europa og Asien [kilde: International Rubber Study Group]. Prissat til omkring $ 2.012 pr. Ton var der 26,2 mia. Dollars, der skulle fremstilles på markedet for syntetisk gummi i 2007.

Syntetiske gummipolymerer er fremstillet af petroleumbaserede kemikalier, klumpet og tørret til transport. En gang i et produktionsanlæg blandes de syntetiske gummipolymerer, ingredienser kan tilsættes, og gummien rulles i ark. Arkene kan skæres i strimler til efterfølgende støbning og forarbejdning. Der er tre grundlæggende behandlingsteknikker:

  1. -Ekstrudering: Gummipolymerer opvarmes og blandes mekanisk i et langt kammer, tvunget gennem en lille åbning og vulkaniseret eller hærdet. Denne metode bruges til at lave store tråde til kompressionsstøbning.
  2. Sprøjtestøbning: Gummibåndene opvarmes og blandes mekanisk i et kammer, der presses under højt tryk i en form. Gummiet er damp-vulkaniseret i formen og derefter afkølet. Efter afkøling frigives gummiproduktet fra støbeformen.
  3. Kompressionsstøbning: Gummibåndene komprimeres omkring en form under tryk og vulkaniseres til dannelse til formen. Det afkølede produkt fjernes derefter fra formen.

Gummi er måske ikke den første ting, du tænker på, når du tror at reducere, genbruge, genbruge, men nogle produkter kan genbruges. Dæk kan fx rives og opvarmes i et anaerobt miljø (pyrolyse) for at nedbryde gummiet og til at genvinde olien som olie biprodukter som benzen. I andre genanvendelsesmetoder kan strimlet gummie komprimeres i forskellige produkter.

Forlad aldrig gummirummet endnu. Vi har flere links, end du kan skyde et gummibånd på næste.

-


Video Supplement: Rosendahl - Vinkuglen: Sådan virker den..




DA.WordsSideKick.com
All Rights Reserved!
Reproduktion Af Materialer Tilladt Kun Prostanovkoy Aktivt Link Til Webstedet DA.WordsSideKick.com

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com