Rubbercement

Achtergrond

Rubbercement is een oplossing van ongevulkaniseerd (gom)rubber in een oplosmiddel en wordt gebruikt als lijm. Idealiter is het bedoeld om twee stukken rubber aan elkaar te verbinden, waarbij een chemisch cohesieproces plaatsvindt. Bij het samenvoegen van twee stukken rubber hoeft slechts één oppervlak met rubbercement te worden bedekt, omdat ze van hetzelfde materiaal zijn. Bij het samenvoegen van papier moeten beide stukken echter worden bedekt met rubbercement. Wanneer rubbercement opdroogt, blijven alleen de delen over die in contact komen met het papier, wat de twee stukken bij elkaar houdt. Ondanks deze beperking wordt het huishoudelijke type rubbercement veel gebruikt voor toepassingen zoals het monteren van foto's. In tegenstelling tot witte lijm kunnen de samengevoegde stukjes papier uit elkaar worden getrokken zonder beide stukken te beschadigen.

Kleefstoffen zijn gemaakt van natuurlijke dierlijke of plantaardige producten of synthetisch polymeer. Natuurlijke lijmen zijn gemakkelijk aan te brengen en zijn over het algemeen oplosbaar in water. Synthetische lijmen zijn onderverdeeld in vier chemische categorieën:thermoplastisch, thermohardend, elastomeer en combinaties daarvan. Thermoplastische lijmen, zoals polyvinylalcohol en acryl, kunnen opnieuw zacht worden gemaakt omdat de materialen niet verknopen bij uitharding. Ze hebben warmte of een oplosmiddel nodig om een ​​hechting te creëren. Thermohardende lijmen, waaronder epoxy's, kunnen na uitharding niet worden verwarmd en opnieuw zacht worden omdat ze na uitharding verknopen. Elastomere lijmen zijn gebaseerd op isopreenrubber of synthetische polymeren die zowel elasticiteit als taaiheid combineren. Siliconen is een typisch voorbeeld.

De eigenschappen van de lijm, de te verbinden materialen en de toestand van de oppervlakken bepalen allemaal de prestatie van de voegen en de levensduur van de verlijmde structuur. De lijmen moeten goed nat kunnen worden en zich op beide oppervlakken kunnen verspreiden om moleculair contact tussen de materialen te bereiken. Lijmen worden gebruikt in een breed scala van industrieën, waaronder verpakking, constructie, elektronica, transport, meubels/houtbewerking en medisch.

In 1996 werd in de Verenigde Staten meer dan 12 miljard lb (5,4 miljard kg) lijm gebruikt. Bouwaanvragen hadden met 40% het hoogste aandeel. Dit is ook een van de grootste toepassingen voor rubbercement. Andere toepassingen zijn onder meer verwarming, airconditioning en auto-apparatuur. Fabrikanten van rubbercement verkopen ook veel van hun product aan herverpakkers die het product onder hun eigen naam op de markt brengen.

Sommige analisten schatten de wereldmarkt voor lijmen in 1997 op $ 19,1 miljard. Verpakkingen, constructie en meubels/houtbewerking zijn de drie grootste segmenten van deze wereldmarkt, met meer dan 65% van de marktinkomsten.

Geschiedenis

Natuurlijke lijmen bestaan ​​al minstens enkele duizenden jaren. Egyptisch houtsnijwerk toont het aan elkaar lijmen van dunne stukjes fineer op een houten plank. Vezels in oude stof werden samengevoegd met bloempasta en bladgoud werd met eiwit op papier gebonden. Dierlijke lijmen verbeterden in de achttiende eeuw en een eeuw later werden op rubber en nitrocellullose gebaseerde cementen geïntroduceerd. Tijdens de jaren 1900 deden zich aanzienlijke vorderingen voor, wat leidde tot de ontwikkeling van veel synthetische lijmen die enkele van de natuurlijke lijmen vervingen. Lijmen moesten nu veel sterker en corrosiebestendiger zijn.

Natuurlijk rubber wordt gewonnen uit het sap of latex dat wordt getapt van de Hevea brasiliensis boom.

Natuurrubber werd 2500 jaar geleden voor het eerst ontdekt door de Maya's en Azteken en werd gebruikt om schoenen en kleding waterdicht te maken. Eeuwen later, in 1823, deed de Schotse chemicus Charles Macintosh ook onderzoek naar het maken van waterdicht textiel. Hij experimenteerde met het oplossen van rubber in verschillende chemicaliën en had het meeste succes met nafta. Met dit materiaal maakte hij een rubberpasta en gebruikte het om twee lagen stof aan elkaar te verbinden om een ​​ regenjas te maken.

Grondstoffen

Rubbercement is een ondoorzichtige vloeistof die verpulverd natuurlijk of synthetisch rubber en een oplosmiddel op basis van hexaan of heptaan bevat. Soorten rubbercement kunnen 70-90% heptaan of hexaan en 1-15% isopropylalcohol (isopropanol) of ethylalcohol (ethanol) bevatten. Het rubber wordt ontvangen in de vorm van grote blokken of platen, typisch 100 lb (45 kg) groot. Duizenden gallons (liters) vloeibare oplosmiddelen worden meestal per tankwagen naar de fabrikant vervoerd.

Natuurrubber is afkomstig van de Hevea brasiliensis boom oorspronkelijk gevonden in Brazilië. Om massief rubber te maken, wordt de boom getapt en wordt de latex opgevangen in een kopje, waar het samenklontert tot een klont. Deze klomp wordt samen met de reststroom en andere stukken verzameld en bij hoge temperatuur verwerkt. Dit vernietigt de meeste eiwitten en produceert een vast materiaal.

Synthetische rubbers omvatten neopreen en latex. Synthetische rubbers worden gemaakt met behulp van verschillende chemische processen. De toepassing bepaalt welke soorten rubber en oplosmiddel worden gebruikt.

Ontwerp

De eigenschappen en prestaties van het rubbercement worden bepaald door het type en de hoeveelheid ingrediënten. Gewoonlijk worden formuleringen bepaald door het laboratorium en vervolgens aan de productie gegeven.

Het fabricageproces

Het proces om rubbercement te maken is relatief eenvoudig. Nadat het rubber in kleinere stukken is afgebroken, wordt het gemengd met het op hexaan of heptaan gebaseerde oplosmiddel en vervolgens worden containers van verschillende grootte met de vloeistof gevuld. De meeste apparatuur is geautomatiseerd.

Mengen

• 1 Eerst worden de blokken of plakken rubber in kleinere stukken gebroken. Er worden rubbermolens gebruikt, uitgerust met twee grote rollen. Het rubber kan worden verkleind in grote hogesnelheidsmixers die zijn uitgerust met scherpe messen, die het rubber verpulveren tot een grootte die vergelijkbaar is met zaagsel. De oplosmiddelbestanddelen worden gemengd in tanks, variërend van 150 tot 22.700 liter, die zijn uitgerust met peddels. Het rubber wordt langzaam toegevoegd totdat het wordt bevochtigd door het oplosmiddel en wordt gesuspendeerd of opgelost in de oplossing.

Verpakking

• 2 Zodra de oplossing grondig is gemengd, wordt deze in een geautomatiseerde vullijn gevoerd, die elke container vult, afsluit en de dop vastdraait. Rubbercement is verpakt in 4, 8 en 16 oz (118, 237 en 473 ml) flessen of quart (946 ml) en gallon (3,8 1) containers. Omdat het rubbercement brandbaar is, wordt er gebruik gemaakt van explosieveilige apparatuur. De containers worden vervolgens verpakt in kartonnen dozen en goed geëtiketteerd. Voor grotere containers (tankwagens of vaten) wordt de oplossing door zwaartekracht van onderaf in deze containers gepompt.

Kwaliteitscontrole

De grondstoffen worden geleverd volgens de specificaties van de fabrikant. Elke batch wordt gecontroleerd op het gehalte aan vaste stoffen, aangezien kwaliteitsklassen een hoger gehalte bevatten. Het percentage vaste stof wordt verkregen door een monster te wegen, de vloeistof te verdampen en vervolgens de resterende vaste stof te wegen. Na het mengen wordt elke batch ook getest op viscositeit, kleverigheid, warmtebelasting en andere eigenschappen voordat deze wordt verpakt. Er kunnen maximaal 20 verschillende tests worden uitgevoerd. Na het verpakken worden de containers gecontroleerd om er zeker van te zijn dat ze correct zijn geëtiketteerd.

Bijproducten/afval

Door de strakke controles en geautomatiseerde apparatuur ontstaat er geen afval. De vulmachine is geprogrammeerd voor het exacte volume van elke maat container. Al het overgebleven materiaal wordt terug in het proces gerecycled. Rubbercement wordt geleverd met een veiligheidsinformatieblad (MSDS) dat de juiste behandelingsprocedures beschrijft, aangezien de ingrediënten gevaarlijk en ontvlambaar zijn. Het oplosmiddel is een vluchtige organische verbinding en is ook onderworpen aan regelgeving als een gevaarlijke luchtverontreinigende stof onder de Clean Air Act-wijzigingen van 1990. Het U.S. Environmental Protection Agency heeft ook lijmen opgenomen als een van de doelcategorieën die moeten voldoen aan bepaalde Maximum Achievable Technologies (MACT). Een MACT stelt een controleniveau vast dat is ontworpen om de volksgezondheid te beschermen.

De Toekomst

De vraag naar alle lijmen in de Verenigde Staten zal naar verwachting in 2003 meer dan 15 miljard lb (6,8 miljard kg) bedragen, een jaarlijkse groei van 2,6%. Verwacht wordt dat de wereldmarkt in 2003 $ 26,2 miljard zal bereiken, met een samengesteld jaarlijks groeipercentage van 5,3%. Kleefstoffen op basis van oplosmiddelen zullen steeds meer worden vervangen door kleefstoffen op waterbasis, omdat ze milieuvriendelijker zijn.