Gummi arabicum, arabicum elasticum...
av Nils Andersson Forum 1980-12, sida 40-42, 27.08.1980
Gummi arabicum, arabicum elasticum…
I vårt dagliga liv omges vi i allt högre grad av polymera material. Ett av dessa är gummi. Att bildäcken är av gummi vet väl var och en, men att det i en modern personbil finns flera hundra andra gummidetaljer torde för de flesta vara obekant. Vad är då egentlige gummi € Den kanske enklaste definitionen på gummi är, att gummi är ett material som kan töjas till flera gånger sin ursprungliga längd och sedan vid avlastning återgår till sin i stort sett ursprung Polymera material
Gränsdragningen mellan elaster och plaster är synnerligen svår, för att inte tala om gränsen mellan gummi och termoplastiska elaster. För att ge läsarna en något exaktare definition, refererar jag till den svenska auktoriteten TNC 39, Gummiteknisk ordlista från år 1968, som ger följande definitioner ”Elast: högelastiskt material; en provkropp av elast kan sträckas till åtminstone 2 gånger sin ursprungliga längd och återgår vid efterföljande avlastning till nästan ursprunglig längd. ”Gummi: högmolekylärt, vulkbart och efter vulkningen elastiskt material, naturligt eller syntetiskt, med eller utan fyllmedel eller andra beståndsdelar.”
Härmed kan man säga, att gummi är ett material som i sin slutliga form är kemiskt tvärbundet, och därigenom icke-termoplastiskt, och också i det närmaste olösligt i lösningsmedel. Det sista dock med en viss reservation.
Vad plaster beträffar kan man som definition använda den som Svenska Plastföreningen utarbetat, och lyder ”Material som består av eller som karakteristisk beståndsdel innehåller makromolekylära organiska föreningar och som under något bearbetningsstadium är plastiskt formbart till en slutprodukt, som i regel är fast. 40
Fibrer, lim liga form. Denna definition är dock helt otillräcklig i dag. Som jag redan nämnde är gummi en medlem i den stora familjen polymera material. Polymera material kan enklast uppdelas som följer:
Termoplastiska elaster
I dag talar man ganska allmänt om termoplastiskt gummi och avser då termoplastiska elaster. Detta är enligt min mening helt felaktigt, och står i strid med den ovan givna gummidefinitionen, dessutom är det enbart ägnat att öka begreppsförvirrigngen och göra eventuella gränsdragningar alltmer besvärliga, Att märka är, att ett flertal mjukgjorda PVC-material och eventuellt också vissa LD-polyetenmateria klarar definitionen för termoplastiska elaster.
Vulkning vändpunkt
Gummit har varit känt under många århundraden, men förblev mer eller mindre en kuriositet ända tills Goodyear år 1839, närmast av en slump, upptäckte vulkningen. Utan denna upptäckt skulle gummiindustrin aldrig ha kunnat utvecklas till vad den i dag är.
Till en början var den enda råvarukällan de vildväxande gummiträden, Hevea brasiliensis, i Sydamerika, huvudsakligen i områdena kring Amazonfloden. Då konsumtionen stadigt ökade under senare hälften av 1800talet stod det ganska snabbt klart, att vildgummiförsörjningen skulle komma att bli otillräcklig. Under synnerligen färgrika omständigheter, som inte sak nade dramatik, överfördes frön från gummiträd i Sydamerika till de engelska kolonierna i Sydostasien, och år 1913 var redan odlingen av plantagegummi större än vildgummi. I dag är vildgummit fullständigt betydelselöst för naturgummiproduktionen.
Förutom Hevea brasiliensis finns det ett otal växter ur vilka man kan utvinna gummi, men de har alla det gemensamt, att gummihalten är för låg för att göra användningen av dem ekonomisk. Gummipolymeren polyisopren är ett kolväte, liksom vår viktigaste energikälla, råoljan, varför tanken om att utveckla dylika kolväteförande energiskogar inte verkar alltför verklighetsfrämmande.
Utvecklingen av det pneumatiska däcket, som uppfanns av Dunlop, och utvecklingen av bilindustrin (som i och med det pneumatiska däcket var möjlig) vid sekelskiftet gjorde gummit till ett mycket viktigt råmaterial, framför allt till ett råmaterial av stor strategisk betydelse. Beroende av ett råmaterial som endast fanns i Sydostasien och sålunda strategiskt var mycket sårbart, gjorde att man i Europa började undersöka möjligheterna att framställa detta material på syntetisk väg. Det första industriella framställningen av syntetiskt gummi skedde under första världskriget i Tyskland. Materialet kallades för metylgummi och var av synnerligen dålig kvalitet, med den påföljd att tillverkningen nedlades efter kriget.
Syntetiskt gummi
Försöken att utveckla ett syntetiskt gummi intensifierades dock omedelbart, närmast kanske som en följd av den kapprustning som igångkördes. Som en första produkt erhöll man det sk buna-gummit som fick sitt namn efter monomeren butadien och katalysatorn natrium. Dess egenskaper var inte jämförbara med naturgummits, men dock acceptabla. Däremot var bearbetningsegenskaperna mycket dåliga. Så småningom lärde man sig också sampolymerisation, d v s att polymerisera butadien tillsammans med en annan monomer. De första monomerer man lyckades med var styren och akrylnitril. De produkter man erhöll var Buna S och Buna N, den senare med den instressanta
FORUM 12/80
Till Finland importeras år 1979 råkautschuk för 42,5 Mmk (1978: 29,1 Mmk). Volymmässigt var importen 1979 uppe i 8090 ton mot 6990 ton 1978.
(Foto ur Syntetischer Kautschuk.)
Modell av en naturgummiolekylked (cis-1,4lyisopren), med kemisk edelmolekyivikten är 0 000—560 006, medan en enda molekylked k få av upp till 15 000 yler. (Foto: Mala
FORUM 12/8 egenskapen, att den var beständig mot mineraloljor.
Under andra världskriget, då alla förbindelser till naturgummiplantagerna var avbrutna, blev andra stormakter, såsom USA och Sovjetunionen, tvingade att börja tillverka syntetgummi. I USA utvecklades en med den tyska likartad styren-butadiengummityp som betecknades GR-S (Government Rubber Styrene).
Efter det har utvecklingen gått framåt med stormsteg. På 1950-talet kom desk stereospecifika katalysatorerna, som gav möjligheter att framställa polymerer med molekyler i önskade tredimensionella mönster. Strukturen betecknas stereospecifik och har en synnerligen hög symmetri. De första gummityper som utvecklades med tillhjälp av dessa katalysalorer var butadiengummit och isoprengummit. Isoprengummi är en kopia av naturgummi. Efter det har sedan gummityper med de mest varierande egenskaper framställts.
I dag är produktionen av naturgummi i det närmaste 4 000 miljoner ton årligen. Det viktigaste producentlandet är Malaysia, som svarar för ca 43 procent av världsproduktionen. Sedan följer Indonesien med ca 25 procent, Thailand med ca 13 procent, Sri Lank med ca 4 procent, Indien knappa 4 procent, Liberia med 2,2 procent, Nigeria med 1,5 procent, Vietnam med 0,9 procent av världsproduktinen os v. Den årliga totala produktionsökningen har under de senaste åren varit drygt 3 procent årligen.
Produktionen av syntetiskt gummi överskred senaste år 9 000 miljoner tons gränsen och torde i år öka med ca 1,5 procent. De största producentländerna är USA (2 550 miljoner ton per år), Sovjetunionen (2 070 miljoner ton per år), Japan (1 050 miljoner ton per år), Frankrike.(500 miljoner ton per år) och Förbundsrepubliken Tyskland (413 miljoner ton per år).
Däcken dominerar Uppskattningsvis fördelar sig gummianvändningen enligt följande: $ däck och innerslangar 60 Ö industrigummi (formartklar, strängsprutat gods, slangar remmar mm) 20 9 skodon 5” 9 latexartiklar 4 9 hårdgummi 1” € kabel 14 e lim 12 € zgolvprodukter 1 2 Ö övriga 7
Bilindustrin använder i dag drygt två tredjedelar av den totala gummiproduktionen.
Råvaran för syntetiskt gummi erhålls från den petrokemiska industrin vars basmaterial är råolja. Oljekrisen som överraskade världen år 1974 har gjort att mången frågar sig hur framtiden ser ut för gummi och plast (plasten får också sin råvara från den petrokemiska industrin). Personligen tror jag inte, att den förutspådda oljebristen kommer att inverka menligt på polymerframställningen. Att märka är, alt endast ca 3 procent av den totala råoljeförbrukningen går till dessa ändamål. En utökning av petrokemin kan därför inte enligt min mening nämnvärt förändra energisituationen i världen.
De politiska oroligheterna framför allt i Mellanöstern kan förstås ställa till med vissa svårigheter. Det finns ju dock också en möjlighet i den syntetiska oljan, som tillverkas ur kol och väte, liksom i den olja som utvinns ur skiffer och oljesand. Också toven kan tänkas stå som basmaterial för polymerframställning.
Unikt material
Det framförs ofta att plasten håller på att tränga ut gummit. Dylika tankegångar är jag inte beredd att understöda. Gummit är ett mycket unikt mate rial med sina högelastiska egenskaper. vänd 41
Det finns helt enkelt områden där gummit inte kan ersättas av annat material. Detta är faktiskt förhållandet inom huvudparten av gummits viktigaste användningsområden. Som en gardering kan man förstås säga: tillsvidare. Golvbeläggningsmaterial och vissa tekniska produkter har faktiskt ersatts med plast, men dessa produkters betydelse inom gummisektorn är synnerligen liten.
Däremot kan man väl med fog säga, att plasten på ett otal områden tränger undan metall, trä oa material. Se till exempel på = bil- och - möbelindustrin. Fördelen med plasterna är, att egenskaperna hos dem kan varieras inom en synnerligen vid sektor, och i det närmaste ”skräddarsys” för olika tillämpningar. Därmed kan man också med säkerhet säga, trots att det skett en viss stagnering i plastproduktionen, att plasten har en framtid. Den snabba utvecklingen kräver dock ökade kunskaper hos konstruktörerna om egenskaperna hos plast. En tröskel som inte torde vara alltför hög.
Gummibranschen hotad?
I medlet och också i slutet av 1970talet var man inom gummiindustrin rätt bekymrad för framtiden. Att gummiindustrin befann sig i en vågdal råder det ingen tvekan om, men den har åtminstone tillsvidare visat sig vara övergående.
Gummiindustrin har alltid krävt mycket höga investeringar, vilket antagligen gjorde, att företagen satsade på en mycket bred sektor. Under senaste år har man dock kunnat skönja en alldeles tydlig tendens till specialisering. Den utan tvekan starkaste faktorn då det gäller svårigheterna för gummiindustrin är den stora nedgången på däcksidan. De nya stålradialdäcken med sin enormt mycket längre livslängd kombinerat med hastighetsbegränsningar har varit den bidragande orsaken. Som motvikt däremot har utvecklingen på industrigummisidan varit snabb.
Betungande för gummiindustrin är de relativt höga lönekostnaderna, I och med att arbetet i hög grad ännu är handarbete, samt en jämförelsevis hög frånvaro. I Sverige ledde detta till att Firestone beslöt upphöra med sin verksamhet i landet.
Som jag nämnde om plast är det också då det gäller gummi viktigt, att den allmänna kunskapen om materialet ökar. Gummi är ett unikt material, men endast vidgade kunskaper om dess egenskaper ger möjligheter till en utvidgning av dess användning. Det finns och kommer alltid att finnas behov för nya gummityper och också områden som står öppna för nya gumminmaterial. Nils Andersso av Desmocast en ny polyuretanisomer.
Däck av polyureta € På plastmässan i Dösseldorf senaste höst presenterade Bayer prototypen för ett traktordäck av Desmocast, en ny typ av polyuretanelastomer. Däcket var tillverkat med reaktionsgjulmetoden i en arbetsfas.
Bayers forskningsarbete tar sikte på att utveckla en polyuretanplast, som till sina egenskaper skulle motsvara gummit, det traditionella däckmaterialet. En av de viktigaste fördelarna med gjutna polyuretandäck är den enkla tillverkningstekniken. Gjutningen kan ske automatiskt. De flytande komponenterna i Desmocast blandar sig lätt med varandra, och reaktionsblandningen tränger in i stödvävnaden och [ixerar den stadigt i ett elastomerlager. Då Desmocast härdnat motstår materialet åverkan med vassa föremål, slitage och nötning, vilket betyder lång livscykel för däcket.
Polyuretandäckets stomme och slityta är av samma material, hårdhetsgraden är densamma. Då det gäller personbilsdäck måste stommens och slitytans hårdhetsvärden vara olika, dessutom används stödvävnader och annan ”armering”. På Bayer berättar man, att polyuretan kanske kan visa sig lämpligt som material för slitytan också på personbilsdäck.
Men -—- tills vidare utgör priset ett kanske större problem än de rent tekniska. Polyuretan är fortfarande dyrare än gummi.
På bilden traktordäck av Desmocast.
Ragnhild Artimo OO
Gummiiteknisk förening bilda e Finland har äntligen fått en egen gummiteknisk förening enligt bl a svensk modell. Suomen Kumitekninen Yhdistys — Finlands Gummitekniska Förening höll i april sitt konstituerande möte 1 Nokia, men föreningens hemort är Helsingfors. Ordförande är DI Lennart Doepel och sekreterare DE Lars Thodén (tel 90-176 631/290). Föreningen som är en personförening räknar idag ett fyrtiotal medlemmar, men potentialen är givetvis betydligt större.
— Finlands Gummitekniska Förening är öppen för alla med intresse för gummiteknik, inte endast för fackmän, säger sekreteraren Lars Thodén. — Vi räknar med en ganska stor uppslutning både inom tillverkande och importerande företag och inom högskolesektorn.
Principbeslut om föreningens grundande fattades redan hösten 1979, varvid de drivande krafterna var direktör Pekka Unkila vid Nokia Gummiindustrin, VH Eric Alenius vid branschens takorgan Gummiindustriföreningen rf, och nuvarande ordföranden, Lennart Doepel. Be 4 hovet av en egen nationell gummiteknisk förening hade länge varit känt — många finländska gummiingenjörer har faktiskt varit medlemmar i Sveriges redan trettioåriga förening. I Norge har en motsvarande förening verkat sedan 1953, och i Danmark sedan 1969.
Föreningens uppgift är att befrämja den vetenskapliga och industriella utvecklingen inom gummitekniken, och fungera som förbindelselänk mellan representanter för olika branscher, råvaruproducenter, konstruktörer, tillverkare och konsumenter av pgummiartiklar. Verksamheten kommer att inkludera möten, föredrag och arrangerandet av kurser.
– En av föreningens största aktuella utmaningar är anordnandet av den internationella gummikonferensen Scandinavian Rubber Conference -81 på Finlandia-huset i Helsingfors i maj nästa år, säger ordförande Lennart Doepel. — Til den väntas cirka 300 deltagare.
FORUM 12/80