header bouwen

 


 maak van deze website uw startpagina !

WorldwideBase
Alle wwbase pagina's

 

Rubber

 
   
 













Rubber (v. Eng. to rub = wrijven [wegens het gebruik als vlakgom]) of verouderd: caoutchouc (Fr.), een elastisch polymeer materiaal (zie elastomeer) dat verkregen wordt uit latex, een uit bepaalde planten verkregen melksap. Natuurrubber is voor een deel vervangen door rubber van synthetische herkomst (zie synthetische rubber). Vanwege de bijzondere eigenschappen van natuurrubber wordt het vaak toegevoegd aan synthetische rubber.

1. Geschiedenis

Rubber was van groot belang bij de Azteken en de Maya. Rubber symboliseerde bloed of levenskracht, werd voor ballen, poppen en voor schilderingen op bastpapier gebruikt en speelde een rol bij mensenoffers. Het balspel was van ceremonieel en sociaal belang. Rubberballen werden daarnaast op grote schaal als betaalmiddel gebruikt. De eerste tekening van een rubberleverende boom stamt uit 1570: de Mexicaanse rubberboom (Castilloa elastica). Waarschijnlijk heeft Columbus op zijn tweede reis (1493–1496) op Haïti als eerste Europeaan rubber gezien: de oorspronkelijke bewoners speelden met rubberballen.

De oorspronkelijke bewoners van Zuid- en Midden-Amerika gebruikten rubberlatex uit Hevea brasiliensis voor de vervaardiging van flessen, schoenen en ook voor het waterdicht maken van boten en kledingstukken. Deze bomen werden door hen Hhévé genoemd. Het daaruit door wegsnijden van de bast verkregen melkachtige sap (latex) werd met Ca-o-chu (= wenend hout) aangeduid, waarvan het woord caoutchouc is afgeleid. Indrogen van deze latex levert monsters rubber op. De eerste wetenschappelijke mededelingen over rubber zijn afkomstig van Charles Marie de la Condamine, die in 1745 uit Zuid-Amerika een beschrijving van rubberwinning zond aan de Parijse Academie van Wetenschappen.

De eigenlijke rubberindustrie ontstond eerst nadat de Engelsman Thomas Hancock (na 1820) een methode uitvond om rubber te plasticeren met zijn ‘pickle’, de voorloper van de plasticeerwalsen. De Schot Charles Macintosh verkreeg in 1823 een aantal patenten voor rubber-oplosmiddelen en voor waterdichte kleding met rubber als binnenlaag voor textiel. Een bezwaar was dat de aangebrachte rubberlaag in de warmte kleverig en in de koude stijf werd. Door bij het plasticeren vulstoffen in te mengen, werd het mogelijk de eigenschappen van rubber te variëren. De Amerikaan Charles Goodyear deed in 1839 (en in dezelfde tijd ook Thomas Hancock) de uitvinding van het vulkaniseren; hierbij wordt de rubber elastischer onder invloed van toegevoegde zwavel. De uitvinding van de luchtband door John Boyd Dunlop in 1888 veroorzaakte een vooral na 1900 snel toenemende vraag.

Het monopolie van de rubberproductie werd door Brazilië (met de deelstaat Pará als centrum) in de 19de eeuw goed bewaard. In 1876 werden echter door Henry Wickham (met toestemming van Braziliaanse autoriteiten) 70!000 zaden van Hevea brasiliensis uit het gebied van Rio Tapajós, een zijtak van de Amazonerivier in Brazilië, naar Kew Gardens (Groot-Brittannië) gebracht, alwaar 2000 zaden tot ontkieming kwamen, die als zaailingen naar Sri Lanka (Ceylon) en Malakka werden vervoerd en daar de stamplanten werden van de gehele plantagerubberindustrie in Oost-Azië. In 1914 hadden de nieuwe productiegebieden (75!000 ton) het oude productiegebied Brazilië (max. 42!000 ton in 1912) reeds ruimschoots overtroffen.

Behalve de plantages (estates) ontwikkelden zich in Zuidoost-Azië na de hoge rubberprijzen van 1909–1912 nog vele kleine rubberaanplantingen (small holders), die de bevolkingsrubber leveren.

Toen natuurrubber in de Tweede Wereldoorlog wegens de snelle bezetting van Zuidoost-Azië door Japan niet meer aan de Verenigde Staten kon worden geleverd, was men gedwongen op korte termijn grote hoeveelheden synthetische rubber te maken. Na de oorlog nam de productie van natuurrubber snel weer toe, maar als gevolg van de hogere prijs van natuurrubber in 1951 en de toenemende vraag naar rubber werd meer en meer synthetische rubber gemaakt. In 1960 overtrof deze productie die van natuurrubber. Daarna is het aandeel van synthetische rubber verder gestegen.

In de jaren zeventig werd de wereldmarkt voor rubber in belangrijke mate beïnvloed door de sterke opleving in het automobielgebruik, waardoor de vraag naar rubber voor autobanden aanzienlijk toenam. Rubber werd na katoen de belangrijkste agrarische grondstof op de wereldmarkt. Sinds de jaren tachtig veroorzaakt de aids-problematiek een toenemende vraag naar rubber voor condooms. In 1980 kwam van de UNCTAD de Internationale Natuurrubber Overeenkomst (INO) tot stand, waarbij tot de aanleg van een buffervoorraad werd besloten die o.a. tot doel heeft de prijzen te stabiliseren. De Tweede INO, met verbeterde prijsregelingen, is op 31 dec. 1989 ingegaan voor de duur van vijf jaar.

2. Herkomst van de natuurrubber

Van de rubberleverende gewassen is het geslacht Hevea (Wolfsmelkfamilie) het belangrijkste. Binnen dit geslacht is Hevea brasiliensis de belangrijkste rubberproducent. De plant is een eenslachtige, eenhuizige kruisbestuiver, die uitgroeit tot een 20 tot 30 m hoge boom. In de vaten van de bast bevindt zich het melksap, de latex, die bij aansnijden van de bast uit de vaten stroomt.

Naast de Pará-rubber, oorspronkelijk verkregen uit de in het wild voorkomende bomen van de Hevea brasiliensis in de deelstaat Pará, Brazilië, werd door de sterk gestegen rubberprijzen rond 1900 ook gezocht naar andere plantaardige producenten van rubber in de wereld. Hierdoor kwamen als non-Hevea's op de markt:

Maniçobarubber of Ceara-rubber gewonnen uit soorten van het geslacht Manihot, M. glaziovii (Wolfsmelkfamilie), uit de Braziliaanse deelstaat Ceará;

Castilloa-rubber (meest uit Brazilië) wordt gewonnen uit Castilloa elastica (Moerbeifamilie);

India-rubber (meest uit India), gewonnen uit Ficus elastica (Moerbeifamilie);

Guayule-rubber (Centraal-Amerika, meest Mexico), gewonnen uit de guayule (Parthenium argentatum; Composietenfamilie);

Koksagyz-rubber (Centraal-Azië), gewonnen uit Taraxacum scariosum (Composietenfamilie).

Sommige van deze rubbersoorten speelden tijdens de Tweede Wereldoorlog een rol ter vervanging van de Hevea-rubber, maar worden heden ten dage nauwelijks meer gewonnen. Voor de guayule, een woestijnplant uit Mexico en Texas, bestaat hernieuwde belangstelling.

3. Teelt

De Hevea-cultuur bevindt zich in de gebieden in Zuidoost-Azië tussen 20° N.Br. en 20° Z.Br., bij voorkeur op 50 tot 200 m hoogte boven zee, bij een temperatuur tussen 24 en 35 °C, met een jaarlijkse regenval tussen 2000 en 5000 mm, regelmatig over het jaar verdeeld. Hevea ontwikkelt zich het best op gedraineerde gronden met een goede structuur en een homogeen profiel. De bomen worden vermeerderd door oculeren. De jonge bomen zijn ongeveer vijf jaar na het oculeren voor het eerst tapbaar.

In Maleisië en Indonesië heeft de bevolkingsrubberlandbouw een hoge vlucht genomen. In Indonesië is ongeveer 85% van het met rubberbomen beplante areaal in handen van de kleinlandbouwers.

In het Amazonegebied was de plantageproductie rond 1930 mislukt door het voorkomen van de Zuid-Amerikaanse bladziekte (Microcyclus ulei, vroeger Dotidella ulei), die dicht opeengeplante Hevea brasiliensis-bomen volledig kan vernietigen. In het wild komen H. brasiliensis-bomen in een dichtheid van ongeveer één per ha voor en zijn daardoor tegen bladziekte-infecties beschermd. Het grote geluk voor Zuidoost-Azië is dat het nimmer geïnfecteerd geraakt is door deze bladziekte. De permanente controle hierop is dan ook zeer zwaar.

Dat Brazilië nu toch rubberplantages kent, is te danken aan kruising van de gevoelige, hoogproducerende H. brasiliensis met de voor de bladziekte ongevoelige, maar laagproducerende andere Hevea-soorten. Door talloze terugkruisingen zijn hiermee wel al redelijke producties behaald.

Bij de kap van rubberbomen ontstaat het rubberhout als bijproduct.

4. Latexwinning

Bij de winning van latex uit H. brasiliensis snijdt men de in de bast verlopende melksapvaten aan. Deze vaten verlopen in een hoek op de verticale as vanaf linksonder naar rechtsboven. Wil men een maximale melksapproductie krijgen, dan moeten de vaten van linksboven naar rechtsonder worden doorgesneden onder een hoek van ca. 30°. Beginnend op manshoogte, op ca. 1,5 m boven de grond, wordt met een speciaal tapmesje een reepje bast weggesneden, zonder het cambium, van waaruit de boom naar binnen en naar buiten groeit, te raken. Het melksap, dat uit de opengesneden vaten naar buiten wordt geperst, vloeit langs het schuine tapvlak naar beneden en wordt in een bakje opgevangen.

In het Amazonegebied wordt soms nog de vroeger veelvuldig toegepaste, funeste visgraattap uitgevoerd, waarbij in twee loodrecht op elkaar staande diagonale inkervingen repen bast uit de boom worden gehakt, vaak met blijvende beschadiging van het cambium.

In Maleisië, Thailand en Indonesië, de belangrijkste rubberleveranciers, wordt meer en meer de opwaartse tapmethode toegepast bij oudere bomen met een slecht herstelde bast. Door nog niet eerder getapte bast boven het oorspronkelijke tapvlak aan te snijden met een speciaal aangepast tapmes aan een stok, kan een boom 8–10 jaar langer worden getapt. De opbrengst per boom wordt dan tot meer dan 50% verhoogd. De tapsnede wordt in een halve of kwart spiraal onder een hoek van 45° gemaakt, met daarbij de toevoeging van de stimulerende stof ethaphon, die de stolling van het melksap tegengaat. De opbrengsten van rubberondernemingen lagen in de jaren tachtig op 2000 kg/ha en die van de bevolkingsrubberlandbouw op ruim 1100 kg/ha. Herplante arealen met nieuw kloonmateriaal zullen veel hogere opbrengsten opleveren. Door ervaren tappers uitsluitend te laten tappen en de latex door anderen te laten ophalen, kan de productie van tappers worden verhoogd van 500 à 600 tot 1000 à 1200 bomen per dag.

Bij andere rubberleverende soorten bestaan geen doorlopende vaten. De Castilloa-boom heeft in de bast buisjes, gevuld met latex. Vier tot vijf keer per jaar worden bastrepen verwijderd om zoveel mogelijk buisjes te laten vloeien. Bastherstel gaat langzaam. De Ficus-soorten hebben eveneens latex in buisjes. De guayule, een sterk vertakte struik, heeft latex in cellen door de gehele plant. Voor de latexwinning moet de gehele plant worden geoogst, waarna de latex wordt geëxtraheerd.

5. Bereiding

De natuurlatex die door aansnijden van de bast van Hevea brasiliensis is gewonnen, kan men beschouwen als een suspensie van rubberbolletjes in een waterig serum. De rubberbolletjes hebben een grootte tot ca. 2 à 3 µm, maar men treft een zeer groot aantal bolletjes van kleinere afmeting aan.

Verscheidene ondernemingsfabrieken verwerken de latex tot geconcentreerde latex met een rubbergehalte van 60 tot 65% en voeren deze in bulk of drums uit als grondstof voor kleefstoffen en de natte rubberindustrie.

Er zijn drie gangbare soorten grondstof die uit de latex worden gewonnen en in de droge rubberindustrie worden gebruikt, nl. crêpe-, sheet- en crumbrubber. Voor de bereiding van deze soorten op de ondernemingen moet men de latex zeven, verdunnen en coaguleren, hetgeen in hoofdzaak geschiedt met mierenzuur of mengsels van mierezuur en azijnzuur, en daarna drogen.

Bij de moderne bereidingswijzen tot crumb- of blokrubber wordt het coagulum gegranuleerd of onder toevoeging van een weinig ricinusolie in kruimelvorm omgezet (Heveacrumb-proces), waardoor men sneller kan drogen bij ca. 100 °C. Tijdens het drogen gaat de granulaat- resp. kruimelvorm weer verloren en de droge rubber wordt tot balen van ca. 33 kg geperst, welke worden verscheept.

De sheets, lichte crêpes en blokrubbers worden direct uit latex door een gerichte coagulatie verkregen ( ‘latex-rubbers’). Een gedeelte van de uitgevloeide latex wordt niet als zodanig geoogst, maar coaguleert spontaan in de cups of op de bast. Hieruit werden traditioneel de bruine crêpes en blankets bereid, maar thans wordt dit uitgangsmateriaal overwegend tot lagere kwaliteiten blokrubber verwerkt (field grades). Deze field grades zijn voor een groot deel afkomstig van de bevolkingsrubbercultuur. De verwerking ervan tot blokrubber geschiedt in daarvoor met overheidssteun opgerichte fabrieken of door de vroegere zgn. remillingsbedrijven. De kleine bedrijfjes produceren ook verschillende kwaliteiten sheetrubber, welke soms een nadere bewerking behoeven alvorens ze kunnen worden aangeboden op de wereldmarkt.

6. Chemische samenstelling

Natuurrubber bevat ca. 6–8% niet-rubberbestanddelen, zoals vocht, in aceton oplosbare bestanddelen, eiwitten, as en waterextract. De rest (92–94%) bestaat uit rubberkoolwaterstof, die uit een groot aantal moleculen isopreen is opgebouwd. Deze rubberkoolwaterstof is dus een polyisopreen (C5H8)n.

Twee eigenschappen van deze rubberkoolwaterstof zijn van zeer groot belang en bepalen haar technische betekenis:

a. de regelmatige bouw; de rubbermoleculen bevatten geen zijketens, maar bestaan uit lange ketens van uitsluitend cis-1–4-polyisopreen; deze stereospecificiteit is er de oorzaak van dat natuurrubber betrekkelijk makkelijk kristalliseert en deze eigenschap draagt in belangrijke mate bij tot enige unieke eigenschappen, zoals de hoge ‘greenstrength’ van de ongevulkaniseerde mengsels en de goede mechanische eigenschappen van het vulkanisaat;

b. de zeer grote beweeglijkheid; deze (micro-brownbeweging) is oorzaak van de uiterst belangrijke eigenschap, de elasticiteit, en ook van de tamelijk grote gasdoorlatendheid, een minder aangename eigenschap van natuurrubber.

Het rubberkoolwaterstofmolecule is een zeer lang draadmolecule. De relatieve molecuulmassa bedraagt 200!000 tot 1!000!000. De moleculen vormen als het ware losse kluwens, die in oplossing aanleiding geven tot een hoge viscositeit.

7. De droge rubberfabricage

Deze houdt zich bezig met de vervaardiging van rubberartikelen uit natuurrubber of synthetische rubbers van de meest uiteenlopende samenstelling en eigenschappen, bestemd voor talloze toepassingen, waaronder de reeds lang bekende slangen, sluitringen en dragers voor trillingsvermindering bij rails en bruggen. Van recenter datum is de toepassing van rubberen dragers voor gebouwen in aardbevingsgevoelige gebieden (Californië, Japan).

In principe onderscheidt men bij de droge rubberfabricage de volgende vier stadia: 1. het plasticeren; 2. het mengen; 3. de tijdelijke vormgeving; 4. het vulkanisatieproces, dat de permanente vormgeving bewerkt.

Bij het plasticeren in ‘internal mixers’ of op mengwalsen worden de rubbermoleculen onder invloed van mechanische krachten, de temperatuur en de zuurstof uit de lucht afgebroken tot kleinere moleculen. De plasticiteit van de rubber neemt als gevolg van deze bewerking sterk toe.

Na het plasticeren van de rubber volgt het mengen. De stoffen die in de rubber worden gemengd, zijn de volgende: 1. zwavel voor het vulkaniseren; 2. versnellers van het vulkanisatieproces, waarvoor men tegenwoordig vrijwel uitsluitend organische verbindingen gebruikt; 3. activatoren, zoals zinkoxide en stearinezuur, die de versnellerwerking activeren; 4. vulstoffen, die meestal bepalend zijn voor prijs en eigenschappen; men kan deze stoffen verdelen in goedkope vulstoffen, zoals calciumcarbonaat, bariumsulfaat en klei, en versterkende vulstoffen (reinforcing compounding ingredients), waartoe de uitgebreide klasse van de roetsoorten, voorts zinkoxide, silica en magnesiumcarbonaat behoren; 5. weekmakers, veelal minerale oliën, stearinezuur, vetzuren, wassen e.d., die dienen om de toevoeging van grote hoeveelheden vulstoffen te vergemakkelijken en de dispersie van de vulstoffen te verbeteren; 6. antioxidanten, een klasse van organische verbindingen die worden toegevoegd met de bedoeling de duurzaamheid van het vulkanisaat te verhogen. Soms worden ook kleurstoffen of odoranten toegevoegd.

De volgorde van het inmengen is een andere dan die hier is gegeven. Het laatst wordt gewoonlijk zwavel ingemengd om te voorkomen dat het rubbermengsel reeds begint vóór te vulkaniseren op de walsen.

De belangrijkste algemene methoden van tijdelijke vormgeving zijn het kalanderen en het spuiten. Bij het kalanderen wordt gebruik gemaakt van kalanders. Deze worden gebruikt: a. om gladde vellen van gelijkmatige dikte van het mengsel te trekken; b. als een van de methoden om weefsel met een dunne laag rubber te bekleden (frictioneerkalander). Het spuiten geschiedt met een spuitmachine. Het mengsel wordt naar de kop van de machine voortbewogen en daar door een opening geperst. Bevat de opening een kern, dan verkrijgt men een holle slang.

Door middel van de vulkanisatie wordt de tijdelijke vorm een permanente. De vulkanisatie vindt plaats om goede elastische eigenschappen te verkrijgen.

8. De natte rubberfabricage

Deze komt in principe neer op fabricage direct uit de latex, waaraan men alle gewenste hulpstoffen, zoals zwavel, versnellers, activatoren, vulstoffen, kleurstoffen, weekmakers e.d., toevoegt. Dit mengsel wordt gebruikt voor de tijdelijke vormgeving, welke kan plaatsvinden door dompelen (dompelartikelen), door spuiten en opvangen in een coagulatiebad (elastiekdraad) of door gelering (schuimrubber). Daarna vindt de droging plaats, waarbij het voorwerp meestal vrij in de lucht wordt verwarmd.

Dompelartikelen zijn o.a. handschoenen, condooms, hygiënische en medische artikelen, speelgoedartikelen en ballons. Gewoonlijk worden de vormen eerst gedompeld in een bad van coagulanten, vervolgens gedroogd en daarna in het latexmengsel gedompeld. Ten gevolge van de coagulatie op de vorm ontstaat een voldoende dikke laag. Na het ophalen van de vormen worden deze gedroogd, wordt de rubberhuid gevulkaniseerd in hete lucht, waarbij de tijdelijke vorm definitief wordt, en vervolgens van de vorm verwijderd.

De fabricage van schuimrubber (gebruikt voor o.a. matrassen; deze bestaan deels uit natuurrubber, deels uit synthetische rubber) langs de natte weg geschiedt via verschillende procédés, waarbij aan de latex worden toegevoegd: zwavel, vulkanisatieversneller, zinkoxide als activator, dispergator en eventuele vulstoffen, alles in de vorm van zeer fijne suspensies, die zijn verkregen in kogelmolens. In een klutsmachine wordt lucht ingebracht tot het gewenste volume is bereikt en wordt een geleringsmiddel toegevoegd. Met deze massa worden de vormen gevuld; na enige tijd bij normale temperatuur treedt volledige gelering op. De massa wordt nu gevulkaniseerd in kokend water, uit de vorm gehaald en vervolgens uitgewassen en van water bevrijd, hetzij door centrifugeren, hetzij door persen tussen walsen, en ten slotte gedroogd.

 
 
   

Nieuwe pagina 1

© copyright WorldwideBase 2005-2009