Kumia on kahta tyyppiä: luonnonkumia ja synteettistä. Luonnonkumi tulee lateksista, trooppisissa kasveissa esiintyvästä maitomaisesta mehusta. Synteettinen kumi on valmistettu öljytuotteista, eikä se ole peräisin kasveista.
Johdanto: mitä ovat silikoni ja luonnonkumi, ja mitkä ovat tärkeimmät erot?
Luonnonkumi, joka on peräisin Hevea brasiliensis -puun lateksista, on ollut tärkein kumin lähde siitä lähtien, kun euroamerikkalaiset tutkimusmatkailijat löysivät sen Etelä-Amerikasta 16-luvulla. Brasilia oli päätoimittaja 1860-luvulle asti, jolloin muut maat (erityisesti Malesia ja Indonesia) aloittivat kumipuiden massatuotannon. Tällä hetkellä luonnonkumi on edelleen tärkeä hyödyke, ja sen arvioitu maailmanlaajuinen tuotanto oli noin 14 miljoonaa tonnia vuonna 2009. Synteettisiä kumeja kehitettiin 1900-luvun alussa vaihtelevalla menestyksellä, ja vasta toisessa maailmansodassa niitä alettiin massatuotannolla korvata. luonnonkumia moniin sovelluksiin. Menestynein synteettinen kumi on poly(cis-1,4-isopreeni) tai polyisopreeni (IR), jonka fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet ovat hyvin samanlaiset kuin luonnonkumilla.
Historia
Ensimmäistä kertaa kumia käyttivät MesoAmerikan alkuperäiskansat. Varhaisimmat arkeologiset todisteet luonnonkumin käytöstä ovat peräisin olmekien kulttuurista, muuten pallojen muodossa. Maya- ja atsteekikulttuurit käyttivät kumia – pallojen valmistuksen lisäksi atsteekit käyttivät kumia maskien, sandaaleiden ja muiden esineiden valmistukseen. Kumin pomppimisominaisuudet olivat tärkeitä mesoamerikkalaisissa pallopeleissä, kuten ulamassa, jota pelasi jopa 2,000 ihmistä. Vuoteen 1700 eaa. mennessä olmekit olivat siirtyneet kumiesineiden valmistamisesta käyttämään niitä kuvitteellisena välineenä kuvien maalaamiseen.
Luonnonkumi on elastomeeri, jota saadaan lateksista. Tämä polymeeri on epätavallinen siinä mielessä, että se koostuu kokonaan (harvinaisia poikkeuksia lukuun ottamatta) cis-1,4-polyisopreenistä, ilman tyydyttymättömyyttä (eli kaksoissidoksia) kahden pääketjun välillä, jotka ovat sitoutuneet vierekkäisiin pääketjun atomeihin. Ketjut on järjestetty yksittäisiin S-konfiguraatioihin (katso kuva), mikä antaa luonnonkumille sen elastisuuden laajalla lämpötila-alueella jäätymispisteestä noin 170 °C:een (340 °F).
tuotanto
Silikonikumi on valmistettu epäorgaanisista tai synteettisistä polymeereistä, kun taas luonnonkumi tulee tiettyjen kasvien latekseista. Kemiallisesti silikonikumi eroaa luonnonkumista, koska silikoniketjuissa on metyyliryhmiä, kun taas luonnonkumin ketjuissa on vain vinyyliryhmiä. Myös silikonikumin kovettumispaikka on erilainen kuin luonnonkumin. Kovettumiskohdat ovat paikkoja pitkin polymeerirunkoa, joissa voi tapahtua silloitus. Silikonikumeissa teknologia käyttää hydrolysoituvia silaaneja kovettumiskohtina, kun taas luonnonkumissa teknologia käyttää rikkiatomeja kovettumiskohteena.
Silikonikumi on epäorgaaninen elastomeeri, joka koostuu piistä ja hapesta. Se tunnetaan myös polysiloksaanina. Toisin kuin luonnonkumi, silikonikumin polymeeriketjuissa ei ole kaksoissidoksia. Tämä tekee siitä vähemmän alttiita hapettumiselle ja hajoamiselle lämmön ja auringonvalon vaikutuksesta. Silikonikumilla on myös korkeampi sulamispiste kuin luonnonkumilla, joten se sopii paremmin korkean lämpötilan sovelluksiin.
Luonnonkumi on orgaaninen elastomeeri, joka koostuu isopreeniyksiköistä. Sen polymeeriketjuissa on kaksoissidoksia, jotka tekevät siitä alttiita hapettumiselle ja hajoamiselle lämmön ja auringonvalon vaikutuksesta. Luonnonkumilla on myös alhaisempi sulamispiste kuin silikonikumilla, mikä tekee siitä vähemmän sopivan korkeissa lämpötiloissa.
Koostumus: mistä kukin näistä kumeista koostuu?
Silikonikumin koostumus
Silikonikumi koostuu polymeereistä, joissa on Si-O-Si-runko. Näiden polymeerien lisäksi silikonikumi sisältää myös lisäaineita, kuten täyteaineita, pigmenttejä ja parantavia aineita. Silikonikumin koostumusta voidaan mukauttaa tiettyjen ominaisuuksien saavuttamiseksi.
Suurin osa kaupallisista silikonikumeista on vulkanoituja, mikä tarkoittaa, että niitä on käsitelty kemikaaleilla tai lämmöllä niiden fysikaalisten ominaisuuksien parantamiseksi. Vulkanointi antaa silikonikumille sen kestävyyden korkeita lämpötiloja vastaan ja tekee siitä yleisesti kestävämmän.
Luonnonkumin koostumus
Luonnonkumi koostuu polymeereistä, joissa on isopreenirunko. Näitä polymeerejä löytyy tiettyjen puiden, erityisesti Hevea brasiliensis -puun, mahlassa. Niiden molekyylirakenne on hiiliatomien ketju, jossa on useita vetyatomeja kiinnittyneenä ketjuihin. Nämä vetyatomit tekevät luonnonkumista elastisen. Samaa prosessia (hydraus) käytetään synteettisten kumien valmistukseen.
Ominaisuudet: mitä fysikaalisia ominaisuuksia niillä on?
On olemassa useita tärkeitä ominaisuuksia, jotka erottavat silikonikumin luonnonkumista. Yksi on sen kestävyys; silikonikumi kestää äärimmäisiä lämpötiloja, UV-valoa ja otsonille altistumista hajoamatta, kun taas luonnonkumi hajoaa ajan myötä näissä olosuhteissa. Lisäksi silikonikumi kestää paljon kemikaaleja paremmin kuin luonnonkumi, joten se on suositeltava valinta sovelluksiin, joissa se voi joutua kosketuksiin kovien kemikaalien tai liuottimien kanssa. Lopuksi silikonikumilla on paljon pienempi tiheys kuin luonnonkumilla, mikä tarkoittaa, että se on kevyempi ja joustavampi. Nämä ominaisuudet tekevät silikonikumista ihanteellisen materiaalin moniin teollisuus- ja kuluttajasovelluksiin.
Silikonikumi on elastomeeri, joka koostuu silikonista – itse polymeeristä – ja sisältää piitä yhdessä hiilen, vedyn ja hapen kanssa. Silikonikumilla on useita etuja, jotka tekevät siitä ihanteellisen käytettäväksi monissa eri sovelluksissa.
Se on erittäin lämmönkestävä, mikä tarkoittaa, että se kestää korkeita lämpötiloja hajoamatta. Tämä tekee siitä täydellisen käytettäväksi sovelluksissa, joissa on riski lämpövaurioista, kuten sisällä silikoni autojen tiivisteet ja tiivisteet.
Silikonikumi kestää myös erinomaisesti kylmiä lämpötiloja. Tämä tekee siitä ihanteellisen käytettäväksi sovelluksissa, joissa on kylmävaurion vaara, kuten elintarvikkeiden säilytysastioissa.
Silikonikumi on myös erittäin kestävää. Se ei hajoa ajan myötä kuten luonnonkumi, mikä tarkoittaa, että sen käyttöikä on paljon pidempi. Tämä tekee siitä täydellisen käytettäväksi sovelluksissa, joissa pitkäaikainen luotettavuus on tärkeää, kuten lääketieteellisissä laitteissa.
Luonnonkumi on elastomeeri, joka uutetaan maidonvalkoisesta nesteestä nimeltä lateksi, jota useat kasvit tuottavat. Sillä on hyvät mekaaniset ominaisuudet, kuten elastisuus, kulutuskestävyys ja vetolujuus, sekä erinomaiset vedenkestävyys ja sähköeristysominaisuudet.
Ympäristövaikutukset: millainen jalanjälki niillä on?
Kaksi pääasiallista kumityyppiä ovat silikoni ja luonnonkumi. Molemmilla on erilaiset ympäristöjalanjäljet.
Luonnonkumi valmistetaan tiettyjen puiden mahlaa, ja se on uusiutuva luonnonvara. Se hajoaa helposti ympäristössä eikä vapauta haitallisia myrkkyjä. Luonnonkumin tuotanto vaatii suuria määriä maata, millä voi olla kielteisiä vaikutuksia ekosysteemeihin.
Silikonikumi on valmistettu synteettisistä materiaaleista, eikä se ole uusiutuva luonnonvara. Se ei hajoa helposti ympäristössä ja voi vapauttaa haitallisia myrkkyjä. Silikonikumin tuotanto ei vaadi suuria maamääriä, mutta synteettiset materiaalit, joista se on valmistettu, voivat olla haitallisia ympäristölle.
Hinta: kuinka paljon ne maksavat?
Kustannukset ovat aina tärkeä tekijä, joka on otettava huomioon valittaessa materiaalia projektiisi. Joten kuinka paljon silikoni ja luonnonkumit maksavat?
Silikonikumi on tyypillisesti kalliimpaa kuin luonnonkumi. Tämä johtuu siitä, että silikonikumilla on parempi lämmönkestävyys ja kemikaalien kestävyys kuin luonnonkumilla. Lisäksi silikonikumi kestää korkeampia lämpötiloja kuin luonnonkumi, joten se on ensisijainen valinta moniin sovelluksiin.
Luonnonkumi sen sijaan on halvempaa kuin silikonikumi. Tämä johtuu siitä, että luonnonkumi ei kestä yhtä paljon lämpöä ja kemikaaleja kuin silikonikumi. Luonnonkumia voidaan kuitenkin käyttää useammissa sovelluksissa kuin silikonikumia sen halvemman hinnan vuoksi.
Johtopäätös: mikä kumi on yleisesti ottaen parempi?
Sekä silikonikumilla että luonnonkumilla on hyvät ja huonot puolensa. Se riippuu todella erityistarpeistasi, kumpi toimii sinulle paremmin. Jos tarvitset materiaalia, joka kestää korkeita lämpötiloja, silikonikumi on oikea tapa. Jos tarvitset materiaalia, joka on joustavampi ja jolla on suurempi vetolujuus, luonnonkumi on parempi valinta. Lopulta paras kumi tarpeisiisi riippuu siitä, mitkä ominaisuudet ovat sinulle tärkeimpiä.
