لاستیک طبیعی

تاریخچه

کریستف کلمب دریافت که بومیان آمریکا با توپهای لاستیکی بازی می‌کنند. اشیای لاستیکی نیز از چاه مقدس مایا در یوکاتان بدست آمده بود. لاستیک، تا جایی که می‌دانیم محصول سرزمین آمریکا است ولی تنها از طریق انتقال آن به خاور دور و کشت در آنجا به این حد توسعه یافته‌است. نام Rubber به معنی پاک کن را پریستلی کاشف اکسیژن عنوان کرد. وی اولین کسی بود که قابلیت لاستیک در پاک کردن اثر مواد را مشاهده کرد. مواد لاستیکی تنها نتیجه تلاش در جهت تفلیحی و حفظ موادی چون افتیون، بوتادی‌ان و ایزوپرن بودند که ازتقطیر تخریبی لاستیک طبیعی بدست می‌آمدند، بدین ترتیب راه تولید لاستیک سنتزی گشوده شد.
با آغاز جنگ جهانی اول، انواع نامرغوب لاستیک از دی متیل بوتادی‌ان در آلمان و روسیه تولید شد. گودییر با کشف پخت لاستیک توسط گوگرد در سال ۱۸۳۹ به شهرت رسید. این کشف مشکل چسبندگی طبیعی لاستیک را حل کرد و آن را به صورت تجاری درآورد. بیشترین تغییرات به لحاظ تاریخی نتیجه محدودیت واردات لاستیک طبیعی به آمریکا بر اثر تهاجم نیروهای ژاپنی در سال ۱۹۴۱ بوده‌است. این حرکت سبب پژوهش و ساخت انواع لاستیک‌های سنتزی طی سالهای بعد شد.

منابع لاستیک طبیعی (کائوچو)

گیاهان بیشماری از جمله قاصدک، گوایل، گل روبینه و توت آمریکایی به عنوان منبع لاستیک پیشنهاد شده بودند؛ ولی هیچ‌یک توفیق درخت شیرآبه ساز هوآبرزیلینسیس و همچنین صمغ درخت ساپوریلا و درخت بالاتا را نداشته‌است. لاستیک طبیعی عمدتاً در کشتزارهای مالزی، اندونزی، لیبریا و همساگیانثی تولید شد، احتمالاً به این علت که آن‌ها مشکل بیماری‌های قارچی و حشرات را که کشتزارهای بومی در آمریکا را تهدید می‌کرد نداشتند. حدود ۷ سال زمان لازم است تا این درختان به سن باروری برسند و پس از آن به مدت چند سال بار می‌دهند. بهره باردهی در طول جنگ دوم افزایش یافت و در حال حاضر از کشف انواع اصلاح شده درخت، بهره‌ای بیش از ۳۰۰۰ کیلوگرم در هکتار (در سال) بدست می‌آید.

ساختار لاستیک طبیعی

لاستیک طبیعی یا کائوچو، سیس-۱٬۴- پلی ایزوپرن است و مولکولهای آن بر اثر کشش، بلوری می‌شوند، بدین ترتیب شکل مطلوبی از تقویت حاصل می‌شود. به عنوان پیش نیاز ساختاری، مولکولهای لاستیکهای طبیعی و سنتزی باید طویل باشند. خاصیت مشخصه کشیدگی برگشت‌پذیر به دلیل ترتیب اتفاقی و کلافی زنجیرهای بلند بسپاری است. بر اثر کشش، زنجیرها بهم می‌خورند ولی مثل یک فلز، پس از رها کردن تنش به شکل کلافی خود بر می‌گردند. لاستیک طبیعی ۶ تا ۸ درصد مواد غیر پلاستیکی دارد و در برابر گرما اندوزی مقاومت زیادی نشان می‌دهد.

روش تهیه لاستیک طبیعی

برای بدست آوردن شیرآبه، پوست درخت را طوری برمی‌دارند که مایع در فنجانهای کوچکی جمع شود، فنجانها باید مرتباً جمع‌آوری شوند تا از گندیدگی یا آلودگی شیرآبه جلوگیری شود. پس از آن شیرآبه به محل جمع‌آوری برده می‌شود و در آنجا پس از صاف شدن با افزودن آمونیاک محافظت می‌شود. لاستیک از طریق فرایندی موسوم به انعقاد جدا می‌شود. این کار با افزودن اسیدها یا نمکهای مختلف انجام می‌گیرد. در طی این عمل، لاستیک به شکل یک توده سفید خمیری از مایع جدا می‌شود، و سپس از آن با استفاده از غلتک ورقه‌ای و در نهایت خشک می‌گردد.
روش جدیدتر این است که با استفاده تیغه‌های دوار یا اعمال برش بین دو غلتکی که با سرعت متفاوت می‌چرخند، شیرآبه منعقد شده را به دانه تبدیل می‌کنند. دانه‌ها سپس به مدت چند ساعت در خشک کن‌های مکانیکی خشک می‌شوند، این عمل در روش قدیمی که از هوا یا دود چوب برای خشک کردن استفاده می‌شد چندین روز به طول می‌انجامید. به هر صورت ورقه یا دانه خشک شده متراکم و از آن مدلهایی به وزن ۳۳ کیلوگرم می‌سازند.
کائوچو (rubber) بهمراه گوگرد (عامل ولکانیزاسیون)، دوده (ماده پرکننده)، روغن (ماده نرم‌کننده) و مواد تأخیر دهنده و سایر مواد در مخلوط کن خاصی بنام بنبوری (ابداع‌کننده آن) ریخته می‌شود. پس از امتزاج کامل (حدود ۶ یا ۷ دقیقه) مخلوط حاصل از مخلوط کن خارج می‌شود و برای خنک شدن توسط نورد به صورت ورقه درمی آید. در مراحل بعدی حسب محصول مورد نیاز بر روی آن عملیات انجام می‌شود. در طی کلیه مراحل بعدی درجه حرارت نباید زیاد شود، چه در غیر اینصورت مخلوط ولکانیزه شده و ادامه کار بر روی آن غیرممکن می‌شود. در مرحله نهائی با شکل گرفتن لاستیک (تایر، فرش، توپ و غیره) به آن حرارت داده می‌شود (ولکانیزاسیون) و ملکولهای گوگرد با ملکولهای زنجیری کائوچو اتصال برقرار کرده و لاستیک شکل کشسانی بخود می‌گیرد. لازم به ذکر است که فرایند ولکانیزاسیون برگشت‌ناپذیر است و تاکنون امکان بازیافت گوگرد و کائوچواز لاستیکهای مستعمل فراهم نشده است.
مقداری از لاستیک طبیعی به صورت شیرآبه به بازار عرضه می‌شود. پیش از آنکه لاستیک را بتوان با انواع افزودنیهای لازم آمیزه کاری مثل دوده (به عنوان پرکن) گوگرد یا ترکیبات گوگردی، تسریع‌کننده و ولکانش، ضد اکسنده محافظ و روغن بر روی همان غلتکها یا مخلوط‌کن ممکن است به ارتفاع یک ساختمان دو طبقه باشد و در عین حال تنها مقدار کمی لاستیک را در یک زمان می‌توانند عمل آورند. یک نمونه مخلوط‌کن ممکن است به ارتفاع یک ساختمان دو طبقه باشد و در عین حال تنها بسته‌های ۲۵۰ کیلوگرمی را جوابگو باشد. پس از اختلاط، لاستیک با روزن رانی یا قالب‌گیری به شکل محصول دلخواه در می‌آید و بعد پخت می‌شود؛ و ولکانشی به یک پلیمر سخت شبکه‌ای می‌انجامد که با گرمادهی مجدد نرم و با ذوب نمی‌شود.