Mártásos technológiák a gumiiparban

A gumiipar egyik speciális szegmensét alkotják az úgynevezett latex-feldolgozási technológiák, melyek a természetes kaucsuk felhasználásának körülbelül egy tizedét teszik ki. Ezek közé tartoznak a mártásos és az öntéses technológiák, illetve a speciális gumifonal gyártás is. Jelen cikkemben röviden szeretném ismertetni a latex kinyerését illetve mártásos technológiákkal való feldolgozási lehetőségeit, valamint az egyik legfontosabb végtermék, a gumióvszer minőségellenőrzését is.

Korábbi cikkemben már ismertettem, hogy a természetes kaucsukot a Hevea Brasiliensis fa kérgét megsértve nyerhetjük. A fa nedve az úgynevezett latex, mely egy kolloid rendszer; a diszperziós közeg víz, míg a diszperz fázist a poliizoprén polimer, azaz a természetes kaucsuk alkotja. Ennek a természetes kolloid rendszernek a hosszú távú stabilitását különböző fehérjék és zsírsavak biztosítják. A további feldolgozási céltól függően a latexet eltérően kezelik. Egyrészt a diszpergált természetes kaucsukot koagulációval kicsaphatják, melyet azt követően mosnak, lemezelnek, tartósítanak, és végül szárítanak. Az így kapott természetes kaucsukot gumiabroncsokban vagy más műszaki gumitermékekben használják fel.

Muanyag_martasos_cikk1

A Hevea Brasiliensis bemetszett törzse és a kapott nyers latex

Ha mártásos vagy öntéses technológiákat alkalmazunk, esetlegesen speciális gumifonalakat akarunk előállítani, akkor értelemszerűen a latexet a kinyerést követően közvetlenül nem koaguláltatjuk, hiszen a későbbiek során a termékgyártás is kolloid rendszerből fog történni. A felhasználás időpontjáig (szállítás, tényleges felhasználás) a latexet tartósítanunk kell. A tartósítás ebben az esetben a latexben megtalálható esetleges mikroorganizmusok visszaszorítását, a kolloid rendszer stabilitásának megőrzését jelenti. Ezt mind a mai napig leggyakrabban ammóniagázzal érik el, melynek alkalmazásának legfontosabb előnyei közé tartozik olcsósága, és a későbbiek során való könnyű eltávolíthatósága. Fontos megjegyezni, hogy jó tulajdonságai mellett az ammónia alkalmazásának van egy nagy negatívuma is: rendkívül kellemetlen szaga van. Mivel a latexnek mindössze 30-40 %-át alkotja a természetes kaucsuk, és körülbelül 50 %-a víz, így a szállítás és a tárolás gazdaságossága érdekében a latexet mindig besűrítik. A felesleges víz eltávolítását elpárologtatással vagy centrifugálással érhetik el. A folyamatok végeredményeként egy 60-68 %-ra besűrített, ammóniával stabilizált latexet kapunk, melyet a további feldolgozás helyére szállítanak.

A feldolgozás megkönnyítése és a megfelelő termék elérése érdekében a latexből latexkeveréket állítanak elő. Első lépésként a stabilizáláshoz alkalmazott ammóniát kifúvatással állandó keverés mellett, vagy semlegesítéssel (formaldehid adagolásával) távolítják el a rendszerből. Az így kapott latexhez a vulkanizációt elősegítő vulkanizáló szereket, aktivátorokat és gyorsítókat, ezen kívül pedig lágyítókat, öregedés gátlókat és esetlegesen töltőanyagokat is adnak. A szilárd adalékanyagokat diszperzió, az olajszerűeket emulzió, míg az oldható komponenseket vizes oldat formájában adják a rendszerhez. A homogenizálást követően ellenőrzik a kapott latexkeverék minőségét, majd ha szükséges, vízzel kismértékben hígítják azt. Megfelelő pihentetést követően a keverék már gyártásra alkalmas.

A mártásos technológiákat három fő csoportba soroljuk, melyekben közös, hogy a latexben található kaucsukot valamilyen módon koaguláltatják (kicsapják). Ennek elérése érdekében koagulenseket (fémsókat, savakat), mechanikai hatásokat, vagy hőhatást alkalmaznak. A mártásos technológiák esetében megkülönböztetünk koagulens nélküli, koagulenses, illetve termoszenzibilis mártást. Az első esetben a körülbelül 40-50 °C-os üveg- vagy porcelánformákat többször a latexbe merítik, így létrehozva valamilyen vékony falú terméket (óvszer, vékony gumikesztyűk). A termék vastagságát a mártások számával tudják befolyásolni.

Muanyag_martasos_cikk2

Az óvszerek gyártásának folyamata

Koagulens alkalmazása esetében a körülbelül 60 °C-os porcelánformákat először a koagulensbe, majd azt követően a latexbe merítik, így végeredményben egy vastagabb falú terméket kapnak (ipari- és háztartási gumikesztyűket). Ebben az esetben a falvastagságot elsődlegesen a mártási idő határozza meg. A termoszenzibilis mártás esetében a formahőmérséklet már 70-80 °C, melyhez már jobb hővezetéssel rendelkező alumíniumformákat alkalmaznak. Ezzel a technológiával munkavédelmi kesztyűket és gumicsizmákat állíthatunk elő, ahol a termék vastagságát elsődlegesen a forma hőmérséklete befolyásolja. Fontos megjegyezni, hogy a mártást követően mindegyik folyamatot egy vulkanizációs lépés követ, melynek során a kaucsukot térhálósítják, így létrehozva a gumit.

Muanyag_martasos_cikk3

A gumikesztyűk formája a koagulensbe történő mártás után a latexbe merül

A mártásos technológiákkal nagy mennyiségű olcsó termékeket állítunk elő. A gyártott végtermékek közül viszont kiemelkedik két fontos egészségügyi árucikk, a gumióvszer és a műtőskesztyű. Mindkettőre általánosan jellemző, hogy felhasználási területe miatt szigorú minőségellenőrzési rendszerrel rendelkezik, melyek közül most az előbbiét ismertetném. A folyamat minden esetben a korábban már említett latex-keverék minőségének vizsgálatával kezdődik, majd a termékek előállítását követően azok többlépcsős ellenőrzésével folytatódik. A minőségellenőrzési folyamatot az ISO 4074 szabvány alapján végzik. Első lépésként ellenőrzik a gumióvszerek szilárdságát, melyre két általánosan elfogadott metódust alkalmaznak, általában egymással párhuzamosan. Az első lehetőségként az óvszereket egy hengerre húzzák fel, alsó peremüket rögzítik, majd levegőt fújnak a belső térbe, melyet a tönkremenetelig végeznek. Másodszor egy előre meghatározott helyről gumigyűrűt vágnak ki, melyet szabványos szakítógépben szakítanak el, ezzel meghatározva az óvszer szakítószilárdságát.

Muanyag_martasos_cikk4

Az óvszerek szabványos minőségellenőrzése

Az óvszerek tekintettében különösen fontos, hogy semmilyen lyuk ne maradhasson rajtuk. Mivel a szemmel látható lyukak könnyen azonosíthatóak, így ezek jelentik a kisebb veszélyt. Az óvszergyártás folyamán a szemmel nem látható lyukak ellenőrzésére vezetőképességi vizsgálatot végeznek. A mérés során a mintákat egy elektróda köré rögzítik, majd feltöltik vízzel. Az így kapott óvszereket vezetőképes oldatba merítik, mellyel a másik elektróda is érintkezik. Ha két elektróda között feszültséget mérnek, akkor az adott óvszeren mikroszkopikus lyuk található.

Muanyag_martasos_cikk5

Szemmel nem látható lyukak keresése óvszereken (konduktivitás mérés)

Nem szabad elfelejtenünk azt sem, hogy ezen egészségügyi termékek esetében a mikrobiológiai vizsgálatok sem maradhatnak el. Az esetleges káros kórokozók jelenlétét több helyről történő mintavételezés utáni sejttenyésztéssel ellenőrzik.

Rövid összefoglalómban áttekintettük a legfontosabb mártásos latex-feldolgozási technológiákat, és az óvszergyártás során alkalmazott minőségellenőrzési módszereket. Annak ellenére, hogy a termelt latex mennyiségének mindössze tíz százalékát alkalmazzák ezekhez a gyártási folyamatokhoz, a kapott termékek manapság már széles körben elterjedtek és alkalmazottak, nem mellesleg gyakorlatilag nélkülözhetetlenek számunkra.

Források:
https://www.iso.org/obp/ui/#iso:std:iso:4074:ed-3:v1:en
Dr. Palotás László: Gumiipari technológia óravázlat
http://docplayer.hu/19700081-Termeszetes- polimer-szerkezeti- anyagok-gumi.html
http://churchillandsmith.com/wp-content/uploads/2013/01/Natural- Latex-Page- Pic_opt.jpg
http://assets.bwbx.io/images/users/iqjWHBFdfxIU/i2YGaoe77WGg/v1/1200x-1.jpg
http://www.riverstone.com.my/images/slide3.jpg
https://s-media- cache-ak0.pinimg.com/736x/98/80/19/98801939f1b25b176da918c796ac4698.jpg
http://www.strangecosmos.com/images/content/143259.jpg