रबर की विनिर्माण प्रक्रिया

विषय

• प्राकृतिक रबर की पृष्ठभूमि
• प्राकृतिक रबर विनिर्माण प्रक्रिया
• सिंथेटिक रबर का निर्माण
• प्रसंस्करण रबर

1930 के दशक के उत्तरार्ध में, संयुक्त राज्य ने दुनिया के आधे से अधिक प्राकृतिक रबर की आपूर्ति का उपयोग किया। आज, संयुक्त राज्य अमेरिका में 50,000 से अधिक निर्मित उत्पादों में प्राकृतिक रबर पाया जा सकता है, और अमेरिकी हर साल 3 बिलियन पाउंड से अधिक प्राकृतिक रबर का आयात करता है। हालांकि, आधुनिक विनिर्माण प्रक्रियाओं में 70 प्रतिशत से अधिक रबर का उपयोग सिंथेटिक रबर के रूप में किया जाता है।

प्राकृतिक रबर की पृष्ठभूमि

प्राकृतिक रबर लेटेक्स के रूप में शुरू होता है। लेटेक्स में पानी में निलंबित पॉलीसोप्रीन नामक बहुलक होते हैं। कई (पॉली) व्यक्तिगत इकाइयों (मर्स) से बना लंबी श्रृंखला के अणु एक साथ मिलकर पॉलिमर बनाते हैं। रबड़ बहुलक का एक विशिष्ट रूप है जिसे इलास्टोमर कहा जाता है, जिसका अर्थ है कि बहुलक अणु खिंचाव और फ्लेक्स।

2,500 से अधिक पौधे लेटेक्स का उत्पादन करते हैं, एक दूध जैसा सैप-प्रकार की सामग्री। मिल्कवेड कई लोगों के लिए सबसे परिचित लेटेक्स-उत्पादक संयंत्र हो सकता है, लेकिन वाणिज्यिक लेटेक्स एक एकल उष्णकटिबंधीय पेड़, हेविया ब्रासिलिएन्सिस से आता है। जैसा कि नाम से पता चलता है, रबर का पेड़ उष्णकटिबंधीय दक्षिण अमेरिका में उत्पन्न हुआ था। 3,000 साल पहले, मेसोअमेरिकन सभ्यताओं ने रबर बनाने के लिए सुबह की महिमा के रस के साथ लेटेक्स मिलाया। लेटेक्स के अनुपात को सुबह की महिमा के रस में बदलने से रबर के गुणों में बदलाव आया। उछालभरी गेंदों से लेकर रबर के सैंडल तक, मेसोअमेरिकी लोग रबर को जानते थे और उसका इस्तेमाल करते थे।

1900 से पहले, ब्राजील में जंगली पेड़ों से सबसे प्राकृतिक रबर आता था। 20 वीं शताब्दी शुरू होते ही, साइकिल और ऑटोमोबाइल की बढ़ती लोकप्रियता के साथ आपूर्ति और मांग का उत्पादन बढ़ा। ब्राज़ील से बाहर तस्करी किए गए बीज दक्षिण पूर्व एशिया में रबर के पेड़ लगाने के लिए प्रेरित करते हैं। 1930 के दशक तक, प्राकृतिक रबर का उपयोग वाहनों और वायुयानों पर टायरों से लेकर सैनिकों के जूते, कपड़ों और उपकरणों में पाए जाने वाले 32 पाउंड तक होता था। तब तक, अधिकांश अमेरिकी रबर की आपूर्ति दक्षिण-पूर्व एशिया से आई थी, लेकिन द्वितीय विश्व युद्ध ने अपनी आपूर्ति के अधिकांश हिस्से से अमेरिका को काट दिया।

प्राकृतिक रबर विनिर्माण प्रक्रिया

प्राकृतिक रबर निर्माण की प्रक्रिया रबड़ के पेड़ों से लेटेक्स की कटाई के साथ शुरू होती है। रबर के पेड़ों से लेटेक्स की कटाई पेड़ की छाल को छानने या काटने से शुरू होती है। लेटेक्स पेड़ में कट के नीचे से जुड़े एक कप में बह जाता है। कई पेड़ों से लेटेक्स सामग्री बड़े टैंकों में जमा होती है।

लेटेक्स से रबर निकालने का सबसे आम तरीका जमावट का उपयोग करता है, एक ऐसी प्रक्रिया जो एक द्रव्यमान में पॉलीसोप्रीन को दही या गाढ़ा करती है। यह प्रक्रिया लेटेक्स में एक अम्ल जैसे फॉर्मिक एसिड को मिलाकर पूरा किया जाता है। जमावट की प्रक्रिया में लगभग 12 घंटे लगते हैं।

रोलर्स की एक श्रृंखला का उपयोग करके रबर के कोगुलम से पानी को निचोड़ा जाता है। परिणामस्वरूप पतली चादरें, लगभग 1/8 इंच मोटी, स्मोकहाउस में लकड़ी के रैक पर सूख जाती हैं। सुखाने की प्रक्रिया में आम तौर पर कई दिनों की आवश्यकता होती है। परिणामस्वरूप गहरे भूरे रंग का रबर, जिसे अब रिब्ड स्मोक शीट कहा जाता है, को प्रोसेसर में शिपिंग के लिए गांठों में बदल दिया जाता है।

हालांकि सभी रबर को स्मोक्ड नहीं किया जाता है। धूम्रपान के बजाय गर्म हवा का उपयोग करने वाले रबर को हवा से सूखने वाली चादर कहा जाता है। इस प्रक्रिया के परिणामस्वरूप रबर का बेहतर ग्रेड मिलता है। एक भी उच्च गुणवत्ता वाले रबर जिसे पीली क्रेप रबर कहा जाता है, को दो-कोटिंग चरणों की आवश्यकता होती है, जिसके बाद हवा को सुखाया जाता है।

सिंथेटिक रबर का निर्माण

वर्षों से कई अलग-अलग प्रकार के सिंथेटिक रबर विकसित किए गए हैं। अणुओं के पोलीमराइजेशन (लिंकिंग) से सभी परिणाम। एक प्रक्रिया जिसे जोड़कर पॉलीमराइज़ेशन किया जाता है, जो लंबी श्रृंखलाओं में अणुओं को एक साथ जोड़ती है। एक और प्रक्रिया, जिसे संक्षेपण पोलीमराइज़ेशन कहा जाता है, अणु के एक हिस्से को समाप्त कर देता है क्योंकि अणु एक साथ जुड़े हुए हैं। इसके अलावा पॉलिमर के उदाहरणों में पॉलीक्लोरोप्रिन (नियोप्रिन रबर), एक तेल- और गैसोलीन प्रतिरोधी रबर और स्टाइरीन ब्यूटाडीन रबर (एसबीआर) से बने सिंथेटिक घिसने वाले टायरों में गैर-बाउंस रबर का इस्तेमाल किया जाता है।

प्रथम विश्व युद्ध के दौरान जर्मनी में सिंथेटिक रबर की पहली गंभीर खोज शुरू हुई। ब्रिटिश अवरोधकों ने जर्मनी को प्राकृतिक रबर प्राप्त करने से रोक दिया। जर्मन रसायनज्ञों ने एसीटोन से 3-मेथिलिसोप्रीन (2,3-डाइमिथाइल-1,3-ब्यूटाडीन) इकाइयों से एक बहुलक विकसित किया। यद्यपि यह विकल्प, मिथाइल रबर, प्राकृतिक रबर से नीच था, जर्मनी ने डब्ल्यूडब्ल्यूआई के अंत तक प्रति माह 15 टन का निर्माण किया।

निरंतर अनुसंधान ने बेहतर गुणवत्ता वाले सिंथेटिक घिसने का नेतृत्व किया। वर्तमान में उपयोग में आने वाला सबसे सामान्य प्रकार का सिंथेटिक रबर, बुना एस (स्टाइरीन ब्यूटाडीन रबर या एसबीआर), 1929 में जर्मन कंपनी आई.जी. द्वारा विकसित किया गया था। फ़ार्बेन। 1955 में, अमेरिकी रसायनज्ञ सैमुअल एम्मेट हॉर्न, जूनियर ने 98 प्रतिशत सीआईएस-1,4-पॉलीसोप्रीन का एक बहुलक विकसित किया जो प्राकृतिक रबर की तरह व्यवहार करता है। एसबीआर के साथ संयुक्त इस पदार्थ का उपयोग टायर के लिए 1961 से किया गया है।

प्रसंस्करण रबर

रबर, चाहे प्राकृतिक हो या सिंथेटिक, बड़ी गांठों में प्रोसेसर (फैब्रिकेटर) के पौधों में आता है। एक बार जब रबर फैक्ट्री में पहुंच जाता है, तो प्रसंस्करण चार चरणों से गुजरता है: कंपाउंडिंग, मिक्सिंग, शेपिंग और वल्केनाइजिंग। रबर संयोजन प्रक्रिया और विधि रबर निर्माण प्रक्रिया के इच्छित परिणाम पर निर्भर करती है।

कंपाउंडिंग

यौगिक उपयोग के लिए रबर को अनुकूलित करने के लिए रसायन और अन्य योजक जोड़ता है। तापमान के साथ प्राकृतिक रबर बदलता है, ठंड के साथ भंगुर हो जाता है और गर्मी के साथ एक चिपचिपा, गूजी गड़बड़ हो जाता है। रबर पॉलिमर को स्थिर करने के लिए वल्केनाइजिंग प्रक्रिया के दौरान कंपाउंडिंग अभिक्रिया के दौरान रसायन को रबर के साथ जोड़ा जाता है। अतिरिक्त एडिटिव्स में रबर को बढ़ाने के लिए रबर के गुणों को बढ़ाने के लिए या नॉन-रीइंफोर्सिंग फिलर्स को बढ़ाने के लिए रीइन्फोर्सिंग फिलर्स शामिल हो सकते हैं, जिससे लागत कम हो जाती है। उपयोग किए गए भराव का प्रकार अंतिम उत्पाद पर निर्भर करता है।

सबसे अधिक इस्तेमाल किया प्रबलिंग भराव कार्बन ब्लैक है, जो कालिख से निकला है। कार्बन ब्लैक घिसने वाले तन्य शक्ति और घर्षण और फाड़ के प्रतिरोध को बढ़ाता है। कार्बन ब्लैक भी पराबैंगनी गिरावट के लिए घिसने के प्रतिरोध में सुधार करता है। कार्बन ब्लैक फिलर के कारण अधिकांश रबर उत्पाद काले होते हैं।

रबर के नियोजित उपयोग के आधार पर, उपयोग किए जाने वाले अन्य एडिटिव्स में निर्मल एल्युमिनियम सिलिकेट को भरने वाले, अन्य पॉलिमर, पुनर्नवीनीकरण रबर (आमतौर पर 10 प्रतिशत से कम), थकान को कम करने वाले यौगिकों, एंटीऑक्सिडेंट, ओजोन-प्रतिरोधक रसायन, रंग रंजक, प्लास्टिसाइज़र के रूप में शामिल किया जा सकता है। , तेल और मोल्ड रिलीज यौगिकों को नरम करना।

मिश्रण

एडिटिव्स को अच्छी तरह से रबर में मिलाया जाना चाहिए। रबर की उच्च चिपचिपाहट (प्रवाह का प्रतिरोध) रबर के तापमान को पर्याप्त रूप से बढ़ाए बिना पूरा करने के लिए कठिन मिश्रण बनाता है (300 डिग्री फ़ारेनहाइट तक) वल्कनीकरण का कारण बनता है। समय से पहले वल्केनाइजेशन को रोकने के लिए, मिश्रण आमतौर पर दो चरणों में होता है। पहले चरण के दौरान, कार्बन ब्लैक जैसे एडिटिव्स को रबर में मिलाया जाता है। इस मिश्रण को मास्टरबैच के रूप में जाना जाता है। एक बार जब रबर ठंडा हो जाता है, तो वल्केनाइजेशन के लिए रसायनों को मिलाया जाता है और रबर में मिलाया जाता है।

शेपिंग

आकार देने वाले रबर उत्पादों में चार सामान्य तकनीकों का उपयोग होता है: एक्सट्रूज़न, कैलेंडियरिंग, कोटिंग या मोल्डिंग, और कास्टिंग। अंतिम उत्पाद के आधार पर एक से अधिक आकार देने की तकनीक का उपयोग किया जा सकता है।

बाहर निकालना पेंच extruders की एक श्रृंखला के माध्यम से अत्यधिक प्लास्टिक रबर मजबूर करने के होते हैं। रोलर्स के बीच तेजी से छोटे अंतराल की एक श्रृंखला के माध्यम से कैलेंडेरिंग रबर को पार करता है। रोलर-मरने की प्रक्रिया एक्सट्रूज़न और कैलेंडिंग को जोड़ती है, व्यक्तिगत प्रक्रिया की तुलना में बेहतर उत्पाद का निर्माण करती है।

कोटिंग रबर की एक कोट को लागू करने या रबर को कपड़े या अन्य सामग्री में मजबूर करने के लिए कैलेंडिंग प्रक्रिया का उपयोग करता है। टायर, वाटरप्रूफ कपड़े के टेंट और रेनकोट, कन्वेयर बेल्ट के साथ-साथ inflatable राफ्ट को रबर के साथ कोटिंग सामग्री द्वारा बनाया जाता है।

जूता तलवों और ऊँची एड़ी के जूते, गैसकेट, सील, सक्शन कप और बोतल स्टॉप जैसे रबर उत्पादों को मोल्ड्स का उपयोग करके डाला जाता है। टायर बनाने में मोल्डिंग भी एक कदम है। मोल्डिंग रबर के तीन प्राथमिक तरीके संपीड़न मोल्डिंग (अन्य उत्पादों के बीच टायर बनाने में उपयोग किए जाते हैं), स्थानांतरण मोल्डिंग और इंजेक्शन मोल्डिंग हैं। रबर का वल्केनाइजेशन मोल्डिंग प्रक्रिया के दौरान एक अलग चरण के बजाय होता है।

वल्केनाइजेशन

Vulcanization रबर-उत्पादन प्रक्रिया को पूरा करता है। Vulcanization रबड़ के पॉलिमर के बीच क्रॉस-कनेक्शन बनाता है, और अंतिम रबर उत्पाद की आवश्यकताओं के आधार पर प्रक्रिया भिन्न होती है। रबर पॉलिमर के बीच कम क्रॉस-कनेक्शन एक नरम, अधिक व्यवहार्य रबर बनाता है। क्रॉस-कनेक्शन की संख्या बढ़ने से रबर की लोच कम हो जाती है, जिसके परिणामस्वरूप कठिन रबर होता है। वल्केनाइजेशन के बिना, ठंडा होने पर रबर गर्म और भंगुर रहेगा और यह बहुत जल्दी सड़ जाएगा।

वल्केनाइजेशन, मूल रूप से 1839 में चार्ल्स गुडइयर द्वारा खोजा गया था, इसमें सल्फर को रबर में जोड़ने और मिश्रण को 280 एफ को पांच घंटे तक गर्म करने की आवश्यकता थी। आधुनिक वल्केनाइजेशन, सामान्य रूप से, 15 से 20 मिनट के लिए हीटिंग समय को कम करने के लिए अन्य रसायनों के साथ संयुक्त सल्फर की थोड़ी मात्रा का उपयोग करता है। वैकल्पिक वल्कनीकरण तकनीक विकसित की गई है जो सल्फर का उपयोग नहीं करते हैं।