Как вы хотите связаться с нами?
  • Русский
ru +380 50 417 3929 sbit@kauchuk.ua Пн - Пт 08:30 - 17:00 87504, г. Мариуполь, ул. Вузовская, 1-А
Сертификат
ISO 9001:2015
Сертификат
IATF 16949:2016
+380 67 000 1997
+380 95 048 1000
СКАЧАТЬ ПРАЙС

Природный каучук — получение, производство, применение, история

Завод РТИ "КАУЧУК" > Блог > Природный каучук — получение, производство, применение, история

Природный каучук (натуральный каучук) — эластичное вещество, полученное из экссудаций (выхода жидкости) некоторых тропических растений (каучуковое дерево). Из-за своей эластичности, упругости и ударной вязкости природный каучук является основным компонентом шин, используемых в автомобильной технике, авиации и велосипедах. Более половины всей производимой резины идет на автомобильные шины; остальное идет на резинотехнические изделия, такие как уплотнения, прокладки, ремни и шланги и прочее, а также на потребительские товары, такие как обувь, одежда, мебель и игрушки.

Природный каучук — производство

Каучуковое дерево

С коммерческой точки зрения природный каучук (натуральный каучук) получают почти исключительно из гевеи бразильской — дерева, произрастающего в Южной Америке, где в дикой природе оно вырастает до 34 метров. Такое же дерево, культивируемое на плантациях, растет только до 24 метров, потому что углерод, необходимый для роста, также является важным компонентом каучука. Так как только углекислый газ в атмосфере может поставлять углерод растению, этот элемент должен быть распределен между двумя потребностями, когда дерево находится в стадии активного производства. Кроме того, листва, расположенная большей частью только на вершине дерева (чтобы облегчить подсочку), потребляет меньше углекислого газа, чем у дикого дерева. Другие деревья, кустарники и травянистые растения тоже производят каучук, но, поскольку ни одно из них не сравнится по эффективности с Hevea brasiliensis, отраслевые ботаники сосредоточили свои усилия исключительно на этом виде.

каучуковое дерево

При выращивании гевеи соблюдаются естественный ландшафт земли, чтобы деревья были защищены от ветра. Покровные культуры, посаженные рядом с каучуковыми деревьями, удерживают дождевую воду на наклонной поверхности и помогают удобрять почву, фиксируя атмосферный азот. Также используются стандартные методы садоводства, такие как выращивание выносливых корневищ в питомнике и прививка на них, ручное опыление и вегетативное размножение (клонирование) для получения генетически однородного продукта.

Гевея растет только в четко определенных областях тропиков и субтропиков, где не бывает морозов. Обильные ежегодные осадки около 2500 мм имеют большое значение, при этом акцент делается на влажную весну. Как следствие этих требований, площади для выращивания этого дерева ограничены. Юго-Восточная Азия имеет хорошие условия для выращивания каучукового дерева; так же как и части Южной Азии и Западной Африки. Выращивание гевеи в Бразилии, ее естественной среде обитания, было практически уничтожено в результате упадка в начале 20-го века.

Подсочка и коагуляция

получение каучука

Когда кора дерева гевеи частично прорезается, из надреза вытекает молочная жидкость, которая высыхая, образует эластичную пленку. Биологическая функция этого латекса все еще неясна: он может помогать заживлению надрезов, защищая внутреннюю кору, или он может выполнять другие биохимические функции. Латекс состоит из водной суспензии мелких частиц диаметром около 0,5 микрона из цис-полиизопрена, линейного каучукового полимера с высокой молекулярной массой. Содержание каучука в суспензии составляет около 30 процентов.

Каучуковые деревья подсачивают примерно раз в два дня, получая чашку латекса, содержащую приблизительно 50 граммов твердого каучука каждый раз. Стандартный метод подсочки состоит в том, чтобы подрезать дерево ножом на половину окружности ствола, наклонив срез слева направо под углом 30 °, начиная с самой высокой точки, удобной для самотека. Каждый последующий разрез производится сразу под предшествующим. Деревья часто отдыхают в течение некоторого периода после многократной подсочки. Производство начинается, когда дереву 5 или 6 лет; при осторожном обращении срок полезного использования дерева может продлиться более 20 лет. При выращивании деревьев с плотностью 375 на гектар можно производить примерно 2500 кг каучука на гектар в год.

природный каучук

После сбора выпускаемого латекса каучук извлекается из эмульсии путем коагуляции с муравьиной кислотой, создавая крошки, которые напоминают молочный творог. Крошки промывают, сушат между валками и прессуют в блоки размером 67 на 33 на 18 см  и весом 33,3 кг. Затем блоки заворачивают в полиэтиленовую пленку и упаковывают в ящики для отправки.

каучук производство

Другая продукция представляет собой копченый лист, где коагулят прессуют в тонкие листы, которые промывают, а затем сушат над дымящимся огнем. Дым содержит природные фунгициды, которые защищают природный каучук от образования плесени и придают характерный янтарный цвет. Высушенные листы упаковываются в тюки весом 110 кг для отправки.

натуральный каучук

Около 10 процентов всего натурального каучука поставляется в виде латекса с концентрацией каучука около 60 процентов, который используется для изготовления изделий путем окунания, таких как хирургические перчатки, профилактические средства и игрушки.

Природный каучук — развитие промышленности

Если позволить латексу испаряться естественным образом, образующаяся резиновая пленка может быть высушена и спрессована в пригодные для использования изделия, такие как бутылки, обувь и шарики. Южноамериканские индейцы создавали такие изделия в ранние времена: например, резиновые шарики использовались в ритуальной игре ацтеков (называемой оллама) задолго до того, как Христофор Колумб исследовал Южную Америку и Карибские острова. Говорят, что во время своего второго путешествия в Новый Свет в 1493–96 годах Колумб видел, как туземцы на современном Гаити играют в игру с шарами, сделанными из резины. В 1615 году испанец рассказал, как индейцы, собрав молоко из надрезов, сделанных на разных деревьях, растерли его на плащах, а также получили сырую обувь и бутылки, покрыв глиняные заготовки и позволив им высохнуть.

Первые серьезные отчеты о производстве каучука и примитивной системе производства коренных американцев были сделаны в 18 веке Шарлем-Мари де ла Кондамином, членом французской географической экспедиции, отправленной в Южную Америку в 1735 году. Ла Кондамин описал «каучук» (французское написание родного термина «плачущая древесина») как сгущенный сок дерева гевеи, и в 1736 году он отправил образцы каучука в Европу. Первоначально новый материал был просто научным любопытством. Несколько лет спустя британский ученый Джозеф Пристли отметил его полезность для стирания следов карандаша с бумаги, и поэтому был изобретен популярный термин «ластик». Постепенно развиваются другие области применения, в частности, для гидроизоляции обуви и одежды.

Большой прогресс в создании настоящей резиновой промышленности произошел в начале 19-го века благодаря отдельным экспериментам шотландского химика Чарльза Макинтоша и английского изобретателя Томаса Хэнкока. Вклад Макинтоша состоял в повторном открытии в 1823 году каменноугольной нафты как дешевого и эффективного растворителя. Он поместил раствор каучука и нафты между двумя тканями и при этом избегал липких поверхностей, которые характерны для более ранних однотекстурных предметов одежды, обработанных каучуком. Вскоре после этого началось производство этих водонепроницаемых плащей с двойной текстурой, которые теперь называются «макинтошами».

Работа Хэнкока, который стал коллегой и партнером Макинтоша, имеет еще большее значение. Сначала он попытался растворить каучук в скипидаре, но его покрытые вручную ткани  были неудовлетворительными по текстуре поверхности и запаху. Затем он обратился к производству эластичной нити. Полоски каучука были вырезаны из импортированных кусков и нанесены в сыром виде на одежду и обувь. В 1820 году Хэнкок изобрел мастикатор, чтобы найти применение своим отходам. Созданная из полого деревянного цилиндра с зубьями, в которых вращался зубчатый валик с ручным приводом, эта крошечная машина, первоначально вмещавшая две унции резины, превзошла самые большие надежды Хэнкока. Вместо того, чтобы разрывать резину на куски, она производила достаточное трение, чтобы сварить куски резины в единую массу, которую можно было бы использовать при дальнейшем изготовлении.

Усилия Макинтоша и Хэнкока решили первоначальную проблему обращения с сырьем, но оставалось одно главное препятствие для полной эксплуатации природного каучука: он смягчался от жары и затвердевал от холода (что особенно раздражало в Северной Америке, где климат был более экстремальным, чем в Британии). Природный каучук также был липким, пахучим и скоропортящимся. Эти фундаментальные недостатки были устранены изобретением вулканизации в 1839 году Чарльзом Гудьером. Разработав смесь каучука, белого свинца и серы и термически обработав (процесс вулканизации) ее, Гудьер создал продукт – вначале называемый несгораемой резиной, потом вулканизированной резиной – который имел впечатляющую долговечность.

Вулканизация сделала возможной современную резиновую промышленность, позволив использовать это вещество в машинах и шинах для велосипедов, а затем и для автомобилей. Хотя последующие открытия усовершенствовали оригинальные методы Гудьера, процесс вулканизации остается в основном таким же, каким он был в его дни.

С появлением велосипеда и, несколько позже, автомобиля и изобретения твердой, а затем пневматической резиновой шины спрос на резину быстро рос. К 1900 году более 40 000 тонн природного каучука использовалось каждый год, примерно половина из Бразилии и половина из Центральной Африки, где каучук был получен главным образом из лоз ландольфии. Однако, как важный промышленный материал,  природный каучук требовался в больших количествах, который можно было легко получить из диких и широко рассредоточенных деревьев в бразильских джунглях или из африканских лоз, которые производили всего около одного килограмма на гектар и были уничтожены для получения каучука. Чтобы выращивать каучуковые деревья в других местах, в 1876 году семена дерева гевеи бразильской  из верхнего бассейна Ориноко были доставлены из Бразилии в Англию по инициативе Британского индийского офиса. Саженцы были выращены в садах Кью и отправлены на Цейлон (Шри-Ланка) и в Сингапур. Эти деревья были источником промышленности каучуковых плантаций в Азии, которая в настоящее время производит более 90 процентов мировых поставок натурального каучука. Промышленность развивалась в основном благодаря работе Генри Н. Ридли, директора Сингапурского ботанического сада с 1888 по 1912 годы. Ридли представил методы садоводства и подсочки, которые используются до сих пор. Общий объем мирового производства природного каучука достиг 3 млн. метрических тонн в год в начале 1970-х годов, превысил 4 млн. метрических тонн в год в начале 1980-х годов и достиг 10 млн. метрических тонн в год в 2008 году. Основные страны-производители каучука — Таиланд, Индонезия и Малайзия, за которыми следуют азиатские производители Китай, Индия, Филиппины, Вьетнам и Шри-Ланка, а также западноафриканские государства Нигерия, Кот-д’Ивуар, Камерун и Либерия.

Первое десятилетие 20-го века ознаменовалось созданием автомобиля в Европе и Северной Америке, и автомобильная промышленность оставалась полностью зависимой от натурального каучука для шин и других компонентов до Второй мировой войны. После вступления Японии в войну в 1941 году азиатские источники природного каучука, за исключением Шри-Ланки, были отрезаны от союзников. В ответ Соединенные Штаты и Советский Союз попытались выращивать альтернативные источники натурального каучука, такие как кустарник гуайюля и русский одуванчик. Эти попытки оказались безуспешными, но гораздо лучшие результаты были получены с синтетическим каучуком. В частности, Соединенные Штаты в одночасье развили производство синтетического каучука, достигнув объема производства 800 000 тонн в год. В конце войны, когда снова появился природный каучук, производство синтетического каучука в США резко упало, но к началу 1950-х годов появилась более совершенная и более однородная синтетика. Экспорт этих материалов стимулировал развитие промышленности синтетического каучука в Европе. В начале 1960-х годов производство натурального каучука было превзойдено производством синтетических эластомеров.