ラバーセメント
背景
ゴムセメントは、未加硫（ガム）ゴムを溶剤に溶かしたもので、接着剤として使用されます。理想的には、2つのゴムを結合することを目的としています。これには、化学的凝集プロセスが含まれます。 2枚のゴムを接合する場合、同じ材料であるため、片面だけをゴムセメントでコーティングする必要があります。ただし、紙をつなぎ合わせるときは、両方の部分をゴムセメントで覆う必要があります。ゴムセメントが乾くと、紙と接触している部分だけが残り、2つの部分が一緒に保持されます。この制限にもかかわらず、家庭用タイプのゴムセメントは、写真の取り付けなどの用途に広く使用されています。白い接着剤とは異なり、接合された紙片はどちらの紙片にも損傷を与えることなく引き離すことができます。
接着剤は、天然の動植物製品または合成ポリマーのいずれかから作られています。天然接着剤は塗布が簡単で、一般的に水溶性です。合成接着剤は、熱可塑性、熱硬化性、エラストマー、およびそれらの組み合わせの4つの化学カテゴリに分類されます。ポリビニルアルコールやアクリルなどの熱可塑性接着剤は、硬化時に材料が架橋しないため、再軟化することができます。それらは結合を作成するために熱または溶媒を必要とします。エポキシを含む熱硬化性接着剤は、硬化時に架橋するため、硬化後に加熱および再軟化することはできません。エラストマー接着剤は、弾性と靭性の両方を組み合わせたイソプレンゴムまたは合成ポリマーをベースにしています。シリコーンは典型的な例です。
接着剤の特性、接合する材料の種類、および表面の状態はすべて、接合部の性能と接合構造の耐用年数を決定します。接着剤は、材料間の分子接触を実現するために、どちらかの表面で適切に濡れて広がることができなければなりません。接着剤は、包装、建設、電子機器、輸送、家具/木工、医療など、幅広い業界で使用されています。
1996年には、米国で120億ポンド（54億kg）を超える接着剤が使用されました。建設アプリケーションは40％で最も高いシェアを持っていました。これは、ゴムセメントの最大の用途の1つでもあります。その他のアプリケーションには、暖房、空調、および自動車機器が含まれます。ゴムセメントの製造業者はまた、彼らの製品の多くを彼ら自身の名前で製品を販売する再包装業者に販売している。
一部のアナリストは、接着剤の世界市場を1997年に191億ドルとしています。包装、建設、家具/木工は、この世界市場の3つの最大のセグメントであり、市場収益の65％以上を占めています。
歴史
天然接着剤は少なくとも数千年前から存在しています。エジプトの彫刻は、ベニヤの薄い部分が木の板に接着していることを示しています。古代の布の繊維を小麦粉のペーストでつなぎ合わせ、金箔を卵白で紙に貼り付けました。動物用接着剤は18世紀から1世紀後に改良され、ゴムベースおよびニトロセルロースベースのセメントが導入されました。 1900年代に大きな進歩が起こり、天然接着剤の一部に取って代わる多くの合成接着剤が開発されました。接着剤は今やはるかに強く、より耐食性でなければなりませんでした。
天然ゴムは、パラゴムノキの樹液またはラテックスから抽出されます。 木。
天然ゴムは、2、500年以上前にマヤとアステカによって最初に発見され、靴や衣類を防水にするために使用されました。数世紀後の1823年、スコットランドの化学者チャールズマッキントッシュも防水織物の製造を調査しました。彼はゴムをさまざまな化学物質に溶解することを試み、ナフサで最も成功しました。この材料で彼はゴムペーストを作り、それを使って2層の布をつなぎ合わせてレインコートを作りました。
原材料
ゴムセメントは、粉砕された天然ゴムまたは合成ゴムと、ヘキサンまたはヘプタンをベースにした溶剤を含む不透明な液体です。ゴムセメントのグレードには、70〜90％のヘプタンまたはヘキサンと1〜15％のイソプロピルアルコール（イソプロパノール）またはエチルアルコール（エタノール）が含まれている場合があります。ゴムは、通常100ポンド（45 kg）のサイズの大きなブロックまたはスラブの形で受け取られます。数千ガロン（リットル）の液体溶剤は、通常、タンクローリーでメーカーに輸送されます。
天然ゴムはパラゴムノキに由来します もともとブラジルで見つかった木。固いゴムを作るために、木を軽くたたき、ラテックスを小さなカップに集め、そこで凝集して塊にします。この塊は、残りの流れや他の部分と一緒に集められ、高温で処理されます。これにより、ほとんどのタンパク質が破壊され、固形物が生成されます。
合成ゴムにはネオプレンとラテックスが含まれます。合成ゴムは、さまざまな化学プロセスを使用して作られています。アプリケーションは、使用されるゴムと溶剤の種類を決定します。
デザイン
ゴムセメントの特性と性能は、成分の種類と量によって決まります。通常、製剤は実験室で決定され、製造に使用されます。
製造プロセス
ゴムセメントを作るプロセスは比較的簡単です。ゴムを細かく砕いた後、ヘキサンまたはヘプタンベースの溶剤と混合し、さまざまなサイズの容器に液体を充填します。ほとんどの機器は自動化されています。
ミキシング
- 1最初に、ゴムのブロックまたはスラブを細かく砕きます。 2つの大きなローラーを備えたゴムミルが使用されます。おがくずに似たサイズにゴムを粉砕する鋭い刃を備えた大型の高速ミキサーでは、ゴムを減らすことができます。溶媒成分は、パドルを備えた40〜6,000ガロン（150〜22,700 1）の範囲のタンクで混合されます。ゴムは、溶剤で湿り、溶液に懸濁または溶解するまでゆっくりと加えられます。
パッケージング
- 2溶液が完全に混合されると、自動充填ラインに送られ、各容器に充填され、キャップが付けられ、キャップが締められます。ゴム製セメントは、4、8、および16オンス（118、237、および473 ml）のボトルまたはクォート（946 ml）およびガロン（3.8 1）の容器にパッケージされています。ゴムセメントは可燃性であるため、防爆装置を使用しています。その後、コンテナは段ボールケースに梱包され、適切にラベルが付けられます。より大きなコンテナ（タンクローリーまたはドラム）の場合、溶液は重力で供給されるか、下からこれらのコンテナにポンプで送られます。
品質管理
原材料はメーカーの仕様に従って供給されます。より良い品質のグレードにはより高い含有量が含まれるため、各バッチで固形分がチェックされます。固形分パーセントは、サンプルを計量し、液体を蒸発させてから、残りの固形分を計量することによって得られます。混合後、各バッチは、パッケージ化する前に、粘度、粘着性、熱負荷、およびその他の特性についてもテストされます。最大20の異なるテストを実行できます。包装後、容器は適切にラベル付けされていることを確認するためにチェックされます。
副産物/廃棄物
厳格な管理と自動化された機器により、廃棄物は発生しません。充填機は、各サイズの容器の正確な容量に合わせてプログラムされています。残った材料はすべてプロセスにリサイクルされます。ゴムセメントは、成分が危険で可燃性であるため、適切な取り扱い手順を概説した製品安全データシート（MSDS）とともに出荷されます。溶剤は揮発性有機化合物であり、1990年の大気浄化法改正に基づく有害大気汚染物質としての規制も受けています。米国環境保護庁は、特定のMaximum Achievable Technologies（MACT）に準拠する必要があるターゲットカテゴリの1つとして接着剤も含めています。 MACTは、公衆衛生を保護するために設計された制御レベルを設定します。
未来
米国のすべての接着剤の需要は、2003年までに150億ポンド（68億kg）を超えると予想されており、年間成長率は2.6％です。世界市場は2003年に262億ドルに達すると予想され、年複利成長率は5.3％です。溶剤ベースの接着剤は、環境にやさしいため、今後も水性接着剤に置き換えられます。
製造プロセス