Cikksorozatunk első részében tisztáztuk, honnan származik a kaucsuk, hogyan terjedt el világszerte, valamint kitértünk arra is, miként nyerik ki a kaucsukfa nedvét az ültetvényeken. Ahhoz azonban, hogy ebből az anyagból a mindenki által ismert gumi legyen, még sok mindennek kell történnie.
Annak érdekében, hogy a gumigyártás folyamatát értsük, nagy vonalakban ismernünk kell a kaucsuk molekuláris szerkezetét is.
A kaucsuk szerkezete
A kaucsuk makromolekulái legkönnyebben fonalakhoz hasonlítva képzelhetőek el. Ezek az egészen kicsi méretű részecskék polimerek, általában egy-két fajta monomer polimerizálásával keletkeznek.
Két szomszédos kaucsukmolekula között viszonylag gyenge a kölcsönhatás, ezért a kaucsuk polimerjei folyamatos és véletlenszerű csavarodásban, tekergésben vannak a konformációs mozgás következtében.
A kötések körüli rotációval egymásba átalakuló vagy meghatározott körülmények között átalakítható sztereoizomereket konformációs izomereknek, azaz konformereknek nevezzük. A molekulák belső rotációja során végtelen számú konformációs állapoton keresztül alakul át az egyik konformer a másik konformerré. Ezt a belső rotációt nevezzük konformációs mozgásnak.
Amikor a konformációs mozgás során az egyik kaucsukmolekula egy másik kaucsukrészecske közelébe kerül, kölcsönhatásba lépnek egymással.
Ez a kölcsönhatás azonban általában elég gyenge, ezért nem elég ahhoz, hogy egy helyben tartsa, azaz kristályba rendezze a kaucsuk makromolekuláinak szakaszait.
A kaucsuk kristálytartalma egyéb anyagokhoz (a műanyagokhoz vagy fémekhez) viszonyítva tehát kicsi.
Mi adja a kaucsuk rugalmasságát?
Bármennyire meglepően hangzik is, a kaucsuk folyadék és nem rugalmas.
Nem newtoni folyadék ugyan, tehát folyási (reológiai) tulajdonságai eltérnek a víz folyási tulajdonságaitól, a kaucsuk mégis folyadéknak tekinthető. Ennek több oka is van, a legfőbb ezek közül az, hogy a kaucsuk igen sűrű, más néven viszkózus anyag.
Sir Isaac Newton angol fizikus, matematikus, csillagász, filozófus és alkimista; az újkori történelem egyik kiemelkedő tudósa. Egyéb felfedezései és kutatásai mellett az 1687-ben kiadott, korszakalkotó művében, A természetfilozófia matematikai alapelveiben írta le az egyetemes tömegvonzás törvényét, valamint az általa lefektetett axiómák révén megalapozta a klasszikus mechanika tudományát is.
A kaucsuk nyújtása során a kaucsukmolekulát kihúzzuk a szomszédos makromolekulák közül.
A kaucsuk rugalmasságát az okozza, hogy molekulái soha nem teljesen egyenesek, a „girbegurba” szálak pedig egymásba gabalyodnak és „összegubancolódnak”.
A nyújtást kiváltó erő megszűnésekor az egyenesre kihúzott makromolekulák ismét „visszaráncosodnak”, ez pedig némiképp visszarendezi a kaucsuk térszerkezetét, azonban nem térnek vissza eredeti helyükre, az erőhatást követő visszarendeződés soha nem tökéletes.
Noha a kaucsukban nyújtást követően minden esetben marad deformáció, ennek mértéke csökkenthető, méghozzá vulkanizálással, ami nem más, mint a gumigyártás folyamatának alapvető művelete.
Tina Kersting képe a Pixabay -en.
