Натуральный каучук история находки и применения сока гевеи

Натуральный каучук — история распространения каучукового дерева в Евразии

Причине падения цен на натуральный каучук предшествовало дело недавно организованных плантаций каучуковых деревьев в Юго-Восточной Азии (несмотря на строгий запрет на вывоз семян гевеи из Бразилии, в 1875 году предприимчивому ботанику Венге удалось прислать около 70 тыс. Семена гевеи в Англию, за что получил от британского правительства орден и титул баронета (в 1900 г каучуковые растения, выращенные на Цейлоне из украденных семян, дали первые 4 тонны каучука).

После Цейлона каучуковые плантации были посажены во Вьетнаме, Индонезии, Бирме, Конго. В начале Первой мировой войны сбор каучука с плантаций достиг почти 70% от общего объема производства.

Незадолго до начала Второй мировой войны были предприняты попытки разведения гевеи в южных регионах СССР, которые не дали положительных результатов. Хотя кок-сагыз, тау-сагыз, хондрила и другие были обнаружены, на практике они не прижились из-за низкого содержания природного латекса.

В 1931 году на Ленинградском опытном заводе была получена первая партия синтетического каучука из спирта по методике академика С.В. Лебедева. Заявление иностранной общественности было встречено с большим недоверием. Даже известный американский ученый Эдисон в то время писал: «Мой опыт и опыт других показывают, что процесс синтеза каучука вряд ли когда-либо будет успешным”.

В настоящее время десятки видов синтетического каучука в огромных объемах производятся из спирта, природного газа и нефти.

Как собирают каучук?

Сок, полученный из гевеи, содержит, помимо каучука, воду, белки, смолы, золу и сахар. Поэтому после сбора жидкость очищается и «выжимается» из воды. Это так называемый каучук-сырец, из которого впоследствии изготавливаются различные резиновые изделия.

Каждое утро дерево гевеи подвергают этой операции: на стволе специальным ножом делают глубокий косой надрез. Под ним прикреплены емкости для сбора молочного сока — маленькие глиняные или фарфоровые стаканчики. С одного растения в день можно собрать около двухсот граммов сока. После обеда рабочий бродит по каучуковой плантации и выливает все содержимое в консервную банку. А затем «урожай» отправляется на завод для дальнейшей обработки.

Добыча каучука гевеи

Совершенно иная ситуация с добычей каучуковой гевеи. Перед уборкой урожая рабочие опрыскивают плантации вредными средствами борьбы с сорняками. Растворители также используются для дальнейшей обработки. В результате образуются химические отходы, которые при неправильной утилизации представляют опасность для людей и окружающей среды.

Гевея бразильская, выращивание

Эта культура растет на кислых почвах, богатых гумусом, азотом и фосфатами в общей корневой системе. Посадки высаживают специально обработанными семенами, на расстоянии 2-3 метра рядами. Расстояние между рядами должно быть 5-6 метров.

На плантациях выращивают кофе, чай, ананасы, чтобы защитить почву и обогатить ее азотом. Почву необходимо регулярно очищать от сорняков, удобрять по 900 г аммофоса на каждый саженец гевеи в год.

Размножают растения двумя способами: выращиванием из семян или прививкой почек на подходящие стволы, так называемый вегетативный метод. Саженцы выращивают в специальных питомниках, напоминающих тепличные заборы. По достижении возраста 1,5-2 года их высаживают в подготовленную почву на плантации.

необходимо следить за кислотно-щелочным балансом почвы, корректировать его на кислую сторону. По мере повышения pH и истощения почвы выделение латексного сока замедляется, и его свойства нарушаются. Примерно через 40-50 лет, когда сок перестанет выделяться, используется только древесина, которая также обладает уникальными свойствами.

Каучуковое дерево почти никогда не болеет, так как его сок обладает антибактериальными, противовирусными и противогрибковыми защитными свойствами. Если кора была повреждена, применяются антибактериальные препараты, ланолиновая паста. Это ускоряет восстановление и регенерацию дерева.

Жизнь одного дерева

Стоит отметить, что старое каучуковое дерево выглядит довольно некрасиво. Он был калечен порезами каждый день в течение пятнадцати или двадцати лет. Эта корка покрывает весь ствол от основания до человеческого роста (сверху неудобно собирать сок). Каждая новая бороздка делается ниже предыдущей на всей площади коры, и когда одна сторона дерева покрывается насечками, они переходят в другую. Когда ни одно пятно не остается неповрежденным, рабочий возвращается к передней части ствола и разрезает «раны», покрытые шрамом. В жизни одной только гевеи на ее теле делается около десяти тысяч надрезов, из которых собирается до двух тонн каучука.

Следует отметить, что содержание каучуковых плантаций — очень прибыльное дело. На мировом рынке тонна сырья стоит около шестисот долларов, а дерево может давать 40-50 долларов сока в год, не требуя особых затрат. Вот почему на Малайском архипелаге гевея растет на каждом свободном участке земли. Дерево, фото которого представлены в этой статье, считается здесь подарком богов и составляет важную часть экономики стран.

Синтетический каучук и его основные виды

Бутадиеновый каучук используется в производстве автомобильных камер и шин. По эксплуатационным, физическим и химическим свойствам продукция намного лучше натурального материала.

Одна из его особенностей — способность безопасно удерживать воздух. Превосходит аналогичный по качеству натуральный материал примерно в 10 раз. Химия позволила создать материалы, которые по своим характеристикам значительно превосходят натуральный каучук.

Еще одна область применения — производство эбонита или химически стойкой резины.

Хлоропреновый каучук поставляется потребителям в светло-желтой массе. Отличительные качества продукции:

• высокая стойкость к возгоранию и температурным воздействиям;
• невосприимчив к озону, низким температурам и другим атмосферным воздействиям;
• обладает высокой адгезией к тканям, металлам и другим материалам.

Материал под действием растяжения способен кристаллизоваться. Это качество увеличивает его стойкость.

Материал на основе этиленпропилена используется там, где требуется ударопрочная резина.

Кремнийорганические каучуки обладают большей устойчивостью к температурному и химическому воздействию, истиранию. Этот материал газонепроницаем.

Дивиниловый каучук используется для создания прокладок в установках высокого давления.

Применение натурального каучука

В чистом виде натуральный каучук практически не используется из-за его поведения при низких и высоких температурах. Но вулканизированный натуральный каучук чаще всего служит сырьем для производства каучука и всех видов изделий из него. В первую очередь, это шинная промышленность, которая нуждается в натуральном каучуке. Из него производят летние и зимние шины, а также шины для велосипедов, автомобилей, тракторов и спецтехники.

Следует понимать, что для производства резины и покрышек, в частности, используется не только резина, но и различные наполнители, пластификаторы, антиоксиданты, катализаторы и другие вещества. Это необходимо для ускорения или упрощения производственного процесса или для придания продукции дополнительных свойств. Например, антиоксиданты необходимы для замедления старения резины и, таким образом, увеличения срока службы резиновых изделий, а катализаторы добавляются для ускорения процесса вулканизации.

Получение натурального каучука

Основным сырьем для натурального каучука является сок определенного растения, из которого выделяется латекс, то есть белая жидкость с определенными характеристиками. Сам латекс — распространенный компонент растений; можно встретить у представителей различных ботанических групп, разносящих камедь.

он присутствует во всех частях растений, поэтому их делят на отдельные виды:

Латекс — вещество собирается в соке;

хлоренхимный — когда вещество собирается в молодых побегах и листве;

паренхиматозный — когда вещество собирается в стеблях и корнях;

· Травянистые растения, относящиеся к семейству сложноцветных, наблюдается скопление камеди в подземных органах и в минимальных количествах. Эти установки обычно не используются в процессе производства технической резины.

Известные виды мармеладных растений — деревья, растущие на экваторе, этот пояс достигает ширины 1300 км, называемый «резиновый пояс». Здесь занимаются выращиванием специальных деревьев, предназначенных для промышленных целей. В большинстве случаев натуральный продукт получают из латекса тропических деревьев, точнее бразильской гевеи. Процедура быстрая и простая: на корне пятилетнего дерева делается небольшой надрез, и из гевеи выходит два-три килограмма каучука.

Чтобы получить жевательную резинку из бразильской гевеи, молочный сок подвергается особому процессу коагуляции, постепенно добавляя муравьиную кислоту. После тщательной промывки водой полученное вещество скатывается, формируется лист, а затем его коптят.

Резиновое молоко

Так жители тропиков называют сок, который дает растение гевея. Латекс (с научной точки зрения один и тот же сок) добывают не из каждого дерева. Прежде всего, он должен достичь возраста от десяти до двенадцати лет. И только по высоте и диаметру ствола можно определить возраст гевеи, так как на срезе и текстуре колец у нее нет. «Взрослым» можно считать растение высотой 24 метра и диаметром 75 сантиметров. Каучук можно извлекать из дерева до тридцати лет, после чего его срубают и заменяют молодым растением. Но гевею специально не сажают: во влажной и теплой среде ее крупные семена, похожие на каштаны, прорастают сами по себе. Поэтому рабочих даже заставляют прореживать заросли молодых растений, чтобы они не превратились в непроходимые джунгли.

Стоит отметить, что латекс получают не только из гевеи. Густой сок некоторых сортов фикуса обладает схожими свойствами, но бразильское растение по-прежнему является наиболее продуктивным, и получаемая резинка имеет превосходное качество. Вот почему дерево гевеи заполнило все плантации в мире.

Сок гевеи на заводе

Что же тогда делать с соком, собранным с необычного дерева? Процедить, добавить уксусную кислоту и разлить по большим противням. Там масса уплотняется и застывает. Затем эти белые панели прокатываются через формованные железные валки и сушатся. Завершающий этап — копчение, благодаря которому жвачка приобретает прозрачный цвет, похожий на воск, и защиту от прожорливых муравьев.

Физико-химические свойства каучука

Этот материал представляет собой эластичную массу, изначально полученную из гевеи. Со временем молочный сок сворачивается и образует вязкий материал. Чтобы этого не произошло, добавляют гидросульфид натрия или формалин.

Свежевыжатый сок каучука (латекс) характеризуется следующими свойствами:

1. Удельный вес составляет 0,9794 (при содержании каучука 35 г на 100 куб. См).
2. При температуре 30 градусов Цельсия вязкость колеблется от 12 до 15.
3. Размер резиновых частиц 0,5-5 мкм. В 1 куб. См сока их количество достигает 200 миллионов.

Каучук — это полимер ненасыщенного углеводорода. Его химическая формула следующая: (C5H8) n — изопреновый полимер. Молекулярная масса этого вещества 15-30 тысяч. После проведения исследований ученые обнаружили, что каучук сделан из полимера 2-метилбутадиена.

Повторное открытие одуванчика

В последние годы в Европе и США было предпринято несколько попыток извлечь жевательную резинку из одуванчиков. Проект Taraxagum основан на совместной инициативе производителя шин Continental и Института молекулярной биологии и прикладной экологии. Фраунгофер в Ахене, Германия.

Continental протестировала жевательную резинку одуванчика и обнаружила, что по некоторым критериям она превосходит камедь гевеи. Континентальный и индо-голландский конкурент Apollo Tyres уже сделал велосипедные шины с резиной на основе каучука одуванчика. По словам Continental, испытания грузовых шин на основе одуванчиков «очень многообещающие».

Нерешенные экологические проблемы при производстве шин

Использование одуванчиков может сделать производство резины более экологически чистым. Однако использование растений никоим образом не повлияет на то, является ли использование автомобильных шин вредным для окружающей среды. Из-за износа шин на дорогах образуются микропластики, около 100 000 тонн в год. Он разносится по воздуху в реки и океаны.

«Когда шины изношены, они обычно попадают на свалку. Смешивание различных видов сырья чрезвычайно затрудняет переработку. «Шина должна иметь разные свойства, которые не может обеспечить один тип резины», — объясняет Франческо Пичихони, эксперт по обработке резины в Университете Гронингена в Нидерландах. «Шины из натурального каучука изнашиваются быстрее. Если шины были сделаны только из него, они должны были быть такими меняются гораздо чаще », — добавляет Пичихони.

Даже если бы можно было выращивать каучук на месторождениях в Европе, это не предотвратило бы автоматически вырубку тропических лесов в Азии. Георг Кадиш из Института тропических сельскохозяйственных наук предполагает, что вырубка лесов будет продолжаться до тех пор, пока полученные в результате земли можно будет выгодно использовать для сельского хозяйства. Например, масличные пальмы и бананы уже выращивают на бывших каучуковых плантациях в Китае и Таиланде.

Одуванчики можно выращивать на бедных почвах

Одуванчики прекрасно себя чувствуют на почвах, бедных питательными веществами, поэтому их выращивание не может конкурировать с пахотными землями. В настоящее время ученые изучают, подходят ли отложения на бывших промышленных площадках, где почва сильно загрязнена, для выращивания и выращивания подсолнечника. «В окрестностях Кельна или Ахена есть большие территории, которые можно было бы использовать», — говорят исследователи.

Каковы шансы каучука из одуванчика?

Сторонники каучука одуванчика утверждают, что, если спрос на шины будет продолжать расти, необходимо будет найти источник каучука, который не требует расчистки все большего количества тропических лесов. Кроме того, близость плантаций к европейским и американским шинным заводам также снизит выбросы CO2 при транспортировке сырья.

Также стоит отметить, что производители довольны характеристиками жевательной резинки одуванчика. «Как только натуральный каучук одуванчика станет доступным в значительных количествах, Apollo Tyres снова будет использовать этот материал и разрабатывать новые шинные продукты», — говорит технический директор проекта.

Тем не менее, чтобы сырье для одуванчиков могло конкурировать с каучуком Юго-Восточной Азии, необходимо значительно снизить стоимость производства одуванчика. Промышленные пустоши Европы еще не превратятся в поля желтых одуванчиков. Но, возможно, у сырья, которое в прошлом уже вошло в историю промышленности, есть будущее.

Как добывают каучук из одуванчиков

После сбора одуванчика жевательную резинку извлекают из растения с помощью так называемой экстракции горячей водой. Для этого корни механически измельчают и смешивают с водой. Это происходит при высоких температурах. В процессах экстракции каучука химикаты практически не используются.

Пестициды часто используются при выращивании каучука в Азии.

Интерес к одуванчикам снова растет

Однако сегодня интерес к одуванчикам снова растет. Потому что спрос на резину постоянно растет, особенно в шинной промышленности. Около семидесяти процентов мировых запасов каучука ежегодно расходуется на производство шин.

Около двух третей каучука, потребляемого в мире, производится из ископаемых видов топлива, таких как нефть. Этот синтетический каучук дешевле и прочнее своего натурального аналога. Однако натуральный каучук лучше отводит тепло и имеет лучшую адгезию. Таким образом, автомобильные шины изготавливаются из смеси обоих материалов.

Около 90% натурального каучука в мире поступает с плантаций в Юго-Восточной Азии. С каждым годом вырубается все больше и больше тропических лесов. Вот почему сегодня в шинной промышленности остро стоит вопрос поиска альтернативного способа извлечения каучука по экономическим и экологическим причинам. И снова на первый план выходят одуванчики.

Фотография выше — это вид с воздуха на каучуковую плантацию в Таиланде.

В настоящее время существует опасность распространения грибка Microcyclus ulei. В 19 веке он атаковал целые каучуковые плантации в Южной Америке и уничтожил деревья. Это вызывает опасения по поводу больших площадей в Юго-Восточной Азии. Потому что деревья очень близки друг к другу и генетически почти идентичны. В результате опасный грибок может быстро распространиться.

Натуральный каучук

99% этого материала получают из дерева гевеи. Для этого в коре делаются надрезы в виде буквы V. Внизу перпендикулярно поверхности устанавливается паз, по которому сок постепенно стекает в установленную внизу чашу. Отток латекса (сока гевеи молочного цвета) длится полтора часа.

Содержание жевательной резинки в нем может быть разным. Зависит от:

• возраст дерева, с которого собирают сок;
• важен состав почвы, в которой растет кануна;
• период года, в котором происходит сбор;
• какая была погода в тот момент;
• время и качество выполненных гравюр;
• другие особенности коллекции латекса.

Чтобы натуральный каучук можно было использовать, он должен пройти следующие процессы:

1. Сначала выполняется отжим. Необходимо удалить с латекса лишнюю влагу.
2. После этого получившиеся полоски наматывают на палочку и сушат на плите.
3. Полоски укладывают в один слой и оставляют на солнце.
4. Теперь осталось сдержать дым.

Полученная таким образом резина может служить сырьем для производства резины.

Сок добывают с тех деревьев, которым уже 12 лет. В год можно получить от 3 до 5,5 кг латекса.

Состав латексного раствора:

• до 70% воды;
• содержание каучука в различных случаях колеблется от 25% до 70%;
• содержание других химических веществ, в том числе белков, не превышает 1-2%.

Явное преимущество одуванчиков

Apollo Tyres была частью консорциума DRIVE4EU, финансируемого ЕС. С 2014 по 2018 год была проработана вся производственная цепочка жевательной резинки из одуванчиков. Удалось выявить явное преимущество этого источника: в отличие от каучукового дерева одуванчики хорошо растут в умеренном климате. «Мы выращивали одуванчики в Бельгии, Нидерландах и Казахстане», — говорит координатор DRIVE4EU. Другие исследователи также выращивали растение в Швеции, Германии и США.