Styrengummi (SBR)

3-SBRStyrengummi (SBR) är en sampolymer mellan styren och butadien. SBR som initialt utvecklades för att ersätta naturgummi har kommit att bli den i volym räknat största typen av syntetiskt gummi. Total förbrukning av styrengummi uppgick år 2012 till 5 400 kt, vilket kan jämföras med en förbrukning av 11 400 kt för naturgummi samma år.

SBR har i stort sett samma beständighetsegenskaper som naturgummi, men kräver förstärkande fyllmedel för att uppnå goda mekaniska egenskaper. SBR har lite sämre köldbeständighet och högre dämpning än vad naturgummi har och är något svårare att bearbeta, men har däremot bättre åldringsbeständighet och värmetålighet. SBR är liksom naturgummi känsligt för ozon och olja.
SBR kan levereras emulsionspolymeriserat eller lösningspolymeriserat men även partiellt tvärbundet, oljeutdrygat och som masterbatch med kimrök.
Normalt innehåller standardtyperna 23,5 procent styren. Om man minskar styrenhalten blir bearbetbarheten sämre, köldbeständigheten ökar och hållfastheten sjunker. Ökad styrenhalt medför att såväl elasticitet som lågtemperaturegenskaper försämras.

Typer av styrengummi
Styrengummi förekommer i följande typer:

  • Emulsionspolymeriserad SBR (E-SBR)
  • Lösningspolymeriserad SBR (S-SBR)
  • Oljeutdrygat SBR (OE-SBR)
  • SBR-masterbatch med kimrök
  • Partiellt tvärbundet SBR

Emulsionspolymeriserad SBR (E-SBR)
Den här metoden för polymerisation har hittills varit den mest vanliga och
också den billigaste metoden för att framställa SBR.

Polymerisationen utfördes från början vid 45–50 °C under cirka 30 timmar. SBR som framställts vid denna polymerisationstemperatur kom att kallas varmgummi (varmpolymeriserat gummi). Varmpolymeriserad SBR benämns HTP-SBR.

Det är en polymerisationsprocess som minskat kraftigt i betydelse, men som fortfarande används tack vare att varmpolymeriserat gummi ger god släthet vid strängsprutning och kalandrering. Varmgummi innehåller en avsevärd mängd gel, en lösning som tvärbundits under polymerisationen och som är till nackdel för bearbetningsegenskaperna.
På 1940-talet utvecklades så kallat kallgummi (kallpolymeriserat gummi).

Polymerisationen utförs vid 5 °C och i dag är cirka 97 procent av E-SBR just kallgummi. Kallpolymeriserad SBR benämns LTP-SBR.

När man började polymerisera vid låga temperaturer förbättrades polyme-rens kvalitet och kallgummi visade sig i regel ha bättre egenskaper än standardkvaliteten varmgummi.
Varmgummi kan emellertid blandas med en större mängd fyllmedel än vad kallgummi kan. Kallgummi ger emellertid lägre dämpning och därmed lägre värmegenerering vid dynamisk påkänning.

Lösningspolymeriserad SBR (S-SBR)
Utvecklingen av lösningspolymeriserad SBR innebar att man kunde börja styra polymermolekylernas uppbyggnad och därmed skräddarsy egenskaper för olika tillämpningar.
Detta är en typ som idag fått alltmer användning på bekostnad av E-SBR.

Oljeutdrygat SBR (OE-SBR)
Tidigt fann man att SBR kan drygas ut med höga halter fyllmedel och mjuk-
medel utan att de mekaniska egenskaperna försämras. Genom att vid polymerisationen dryga ut polymeren med olja kan man, förutom att fylla materialet högt, även förkorta blandningscykeln och samtidigt förbättra bearbetningsegenskaperna. Oljeutdrygning medför på så sätt både kostnads- och produktionsmässiga fördelar.
Normalt är oljehalten 37,5 phr eller 50 phr även om andra varianter förekommer.

Masterbatch med kimrök
Masterbatch är en väl dispergerad blandning som innehåller polymer och ett eller flera tillsatsämnen i bestämda proportioner och ofta i hög halt. Master-
batch är vanligt i blandning med ytterligare polymer vid tillverkning av slutblandning.

Partiellt tvärbunden SBR
Genom att vid polymerisation av SBR tillföra en liten mängd av ytterligare ett ämne, nära besläktat med styren, erhålls en partiellt tvärbunden polymer. Denna ger, på grund av närvaron av en tvärbunden polymer redan före vulkningen, sämre mekaniska egenskaper än omodifierade typer men ger större släthet och mindre krympning vid strängsprutning och kalandrering.

Partiellt tvärbunden SBR används därför ofta tillsammans med standard-typer av SBR i blandningar för nämnda processer.

Klassificering
SBR finns i ett hundratal varianter som är klassificerade i ett system som först utarbetats av The American Society for Testing and Materials (ASTM), ett system som följs av de flesta tillverkare av SBR. Varje typ har en fyrsiffrig beteckning där de två första siffrorna anger typen och de två sista utgör ett löpnummer inom varje grupp och anger viskositet, koagulant och halt av styren.

Styrengummityper enligt International Institute of Synthetic Rubber Producers (IISRP):

1000-serien      HTP-SBR
1100-serien      Masterbatch av LTP-SBR och kimrök
1200-serien      S-SBR
1500-serien      LTP-SBR
1600-serien      Masterbatch av LTP-SBR och kimrök med 14 phr olja eller mindre
1700-serien      OE-LTP-SBR
1800-serien      Masterbatch av LTP-SBR och kimrök med mer än 14 phr olja
1900-serien      Övriga masterbatch

Antalet kommersiellt tillgängliga SBR-typer är mycket stort beroende på de många variablerna. Det finns ett hundratal varianter av SBR i vilka någon eller några variationsmöjligheter på olika sätt kombinerats.
Exempel på några variabler är, polymerisationsmetod, polymerisationstemperatur, styrenhalt och fyllmedelstyp.

Recept
SBR blandas nästan på samma sätt som naturgummi. Eftersom SBR vulkar långsammare än vad naturgummi gör, tillsätts vanligtvis en något högre halt eller mer aktiva acceleratorer. SBR blandas ofta med andra gummityper, till exempel med NR, IR och BR.

SBR kan inte användas i ofyllda blandningar på grund av dess låga draghållfasthet, som förklaras av att det inte kristalliserar vid töjning vilket är något som sker hos naturgummi.
SBR används normalt med förstärkande fyllmedel, främst kimrök. Trots detta når ändå inte draghållfastheten hos SBR-blandningar upp till den hos naturgummiblandningar, slitstyrkan däremot kan vara överlägsen.

När det gäller rivhållfasthet är SBR underlägset naturgummi, speciellt vid förhöjd temperatur. Detta medför att försiktighet måste iakttas vid vulkning, exempelvis när formvulkade produkter plundras. Vid användning av ljusa mineralfyllmedel, till exempel kaolin erhålls lägre draghållfasthet än vad som uppnås med motsvarande användning i NR. SBR vulkas normalt med svavelvulksystem. Peroxidvulkning är möjlig men förekommer inte ofta.

En tillverkningsteknisk nackdel med SBR är att polymeren inte har det byggklibb som påträffas hos NR. Olika klibbmedel, till exempel kumaronharts kan användas för att förbättra denna egenskap. Ett annat sätt att förbättra klibbet avsevärt är att blanda SBR med NR i olika proportioner.
Antioxidanter krävs normalt för åldringsskydd precis som antiozonanter och vax krävs för ökad utomhusbeständighet.

Egenskaper
SBR bearbetas i standardmaskiner på samma sätt som naturgummi med ett
par avvikelser. Vid blandning på valsverk skall valstemperaturen vara låg och masticeringen underlättas genom tillsats av mjukmedel. SBR kräver mer mjukmedel än NR och spalten på valsverket skall vara liten vilket kräver mindre blandningsvikter. SBR har i vissa fall fördelar framför NR vid strängsprutning på grund av dess lägre grad av nerv.

SBR visar jämfört med NR god slitstyrka, god värmebeständighet och låg vattenabsorption. Däremot är SBR underlägset NR vad gäller utmattning vid flexning, rivhållfasthet (särskilt i värme) och lågtemperaturflexibilitet.

Dämpning och därmed värmegenerering är betydligt större hos SBR än hos NR, vilket är en nackdel för flera produkter. Vid andra tillfällen är dämpning däremot önskvärt, till exempel till vissa typer av stötdämpande produkter. Dämpningen kan till viss del reduceras vid receptsammansättningen, bland annat genom val av kimrökstyp.

Användning
SBR tillhör normalgummityperna och ersätter NR inom stora produktområ-
den, beroende på pris och tillgång.

Exempel på produkter tillverkade av SBR:

  • Däck
  • Slitgummiprodukter
  • Transportband
  • Slang
  • Packningsduk
  • Gummibeklädnad för kemiskt och mekaniskt skydd
  • Avloppspackningar
  • Golvmaterial
  • Skor och stövlar
Posted in Gummityper, Okategoriserade.