1930年代後半、米国は世界の天然ゴム供給量の半分以上を使用していました。 今日、天然ゴムは米国で5万を超える工業製品に含まれており、米国は毎年30億ポンドを超える天然ゴムを輸入しています。 しかし、現代の製造プロセスで使用されるゴムの70％以上は、合成ゴムです。
天然ゴムの背景
天然ゴムはラテックスとして始まります。 ラテックスは、水に懸濁したポリイソプレンと呼ばれるポリマーで構成されています。 互いに接続された多くの（ポリ）個々のユニット（マー）で構成される長鎖分子は、ポリマーを形成します。 ゴムはエラストマーと呼ばれる特殊な形態のポリマーであり、ポリマー分子が伸びたり曲がったりすることを意味します。
2,500以上の植物が、ミルクのような樹液タイプの材料であるラテックスを生産しています。 トウワタは多くの人にとって最も身近なラテックス生産植物かもしれませんが、市販のラテックスは単一の熱帯樹木であるパラゴムノキに由来します。 名前が示すように、ゴムの木は熱帯の南アメリカで始まりました。 3、000年以上前、メソアメリカの文明はラテックスと朝顔のジュースを混ぜてゴムを作りました。 ラテックスとアサガオジュースの比率を変えると、ゴムの特性が変わりました。 スーパーボールからゴム製のサンダルまで、メソアメリカ人はゴムを知っていて使用していました。
1900年以前は、ほとんどの天然ゴムはブラジルの野生の木から作られていました。 20世紀が始まると、自転車や自動車の人気が高まり、需要と供給が生産を上回りました。 ブラジルから密輸された種子は、東南アジアのゴムの木のプランテーションにつながりました。 1930年代までに、天然ゴムの用途は、車両や航空機のタイヤから、兵士の履物、衣類、装備に見られる32ポンドにまで及びました。 その時までに、米国のゴム供給の大部分は東南アジアから来ていましたが、第二次世界大戦は米国をその供給の大部分から切り離しました。
天然ゴムの製造工程
天然ゴムの製造プロセスは、ゴムの木からラテックスを収穫することから始まります。 ゴムの木からラテックスを収穫することは、木の樹皮に切り込みを入れるか切り込むことから始まります。 ラテックスは、木の切り口の底に取り付けられたカップに流れ込みます。 多くの木からのラテックス材料は大きなタンクに蓄積されます。
ラテックスからゴムを抽出する最も一般的な方法は、凝固を使用します。これは、ポリイソプレンを固めるか、または厚くして塊にするプロセスです。 このプロセスは、ギ酸などの酸をラテックスに加えることによって達成されます。 凝固プロセスには約12時間かかります。
一連のローラーを使用して、ゴムの凝固物から水を絞り出します。 得られた約1/8インチの厚さの薄いシートは、燻製場の木製ラックで乾燥されます。 乾燥工程は一般的に数日かかります。 得られた暗褐色のゴムは、現在リブ付きスモークシートと呼ばれ、加工業者に出荷するためにベールに折りたたまれています。
ただし、すべてのゴムが燻製されているわけではありません。 喫煙ではなく熱風でゴム乾燥したものを風乾シートといいます。 このプロセスにより、ゴムのグレードが向上します。 淡いクレープゴムと呼ばれるさらに高品質のゴムは、2つの凝固ステップとそれに続く空気乾燥を必要とします。
合成ゴムの作成
何年にもわたって、いくつかの異なるタイプの合成ゴムが開発されてきました。 すべて分子の重合（結合）から生じます。 付加重合と呼ばれるプロセスは、分子をつなぎ合わせて長鎖にします。 縮合重合と呼ばれる別のプロセスでは、分子が互いに結合しているため、分子の一部が除去されます。 付加ポリマーの例には、ポリクロロプレン（ネオプレンゴム）から作られた合成ゴムが含まれます。 耐油性・耐ガソリン性ゴム、スチレンブタジエンゴム（SBR）のノンバウンスゴムに使用 タイヤ。
合成ゴムの最初の本格的な調査は、第一次世界大戦中にドイツで始まりました。 イギリスの封鎖はドイツが天然ゴムを受け取るのを妨げました。 ドイツの化学者は、3-メチルイソプレン（2,3-ジメチル-1,3-ブタジエン）ユニットからポリマーを開発しました[CH2= C（CH3）C（CH3）= CH2]、アセトンから。 この代替品であるメチルゴムは天然ゴムより劣っていましたが、ドイツは第一次世界大戦の終わりまでに月に15トンを製造しました。
継続的な研究により、より高品質の合成ゴムが生まれました。 現在使用されている最も一般的なタイプの合成ゴムであるBunaS（スチレンブタジエンゴムまたはSBR）は、1929年にドイツの会社I.G.によって開発されました。 ファーベン。 1955年、アメリカの化学者サミュエルエメットホーンジュニアは、天然ゴムのように振る舞う98パーセントのシス-1,4-ポリイソプレンのポリマーを開発しました。 この物質をSBRと組み合わせて、1961年からタイヤに使用されています。
加工ゴム
ゴムは、天然であろうと合成であろうと、大きな俵の加工業者（製造業者）の工場に到着します。 ゴムが工場に到着すると、加工は、配合、混合、成形、加硫の4つのステップを経ます。 ゴム配合の配合および方法は、ゴム製造プロセスの意図される結果に依存します。
複利
コンパウンディングは、化学薬品やその他の添加剤を追加して、使用目的に合わせてゴムをカスタマイズします。 天然ゴムは温度によって変化し、冷たくてもろくなり、熱でねばねばしたねばねばした状態になります。 配合中に添加された化学物質は、加硫プロセス中にゴムと反応してゴムポリマーを安定化します。 追加の添加剤には、ゴムの特性を強化するための強化フィラー、またはゴムを伸ばすための非強化フィラーが含まれ、これによりコストが削減されます。 使用するフィラーの種類は、最終製品によって異なります。
最も一般的に使用される補強フィラーは、すすに由来するカーボンブラックです。 カーボンブラックは、ゴムの引張強度と耐摩耗性および耐引裂性を向上させます。 カーボンブラックは、紫外線劣化に対するゴムの耐性も向上させます。 ほとんどのゴム製品は、カーボンブラックフィラーのために黒色です。
ゴムの計画された用途に応じて、使用される他の添加剤には、強化フィラーとしての無水ケイ酸アルミニウム、他のポリマー、再生ゴムが含まれる可能性があります。 （通常10％未満）、疲労軽減化合物、酸化防止剤、耐オゾン性化学物質、着色顔料、可塑剤、軟化油、離型剤 化合物。
混合
添加剤はゴムに完全に混合する必要があります。 ゴムの粘度（流れに対する抵抗）が高いため、ゴムなしでは混合を行うことが困難です。 ゴムの温度を十分に高く（華氏300度まで）上げて、 加硫。 早期の加硫を防ぐために、混合は通常2段階で行われます。 最初の段階では、カーボンブラックなどの添加剤がゴムに混合されます。 この混合物はマスターバッチと呼ばれます。 ゴムが冷えたら、加硫用の化学薬品をゴムに加えて混合します。
シェーピング
ゴム製品の成形は、押し出し、カレンダリング、コーティングまたは成形、および鋳造の4つの一般的な手法を使用して行われます。 最終製品によっては、複数の成形技術を使用する場合があります。
押し出しは、一連のスクリュー押出機を通して高可塑性ゴムを押し出すことで構成されます。 カレンダリングは、ローラー間の一連のますます小さくなるギャップにゴムを通過させます。 ローラーダイプロセスは、押し出しとカレンダリングを組み合わせて、どちらの個別プロセスよりも優れた製品を製造します。
コーティングでは、カレンダリングプロセスを使用して、ゴムをコーティングしたり、ゴムを布やその他の素材に押し込んだりします。 タイヤ、防水布のテントとレインコート、コンベヤーベルト、および膨張式のいかだは、材料をゴムでコーティングすることによって作られています。
靴底やかかと、ガスケット、シール、吸盤、ボトルストップなどのゴム製品は、金型を使用して鋳造されます。 成形もタイヤ製造の一歩です。 ゴムの成形の3つの主要な方法は、圧縮成形（他の製品の中でもタイヤの製造に使用される）、トランスファー成形、および射出成形です。 ゴムの加硫は、別個のステップとしてではなく、成形プロセス中に発生します。
加硫
加硫によりゴム製造工程が完了します。 加硫はゴムのポリマー間の相互接続を作成し、プロセスは最終的なゴム製品の要件に応じて異なります。 ゴムポリマー間の相互接続が少ないと、より柔らかく、より柔軟なゴムが作成されます。 相互接続の数を増やすと、ゴムの弾性が低下し、ゴムが硬くなります。 加硫しないと、ゴムは熱いときはべたつき、冷たいときはもろくなり、腐敗がはるかに速くなります。
1839年にチャールズグッドイヤーによって最初に発見された加硫では、ゴムに硫黄を加え、混合物を280Fに約5時間加熱する必要がありました。 現代の加硫は、一般に、他の化学物質と組み合わせて少量の硫黄を使用して、加熱時間を15〜20分に短縮します。 硫黄を使用しない代替の加硫技術が開発されました。