Gummi, det uunnværlige elastiske stoffet, har vært med oss i årtusener. Columbus tok med seg prøver av rågummi tilbake til Europa først i 1496.
Indianere i Sør- og Mellom-Amerika utnyttet gummi i nesten 4000 år og brukte stoffet til sko, baller og til å impregnere tøy.
Men det var ikke før på 1800-tallet at det virkelig tok av.
Da fant engelske Thomas Hancock og amerikanske Charles Goodyear, hver på sitt hold, ut hvordan naturgummi fikk vesentlig bedre egenskaper når rågummien ble blandet med svovel og varmebehandlet. Denne vulkaniseringen gjør at gummien får stabile elastiske egenskaper og ikke flyter.
Med svovel og varme var det naturlig å kalle prosessen vulkanisering etter den romerske guden for ild og vulkaner som het Vulkan.
Vulkanisert gummi ga startskuddet for den industrielle utnyttelsen av materialet.
Les også: Supermateriale kan revolusjonere elektronikken
Polymerer
Gummi eller gummier, for det er svært mange varianter, kan plasseres i den store sekken av materialer vi kaller polymerer. Det vil si store molekyler med en struktur som gjentas i kjeder. Ofte tenker vi på plast som polymerer, men det finnes mange flere. Til og med DNA er en polymer.
Det spesielle med gummi er at de lange molekylkjedene, hovedsakelig av karbon og hydrogen, er filtret inn i hverandre alle veier omtrent som spagetti.
Molekylkjedene er krøllet opp og kan stekkes. Det gjør gummien elastisk.
Fordi de krøllede kjedene ikke har noen spesiell retning, blir gummi elastisk i alle retninger. Gummi kan typisk trekkes ut til 400 prosent av lengden. Når kreftene opphører, trekker molekylkjedene raskt sammen igjen og denne elastiske egenskapen er det nok de fleste forbinder med gummi. Den gjør også at vi plasserer gummi i en gruppe polymerer som kalles elastomerer. De elastiske egenskapene er oftest viktigst når vi anvender gummi. De bidrar til slitestyrke og kan dempe vibrasjoner og lyd.
Den spesielle strukturen i gummi hvor molekylkjedene krysser hverandre, skaper også et problem. Det er ikke mulig å gjenvinne materialet. Gummi kan ikke smeltes og er svært tungt oppløselig. Derfor er fjellene av brukte bildekk et problem. En løsning er å male dem opp og bruke pulveret som tilsetning i asfalt.
Les også: 13 mils sykling i 1912 la grunnlaget for 3000 teknologiarbeidsplasser
Naturprodukt
Opprinnelsen til gummi er plantenes naturlige beskyttelse mot fysiske skader og insekter.
Lateks er en passe seig væske som skilles ut av rundt ti prosent av alle blomsterplanter. Av dem inneholder hele 12 000 ulike arter et stoff som brukes til å lage gummi. I lateks er kautsjuk, selve gummien, dispergert, det vil si den forekommer som ørsmå partikler.
Disse partiklene, som utgjør mellom 25 og 40 prosent av lateksen, polymeriserer når væsken tørker.
Den planten som dominerer fremstillingen av naturgummi er den vi kaller gummitreet, Hevea brasiliensis. 99 prosent av all naturgummiproduksjon kommer herfra og gjør gummitreet til en av de viktigste vekstene som er kommet ut fra regnskogen.
Gummitreet stammer fra Amazonas, men dyrkes nå i tropiske farmer i Asia og Afrika også. Sevjen fra det opptil 30 meter høye treet høstes ved å skjære mønster i barken, og den danner grunnlaget for fremstilling av naturgummi.
Det var engelskmenn som spredte gummitreet rundt om til sine kolonier for å skape nye inntekter.
Les også: Slik ser usynlig glass ut
Syntetisk gummi
Syntetisk gummi ble oppfunnet allerede i 1879, men bortsett fra under første verdenskrig i Tyskland, var ikke produksjonen stor.
Den andre verdenskrig i Sørøst-Asia truet tilgangen på naturgummi for USA. Japanerne hadde okkupert mange av landene som produserte naturgummi som var helt vitalt for krigføringen. Derfor ble det satt i gang et stort program for å produsere naturgummi i Latin-Amerika, og man prøvde til og med å høste lateks fra løvetann som et alternativ.
Det som virkelig reddet tilgangen på gummi var en stor økning i produksjonen av syntetisk gummi.
I 1944 produserte 50 fabrikker i USA materialet som de kalte GRS – Government Rubber Styrene – i et volum som var det dobbelte av naturgummiproduksjonen før krigen. Også tyskerne produserte masse syntetisk gummi under krigen.
Det finnes en lang rekke ulike syntetiske gummier der de aller fleste bruker råstoffer som er syntetisert fra petrokjemien.
Utgangspunktet er en syntetisk lateks med korte molekyler, monomerer, som danner polymerer i lange kjeder. På samme måte som med naturgummi tilsettes stoffer som stabiliserer molekylene gjennom en vulkanisering.
Svart og glasshardt
Det er en grunn til at mye av gummien vi bruker er svart slik som bildekk. For å gjøre gummi sterkere, brukes fyllstoffer som sot og SiO2.
Gummi tilsettes også en lang rekke ulike ingredienser for å fremstille nye varianter med unike egenskaper. Men produksjonen er komplisert. Gummi produseres i batch fra 100 til 200 kilo per gang.
Gummi har en nedre temperaturgrense hvor materialet mister de elastiske egenskapene og blir glasshardt og kan knuses. Sommerdekk blir harde lenge før gummiblandingen som brukes i vinterdekk.
Man tror at romfergen Challenger forulykket fordi gummien i en O-ring sviktet da den ble glasshard under nedkjøling.
Les også: Verdens sterkeste magnet er norsk
Bilbruk
Det som virkelig fikk gummiproduksjonen til å ta av var bilen som dukket opp på slutten av 1800-tallet.
Gummi var skreddersydd for bildekket, og behovet ga opphav til en gummiboom. Gummibaroner tente sigarer med 100 dollarsedler og slukket tørsten til hesten med fransk champagne.
Og bilen har holdt seg som den store gummiforbrukeren. Hele 60 prosent av all gummiproduksjon går til dekk i kjøretøyer.
Rundt 60 prosent av all gummi som går til dekkproduksjon i biler er naturgummi. Resten er syntetisk. I flydekk brukes utelukkende naturgummi.
Les også: Kaller norsk dekkgjenvinning «skjult deponering»
Oljebruk
I Norge er oljeindustrien en storbruker av ulike typer gummi.
Uten slanger og tetninger i gummi ville oljeutvinningen blitt svært vanskelig.
Gummi spiller også en stor rolle som termisk isolator av ventiltrær og manifoldsystemer under vann. Uten slik isolasjon av massiv gummi kan gasshydrater lett danne seg og fryse igjen røret.
Gummibelegget beskytter også mot korrosjon. Statoil bruker bare syntetiske gummityper, fordi de ikke påvirkes negativt av hydrokarboner.
Det finnes veldig mange gummityper som utnyttes i oljeindustrien. Oljebestandige nitrilgummi er selve arbeidshesten. Men den motsatte egenskapen har også nytteverdi. EPDM-gummi har den egenskapen at den sveller opp 100 til 150 prosent når den kommer i kontakt med olje. Dens egenskap brukes i fôringsrører i brønner for å isolere ulike soner i brønnen mot innstrømming av vann. Et belegg av EPDM på utsiden av støtterøret vil svelle opp og danne en tetning mot brønnen.
Kilde: Materialspesialist i Statoil, Harald Thon
Les også:
Dette er Telenors nye supersatellitt
Unike bilder av Norge fra verdensrommet
