MAKALELER / KAUÇUK VE ÖZELLİKLERİ - hammaddeler ansiklopedisi
Kauçuk çok önemli ve yararlı bir maddedir. Tüm dünyada 12 milyon tonun üstünde kauçuk üretilir; bunun yaklaşık üçte biri doğal kauçuktur. Kalanı, petrolden elde edilen kimyasal maddelerle yapılan yapay (sentetik) kauçuktur.
Doğal kauçuk kauçukağacının (Hevea brasiliensis) kabuğundan akan sütümsü özsudan (lateks) elde edilir. Bu ağacın en iyi yetiştirildiği bölgeler ekvatorun çevresidir. Doğal kauçuk yetiştiren başlıca ülkeler; Brezilya, Nijerya, Liberya, Zaire, Güney Hindistan, Sri Lanka, Malezya, Endonezya, Tayland ve Filipinler’dir. Doğal kauçuk üretimi plantasyonların (büyük çiftlikler) yanı sıra küçük çiftliklerde gerçekleşmektedir.
Yapay kauçuk ise, çoğu ülkede petrol arıtma sistemlerinin yakınlarında kurulan fabrikalarda üretilir. 100’ün üzerinde değişik yapay kauçuk türü vardır; ama bunlarda yalnızca üç türü büyük miktarda üretilir.
Kauçuk esnek bir maddedir; gerildiğinde kendinin birkaç katı kadar uzatılabilir yada sıkıştırıldığında biçimi değiştirilebilir, ama serbest bırakıldığı zaman gene başlangıçtaki biçim ve boyutlarını alır.
Güney ve Orta Amerika’da Maya uygarlığından kalan kalıntılarda en az 900 yıllık ham kauçuk topakları bulunmuştur. Avrupa’ya ilk bilgileri getirin Kristof Kolomb’tur. Kolomb, Haiti Yerlileri’ni “ağaç sakızı”ndan yapılmış bir topla oyun oynarken görmüştü.
18. yüzyılda iki Fransız botanikçi, François Fresneau ve Charles de la Condamine, uzunca bir süre Güney Amerika’da kaldılar. Kauçukağacını ilk tanıtan 1730’da Fresneau oldu. Amerika Yerlileri kauçukağacına, “ağlayan ağaç” anlamında cahucho diyorlardı. La Condamine, 1736’da Paris’e kauçuk örnekleri gönderdi ve Yerliler’in kauçuktan nasıl ayakkabı, savaş kalkanı ve şişe yaptıklarını, ayrıca bu maddeden su sızdırmaz malzeme olarak nasıl yararlandıklarını anlattı.
19. yüzyılın ortalarına kadar kauçuk az bulunan ve pahalı bir madde olarak kaldı. Kauçuk başlangıçta yalnızca Güney Amerika’dan ve özellikle de Brezilya’dan sağlanabiliyordu. 1876’da Henry Wickham, 70 bin kauçukağacı tohumu topladı; bunları Londra’nın yakınlarındaki Kew’daki Krallık Botanik Bahçeleri’ne getirdi ve tohumların limonluklara ekilmesini sağladı. Büyük bölümü Asya’daki özellikle Sri Lanka’daki botanik bahçelerine gönderildi. Bu arada 11 kadar fidenin de Malezya’ya ulaştığı sanılıyor.
1889’da Singapur’daki botanik bahçelerinin yöneticiliğine getirilen Henry Nicholas Ridley, yeni bir lateks elde etme yöntemi geliştirdi ve bunun üzerine kauçuk üretimi hızla artmaya başladı. Böylece Güneydoğu Asya’daki plantasyonlardan elde edilen kauçuğun önemi, Güney Amerika’dan gelen yabani kauçuğa göre giderek arttı. 1907’de plantasyon kauçuğu dünyadaki toplan gereksinmenin yüzde 5’ini karşılarken 1914’e gelindiğinde bu oran yüzde 50’nin üzerine çıkmıştı. Bütün dünya kauçuğunun ancak küçük bir miktarı Brezilya’dan gelmektedir.
Kauçukağacının Yetiştirilmesi
Doğada pek çok bitki kauçuk laktesi üretirse de bunların için de en önemlisi en katışıksız ürünü veren kauçukağacıdır. Tropik ormanlara özgü bir bitki olan ve çok çabuk büyüyen bu ağaç ortalama 15-18 metreye kadar boy atar. Kauçukağacı üretiminde ağaçlar “göz aşısı” yöntemiyle çoğaltılır. Bunun için, seçilen anaç kauçukağacı fidanları birkaç aylık olduklarında kabuklarının bir bölümü soyulur ya da açılır ve kauçuk veriminin yüksek olduğu bilinen bir ağaçtan kesilen tomurcuklu bir parça, bu bölüme yerleştirilerek sıkıca bağlanır. Tomurcuk gelişerek yeni bir gövde verdikten sonra anaç fidanın tepesi kesilir. Böylece tomurcuğu kesilen ağacın eş verimlilikte yeni ağaçlar elde edilir. Bu konuda ulaşılan son gelişmelerden biri ise ağacın yaprak hastalıklarına ve rüzgara dayanıklı taç bölümüyle yapılan aşılamadır.
Aşılanmış ağaçlar yaklaşık bir yaşındayken fidanlıklardan asıl yerlerine aktarılır. Verimliliği 15 yaşına kadar artarak giden her bir ağaç en çok 30 yaşına kadar ürün verir. Daha sonra ömrünü tamamlayan bu ağaçlar sökülerek yerine yenileri dikilir.
Doğal Kauçuk
Lateks asıltı halde bulunan küçük kauçuk parçaları içerir. Bu sıvı ağacın sert dış kabuğu ile içteki büyütkendoku katmanı arasında, ince tüp katmanları halinde bulunur ve Ridley’in geliştirdiği akıtma yöntemiyle toplanır. Bu, hüner isteyen bir işlemdir; önce bir bıçakla ağacın kabuğu, büyütkendokuya zarar vermeden dikkatle sıyrılır. Bu yöntemle ağacın gövdesine açılan yarık, soldan sağa aşağıya doğru eğiktir.
Akıtma işlemi, lateks akışının en hızlı olduğu, sabahın erken saatlerinde gerçekleştirilir; ama kesim işleminden birkaç saat sonra lateks pıhtılaşır ve yarık kapanır. Her ağaç yaklaşık 150 gram lateks verir; bunun üçte biri kauçuktur. Her ağaçtan günaşırı lateks alınır. Beyaz, yumuşak, hamura benzeyen bir madde olan pıhtılaşmış lateks, çamaşır makinelerindeki merdanelerine benzeyen silindirlerin arasından geçirilerek suyu sıkılır ve ince yaprak haline getirilir. Daha sonra yapraklar kapalı bir bölmeye asılarak odun dumanında yaklaşık üç gün kurutulur. Bu işleme “tütsüleme” denir. Bunların dışında bir de krepleme işlemi vardır. Krep kauçuk tütsülenmiş yapraklara göre daha açık renklidir.
Yapay Kauçuk
Bilim adamları doğal kauçuğa benzeyen bir madde elde etmek için yıllarca uğraştılar. 1826’da Michale Faraday, kauçuğun bir hidrokarbon bileşiği, yani yalnızca karbon ve hidrojen atomlarından oluşmuş bir kimyasal madde olduğunu keşfederek ilk önemli adımı attı. I. Dünya Savaşı (1914-18) sırasında Almanya’nın doğal kauçuk kaynakları kesildi. Ama, Alman kimyacıları “metil kauçuğu” adını verdikleri kauçuğumsu bir madde elde etmeyi başardılar. Kauçuğun, bir zincirin halkaları gibi, özdeş birimlerden oluşan, çok uzun bir molekül olduğu keşfedildi ve buna “polimer” adı verildi.
1931’de ABD’li kimyacı Julius Arthur Nieuwland polikloropren olarak adlandırdığı bir kauçuk yaptı. 1933’te iki Alman kimyacı stiren-bütadien kauçuğunu geliştirdiler; stiren-bitadien kauçuğu piyasada kısaca SBR olarak bilinir.yapay kauçuk üretiminde en büyük gelişme II. Dünya Savaşı (1939-45) sırasında sağlandı. Japonlar doğal kauçuk üreten ülkeleri ele geçirince Müttefikler’in kauçuk kaynakları kesildi. ABD Hükümeti, yapay kauçuk üretim tekniklerinin geliştirile bilmesi amacıyla yüzlerce kimyacı görevlendirdi. Savaştan sonra plantasyonlarda yeniden doğal kauçuk üretilmeye başlandı, bunun üzerine bazı yapay kauçuk üretim tesisleri kapandı.
1960’ların başında yapay kauçuk üretimi doğal kauçuk üretimiyle aynı düzeye geldi. Bu dönemde pek çok başka kauçuk türü geliştirildi; bunlardan birisi, doğal kauçukla tamamen aynı özelliklere sahip olan poliizopren’dir. Yapay kauçuk üretiminde uygulanan kimyasal tepkimeler çok karmaşıktır. Önce, ham petrol damıtılarak, nafta ve öteki hidrokarbonlar elde edilir. Daha sonra bunlar, kraking denen kimyasal bir işlem uygulanarak küçük moleküllere ayrılır; bu moleküllerden yararlanılarak kauçuk ve plastik gibi pek çok petrokimya ürünü hazırlanabilir.
Kauçuk Ürünleri
Ham kauçuk pek işe yaramaz. İlk aşamada elde edilen doğal ham kauçuk sert bir maddedir ve bütün kauçuklar gibi, soğukta daha da sertleşir, sıcaktaysa yumuşar ve yapışkanlaşır. İskoç Charles Macintosh, 1832’de yağmurluk yapımında ham kauçuk yapımından ham kauçuk yapımından yararlanmanın bir yolunu buldu. Hemen hemen aynı sıralarda, Thomas Hancock adlı bir İngiliz Londra’da ilk kauçuk fabrikasını kurdu. ABD’de Connecticut’lı Nathaniel Hayward, kauçuk-kükürt karışımının, güneş ışığı altında yüzeyinin yapışkanlığını yitirdiğini keşfetti. Bunun üzerine “güneşlendirme” denen bir yöntem geliştirdi ve 1839’da bu buluşunun patentini aldı. Bir başka Connecticut’lı mucit, Charles Goodyear ise, kauçuk ve kükürt’ün karıştırıldığını duyunca Harward’ın patent hakkını satın aldı. En iyi kauçuğu elde etmek için kavrulma işleminin uygun bir noktada durdurulması gerektiğine karar verdi. Goodyear, vulkanlama denen bu kükürtle sertleştirme yönteminin patentini 1844’te aldı; bu buluşu, bütün kauçuk üretim tarihinin en önemli keşfiydi.
Vulkanlamanın kauçukta ne tür bir yapısal değişikliğe yol açtığı ancak 194’ta anlaşıldı. Son yıllarda, kükürt kullanılmasını gerektirmeyen vulkanlama yöntemleri bulunmuştur. Örneğin, ham kauçuk yaprağı, azotlu bir ortamda, yüksek hızlı elektronlara ya da katot ışınlarına tutularak, tam anlamıyla dayanıklı ve esnek bir yapıya kavuşturulabilir.
Oksijen, kauçuğun molekülleri arasındaki belirli bağları zayıflatır ve malzeme bunun sonucunda özelliğini yitirir; bu etki, özellikle güneş ışığı altında şiddetlenir. Karbon karası, ürünün siyah bir renk kazanmasını sağlar ve böylece güneş ışığının malzemeye işlemesi güçleşir. Kükürt genellikle karıştırıcıda karıştırılmaz; çünkü karıştırıcıdaki ısı, vulkanlamayı olumsuz yönde etkiler. Karıştırıcıdan çıkan ve kauçuk “karışımı” olarak adlandırılan malzeme yumuşaktır ve vulkanlamadan önce istenilen biçime getirilebilir. Kauçuk karışımı, otomobil lastiklerinin, sıcak su şişelerin ve pek çok kauçuk ürününün yapımında olduğu gibi bir kalıp içinde sıkıştırılarak biçimlendirilebilir. Yaprak ya da levha halindeki kauçuk, karışımın, “kalender” denen bir makinenin merdaneleri arasından geçirilmesiyle elde edilir. Kauçuğun dayanıklılığını arttırmak için, içine bez ve tel gömülebilir. İngiltere’de Robert William Thomson, arabalarda kullanılmak üzere icat ettiği ve 1845’te patentini aldığı havayla şişirmeli tekerlek lastiğini yaparken kauçukla birlikte, kord bezinden yararlandı. Palet lastiği gibi bazı esnek kauçuk malzemeler doğrudan doğruya lateksten yapılır.
Kauçuğun Kullanıldığı Yerler
Kauçuğun kullanılmadığı pek az sanayi dalı vardır. Üretilen kauçuğun yüzde 60’tan çoğu, bisiklet lastiklerinden dev kazı makinelerinin lastiklerine kadar değişen pek çok lastiğin yapımında kullanılır. Kauçuğu geri kanmak için en yaygın uygulanan yöntem 1899’da geliştirilmiş olan bir alkali yöntemidir. Otomobil lastiklerinde kullanılan kauçuğun bükülebilir esnek, dayanıklı ve aşınmaya karşı dirençli olması gerekir. Ameliyat eldivenlerinde de bükülebilir özellik önde gelir. Köprü ve binalarda titreşimi ve gürültüyü azaltmak için kullanılan kauçuk yapı elemanlarında ise dayanıklılık özelliği önem kazanır. Kauçuğu uzun ömürlü kılan, aşınmaya karşı direnç özelliğidir. Tenis yada golf toplarında kauçuğun geri sıçrama özelliğinden yararlanılır; aynı özellik, gemilerde otomobillerde kullanılan tamponlarda da önemlidir.
DOĞAL KAUÇUK
Şimdi 1745'e XV. Louis'in saltanat yıllarına gideceğiz.
Paris çalkalanıyor: Kâşif La Condamine, Güney Amerika'ya yaptığı bilimsel inceleme gezisinden dönmüş... On yıl süren bu gezinin bastıca amacı meridyenin bir derecesini ölçmekti. Daha önce Maupertuis tarafından Laponya'da yapılan benzeri bir incelemenin sonuçlarının karşılaştırılması, Cassini ve Newton taraftarlarının arasındaki mücadeleye son vermişti: Dünya ekvatorda değil kutuplarda basık bir küre idi.
Aydın tabaka, Maupertuis'in Cassini'ye La Condamine'in Bourguer'ye karşı sürdürdüğü ve Voltaire'in kışkırtıp körüklediği polemiği yıllarca ilgiyle izlemişti. Halkın gözüyse kâşifin Peru'dan getirdiği ve Akademi'ye sunduğu bir keşifteydi. Bu, yerlilerin bir ağacın özsuyundan elde ettikleri esnek bir maddeydi. Ağacın kabuğu hafifçe yarılınca özsuyu akıveriyor ve bu su hemen donduğu halde yumuşaklığını kaybetmiyordu. Yerliler hem kırılmaz, hem de su geçirmez bu maddeyle çanta, ayakkabı, elbise ve kaplar imal edebiliyorlarmış. Bu madde aynı zamanda yay gibi uzayabildiği için çok güzel zıplayan toplar ve cam şırıngaların yerine kullanılan armut biçiminde esnek şırıngalar yapılabiliyormuş. Halk buluşu sevinçle karşılıyordu. Ne var ki Akademi üyeleri. La Condamine'in, erdemlerini sayıp tüketemediği bu maddeyi küçümseyerek bir yana ittiler.
Bunun hevea ağacının özsuyu, yani kauçuk olduğunu anlamışsınızdır. Kauçuk! Yüzyılın en önemli keşfi diyebileceğimiz madde Avrupa'ya böyle getirilmişti. Gerçekten bebeklerin biberonundan tutun da, tekerleklere, okul silgilerinden çiklete kadar günlük yaşantımızın en ufak ayrıntılarına girebildiğinden, kauçuğun uygarlığımızdaki yeri, bir benzeri daha bulunamayacak kadar büyük ve önemlidir. Kauçuktan elde edilen sayısız yararları da La Condamine'e borçluyuz. Ancak mucidin çağdaşları bunu hiç mi, hiç akıllarından geçinmiyorlardı. Şırınga ağacı deyip kahkahayı basıyor ve her biçime kolayca girebilen bu uysal maddeyi parmaklarının arasına alıp oynamakla yetiniyorlardı. Hammaddeyi ilk değerlendirme alanı ancak 1770'te bulunabildi: Okul silgisi...
Gerçek şu; kauçuğa karşı gösterilen anlayışsızlık pek de haksız değildi. Bu olağanüstü madde erdemlerine karşılık büyük kusurlara da sahipti. Amerika'dan Avrupa'ya gelinceye kadar mayalanması yetmiyormuş gibi her tarafı kirletiyor, pis kokuyor, üstelik kolay kalıplanmadığı gibi hava, ışık ve sıcağın etkisiyle bozuluyordu.
Kimyacılar bu güçlüğün çözümünü bulmakta gecikmediler: Madde, gerekli bir solüsyon (eriyik) içinde eritilip kalıba döküldükten sonra buharlaşmaya bırakıldığı takdirde kalıbın sekilini alırdı elbet. Ancak bu eritici maddenin ne olduğunu bulmak gerekiyordu. Terebentin özü, eter, petrol gibi birkaç solüsyon birden bulundu ama yalnız sonuncusuyla pratik bir sonuca ulaşıldı. 1823'te İskoçyalı kimyacı Charles Macintosh kauçuğu petrolün içinde erittikten sonra kumaşları bu solüsyonun içine batırarak su geçirmez hale getirdi.
Kısa zaman sonra daha iyi bir solüsyon bulunabileceği düşünülerek yeniden araştırmalar başladı. Çünkü bu türlü işlenmiş şekliyle kauçuk hâlâ pis kokulu, üstelik tahta gibi sertti. Kimyacılar bu maddeyi her ne pahasına olursa olsun uygarlığa kazandırmak için harıl harıl çatışmaya koyuldular.
Amaca ilk ulaşan Amerikalı Charles Goodyear oldu (1800-1860). Goodyear, Macinthos gibi bir bilim adamı değildi. Tersine kendini yeteneklerinin esinlemesine bırakan bu amatör araştırmacı, kauçuğu eline geçen her türlü kimyasal maddeyle işlemeye koyuldu. Deneme yordamı ona olumlu yolu açtıysa da kendinin ve ailesinin servetini ve sonunda hayatını bu uğurda kurban etti.
Evet, bir rastlantıyla bir gece kauçuğu ve kükürdü sobanın yanında unutması sonucu "vulkanizasyonu" (kauçuğu belli miktarda kükürtle karıştırarak soğuk ve sıcaktan etkilenmez duruma getirme işlemine "vulkanize etmek" denir.) keşfetti. AL bir oranda kükürtle karıştırdığında (2-5/100), kauçuk tam istenilen yani kalıplanmaya elverişli, dirençli ve sağlam bir madde haline geliyor, lastik dediğimiz şekli alıyordu. Baş döndürücü bir gelişmenin ve dev servetlerin kaynağı olan kauçuk sanayii doğmuştu. Ama ne yazık ki mucite kimse inanmamış, onu desteklemeyi göze alabilecek önsezisi güçlü bir tek kapitalist çıkıp elinden tutmamıştı. O kadar ki, Goodyear, 1844'te icadının beratını alabildiği zaman karşısında daha şanslı bir rakip buldu: İngiliz Thomas Hancock maddeyi bir yıldan beri imal etmekteydi.
Goodyear, dul karısına ve artı çocuğuna 200.000 dolar borç bırakarak bir otel odasında öldü. Buna karşılık Britanyalı rakibinin elinde vulkanizasyon, yaygın bir teknik haline girmiş ve 1839'da 300 ton olan dünya kauçuk üretimi 1850' de 1.000 tona yükselmişti. Ve yüzyılın sonunda da 40.000 tona varacaktı. Hancock daha da ileri gitti: Kauçuğu kükürdün etkisinde daha uzun zaman tutmak yoluyla sert bir madde olan "ebonit"i buldu. 1849'da vatandaşı F. Walton keten yağını oksitlemek ve bunu talaş ya da mantarla karıştırmak yoluyla bir tür yerli kauçuk meydana getirdi. "Linolyum" denen bu madde çabuk yaygınlaştı ve üretimi günümüzde 170 kilometre kareye kadar yükseldi.
1. Kauçuk Üretimi
1.1. Kauçuk Nedir?
1.2. Kauçuk Üretim Prosesi
1.3. Kauçuk Sanayii Atıkları
1.3.1. Genel Kauçuk Sanayi Atıkları
1.3.1.1. VOC Emisyonları
1.3.1.2. Katı Atıklar
1.3.1.3. Atıksu
1.3.2. Lastik Sanayii Atıkları
1.3.2.1. VOC Emisyonları
1.3.2.2. Hurda Lastikler
2. Kauçuk Sanayii Atıklarının Bertarafı, Geri Kazanımı ve Değerlendirilmesi
2.1. Devulkanizasyon Prosesi
2.2. Piroliz Prosesi
2.3. Diğer Prosesler
2.3.1. Yakma Prosesi
2.3.2. Yüzey İşleme Prosesi
HAMMADDELER ANSİKLOPEDİSİ
