Varför förlorar gummibandens elasticitet?

Anonim

Det finns något konstigt fascinerande om gummiband. Oavsett om vi använder dem för att hålla tillbaka vårt hår, organisera papper eller vika runt vårt pekfinger för en fräck ögonblicksbild, gör elasticiteten hos gummiband att de kan utföra många funktioner som vi litar på varje dag - särskilt våra frässkärningsbehov .

Deras förutsägbara stretch och elastiska omfamning hjälper till att hålla sakerna säkra, men ingenting varar för evigt, och du har säkert märkt att över tid börjar gummiband att förlora den sexiga stretchen. Så småningom är de bara värdelösa ringar av slitna gummi, eller de klarar sig under vissa förhållanden.

Frågan är varför händer denna förändring? Varför förlorar gummibandens elasticitet?

Vetenskapen om gummi

Mjölk latex extraherad från ett naturligt gummiträd, Hevea Brasiliensis. (Foto kredit: kokotewan)

Naturligt gummi kommer i form av ett rinnande, vitt mjölkigt ämne som kallas latex och kan hittas i mycket små mängder i andra växter, men gummiträd har stora mängder gummi molekyler i en kolloidal suspension (ungefär 30%), vilket gör det Den mest populära och effektiva källan för att extrahera gummi.

När de forna invånarna märkte de ovanliga studsande och sträckande egenskaperna hos ämnet började de använda det mycket som vi gör nu - att göra bollar för sport, vattentäta skor och skyddsklädsel för sina ägodelar. Tidigare upptäckare såg denna märkliga substans och tog tillbaka den till Europa, där den snabbt blev populär och förbättrad.

Snabba fram några tusen år, och vi har perfektionat vår användning av naturgummi. Genom att erkänna att obehandlat gummi inte hade nästan lika mycket motståndskraft eller så högt som ett sträckförhållande, kombinerade forskare de naturliga elastomerer som finns i gummi med många olika oljor och ämnen för att förbättra egenskaperna. Ett av de viktigaste genombrotten var användningen av mjukningsmedel, som är små molekyler som kan förbättra flexibiliteten och sträckningen. Kedjorna av polymerer kan lättare glida över varandra och sträcka sig utan spänning eftersom dessa "spacer" -molekyler förhindrar styvhet och onödig bindning mellan polymerkedjorna.

Vulkaniserat gummi (Fotokredit: molekuul.be / Fotolia)

Vulkaniserat gummi är en annan förändrad form av naturgummi som vi ser i allt från däcken på våra bilar till våra favoritbollbollar. Vulkaniserat gummi utvecklades bara under 1800-talet och innebär att man blandar svavel eller andra acceleratorer i polymerblandningen av gummi för att stärka substansen och göra den mindre känslig för nedbrytning. Svavelatomerna fungerar som tvärbindningar mellan kedjorna, vilket möjliggör extrem sträckning utan att knäppa och ger styrka och integritet till materialet.

Vad är svag punkt av gummi? Varför förlorar den sin sträcka?

När elastomererna och mjukgörare börjar oxidera över tiden, slutar dessa material att utföra sina funktioner och ge den elastisitet som vi känner och älskar i våra gummiprodukter. Snapback-nyttan av ett gummiband börjar försvinna när de naturliga kemikalierna börjar bryta ner sig. I naturgummi börjar syreexponeringen att bryta ner de dubbla bindningarna inom några dagar, vilket ger en smula röra; det är därför gummi har värmts och behandlats i tusentals år - för att sakta ner den oundvikliga nedbrytningen.

Exponering för ozon (som förekommer i all luft till viss del) är i stor utsträckning ansvarig för denna oxidationsstrid med gummi, men det är inte den enda gärningsmannen. Ljus (särskilt UV-strålning) är en annan båtfiende av elasticitet och gummi. Om du lämnar gummi ute i solen för länge kan det orsaka att polymererna och mjukningsmedlen försämras, vilket orsakar att den studsade delen av gummi försvinner.

Slutligen föredrar polymererna och molekylerna i gummi att "värmas" upp till maximal flexibilitet och motståndskraft, så att sträcka gummi ut i kallt väder kan ibland vara farligt. När temperaturen är låg, rör sig inte molekylerna förbi varandra lika lätt och kan göra gummibrocket och benägen att snappa.

Från all sådan information verkar det som att det bästa med hårbanden är att aldrig sträcka dem för långt, hålla dem vid rumstemperatur, stanna ut ur solen och utsätt dem inte för något syre. Enkelt, eller hur?