રબર (રસાયણશાસ્ત્ર) : હીવિયા વૃક્ષના થડમાંથી ઝરતો દૂધ જેવો અપરિષ્કૃત રસ (લૅટેક્સ). રબરનો મુખ્ય સ્રોત Hevea brasiliensis નામનું બ્રાઝિલમાં ઊગતું વૃક્ષ છે. હીવિયા ઉપરાંત રશિયન ડેન્ડેલિયન (dandelion), ગોલ્ડન રોડ, નૈર્ઋત્ય યુ.એસ. તથા મેક્સિકોમાં ઊગતા ગ્વાયૂલ (guayule, parthenium argentum); મિલ્કવીડ તથા અંજીર (fig) વૃક્ષોમાંથી પણ રબર મળે છે, પરંતુ ઉત્પાદન-દૃષ્ટિએ તે પરવડતું નથી.
1876માં હીવિયા વૃક્ષનાં 70,000 જેટલાં બીજ બ્રાઝિલથી ઇંગ્લૅન્ડ લાવીને વાવતાં તેમાંથી 2,500 જેટલા ઊગેલા નાના છોડને શ્રીલંકા (સિલોન) ખાતે નિકાસ કરાયાં. ઈસ્ટ ઇન્ડિયન રબર પ્લાન્ટેશનની આ શરૂઆત હતી. વર્ષો સુધીના પ્રયોગો બાદ શ્રીલંકા તથા ઈસ્ટ ઇંડિઝમાં મૂળ કરતાં વધુ સારા પ્રકારની જાતો ઉપજાવવામાં આવી. રબર મુખ્યત્વે દ્વીપકલ્પીય મલેશિયા, ઇન્ડોનેશિયા, શ્રીલંકા, કંબોડિયા, થાઇલૅન્ડ, સારાવાક અને બ્રૂનેઈમાંથી નિકાસ કરાય છે.
રબરનું વૃક્ષ 5થી 7 વર્ષનું થાય ત્યાં સુધીમાં લગભગ 18થી 20 મીટર ઊંચું થયું હોય છે અને ત્યારે તેમાંથી લૅટેક્સ કાઢી શકાય એવી ક્ષમતા આવી ગઈ હોય છે. આ વૃક્ષના થડની છાલમાં 3 ઇંચ જેટલો આડછેદ જમીનથી 1થી 1.2 મી. ઊંચે કરવામાં આવે છે. આને tapping અથવા grafting કહે છે. વૃક્ષમાં રહેલા રસને (sap) રબરક્ષીર (latex) કહે છે. છેદમાંથી ઝરતું દૂધ જેવું પ્રવાહી 35 % રબર ધરાવતું પાયસ (emulsion) છે, જેમાં ઍસિડ ઉમેરી તેનું પ્રક્ષેપન કરવામાં આવે છે. પાયસને સ્થાયિત્વ આપવા તેમાં એમોનિયા ઉમેરવાથી તેને લાંબા સમય સુધી રાખી શકાય તેમજ લાંબા અંતરે જહાજો દ્વારા મોકલી શકાય છે. રબરક્ષીરને સંકેન્દ્રિત કરવાની વિધિને ક્રીમીકરણ (creaming) કહે છે. તે માટે તેમાં ગુંદર અથવા આલ્જિનિક ઍસિડના ક્ષાર ઉમેરવામાં આવે છે. આ સંકેન્દ્રિત રબરક્ષીરમાં રબરનું પ્રમાણ કુદરતી ક્ષીર કરતાં બમણું હોય છે.
વૃક્ષના થડમાં જમીનથી આશરે 1 મીટર ઊંચે કરેલો આડછેદ થડના 2 ભાગ જેટલો વિસ્તૃત કરી તેનો ઢોળાવ જમીન તરફ રખાય છે; જેમાંથી ઝરતું રબરક્ષીર પાત્રોમાં એકઠું કરાય છે. પ્રત્યેક ત્રીજા દિવસે અગાઉના છેદ નીચે બીજો છેદ કરીને થડના નીચેના ભાગ સુધી પહોંચાય ત્યાં સુધી આ વિધિનું પુનરાવર્તન કરાય છે. ત્યારબાદ નિષ્કાસન (tapping) વૃક્ષની બીજી બાજુએથી શરૂ કરાય છે. દરમિયાન અગાઉના છેદ નવી છાલ આવવાથી રુઝાઈ જાય છે. રબરક્ષીરને પાત્રોમાંથી એકઠું કરી, તેમાં ઍસિડ ઉમેરી તેને સ્કંદિત કરાય છે, જેથી રબર વાદળી જેવું છિદ્રાળુ (spongy) બને છે. આને દબાણ આપી, સૂકવી ધુમાડો અપાય છે. આ રીતે બનતા ખરબચડા (crepe) રબરના પાટલા (ગઠ્ઠા) (pigs) જહાજમાં ચઢાવવા માટે તૈયાર કરાય છે. કલમ કરીને (ગ્રાફ્ટિંગ) તથા અન્ય સુધારેલી રીતો વડે રબરક્ષીરનો ઉતાર (yield) શરૂઆતમાં જે 1,681 કિગ્રા./હેક્ટર/ વર્ષ સુધી કરી શકાયો હતો તે હવે લગભગ બમણો કરી શકાયો છે.
1820માં ચાર્લ્સ મૅકિન્ટૉસે (MacIntosh) રબરનો એક રેઇનકોટ બજારમાં મૂકેલો, પરંતુ સામાન્ય તાપમાને તે ચીકણો, ચોંટી જાય તેવો તથા ઠંડીમાં કડક અને બરડ થઈ જતો. 70° સે. તાપમાન ઉપર તેની સ્થિતિસ્થાપકતા જતી રહેતી. 1838માં ચાર્લ્સ ગુડઇયરે અકસ્માત્ રબર તથા ગંધકને એકસાથે ગરમ કરીને એવો પદાર્થ મેળવ્યો, જે રબરના બધા જ આવશ્યક ગુણ ધરાવતો હતો. તેમાં નમ્યતા (flexibility), સ્થિતિસ્થાપકતા [પ્રત્યાસ્થતા (elasticity)] અને તાપમાનના મોટા ફેરફાર ખમવાની ક્ષમતા જળવાઈ રહેતી જણાઈ. વળી તે ઘસારા સામે પણ પ્રતિકાર કરી શકતો જણાયો. અકસ્માતે શોધાયેલી આ વિધિને વલ્કનીકરણ (vulcanization) કહે છે. આ રીતે બનાવાયેલી નીપજમાંથી, બૂટ, ટાયરો વગેરે બનાવાય છે.
વલ્કનીકૃત રબરના ગુણધર્મોનો આધાર તેમાં ઉમેરેલા ગંધક(સલ્ફર)ના પ્રમાણ ઉપર અવલંબે છે. વલ્કનીકરણ માટે ગંધક જ ઉમેરવો આવશ્યક નથી. સલ્ફર મૉનોક્લોરાઇડ, થાયૉયુરામ, ડાયસલ્ફાઇડ કે પૉલિસલ્ફાઇડ બહુલકો પણ વાપરી શકાય છે. આવા રસાયણોને સંસાધન-કારકો (curing agents) કહે છે. વળી કેટલાક પેરૉક્સાઇડો દ્વારા અથવા ગામા કિરણો વડે પણ વલ્કનીકરણ થઈ શકે છે.
રબરને ખૂબ ગરમ કરવાથી તેનું અનેક બાષ્પશીલ હાઇડ્રૉકાર્બનોમાં વિઘટન થાય છે, જેમાંનો મુખ્ય ઘટક આઇસોપ્રીન
હોય છે. રબરનું પ્રયોગનિર્ણીત સૂત્ર C5H8 હોવાથી તેને આઇસોપ્રીનનું બહુલક માનવામાં આવતું, કારણ કે આઇસોપ્રીન ધીરે ધીરે અસ્ફટિકી (રબર જેવા) બહુલક પદાર્થમાં ફેરવાય છે :
પ્રયોગશાળામાં આઇસોપ્રીનના બહુલીકરણ દ્વારા મેળવેલા રબરમાં કુદરતી રબર જેવા આવશ્યક ઘણા ગુણધર્મો હોતા નથી, અને અનેક પ્રયત્નો છતાં તેમાંથી સંતોષજનક વ્યાપારી જરૂરિયાતો મુજબનું બહુલક બનાવી શકાયું નથી. કુદરતી રબર વિવિધ અણુભાર ધરાવતાં પૉલિપ્રીન સંયોજનો(polyprenes)નું સંકીર્ણ મિશ્રણ છે. રબરના મુખ્ય ઘટકોનો અણુભાર 60,000થી 1,90,000ના ગાળામાં હોય છે; જ્યારે રબરનો સરાસરી અણુભાર 1,30,000થી 1,80,000 વચ્ચે હોય છે. રબરનું બંધારણ તેની ઓઝોનીકરણ પ્રક્રિયા દ્વારા મળતી વિઘટન- નીપજો ઉપરથી શોધી કાઢવામાં આવ્યું છે. તેમાં કાર્બન-પરમાણુઓની રચના વ્યવસ્થિત જણાય છે :
1,50,000 અણુભાર ધરાવતા બહુલક માટે આઇસોપ્રીન એકમ લગભગ 2,200 વાર દોહરાય છે.
ગટ્ટા-પરચા (gutta-percha) તથા બાલાટા (balata) નામની કુદરતી નીપજો પણ રબરનું જ બંધારણ ધરાવે છે, પરંતુ તે ખૂબ કઠણ (tough) તથા શિંગડા જેવી (horn like) હોય છે. રબર અને તેમના વચ્ચેનો ફરક માત્ર તેમનામાંના દ્વિબંધના વિન્યાસમાં રહેલ છે. રબરમાં સમપક્ષ, જ્યારે ગટ્ટા-પરચામાં વિપક્ષ વિન્યાસવાળી પરમાણુરચના હોય છે :
આ રીતે રબર સમપક્ષ–1, 4–પૉલિઆઇસોપ્રીન છે. રબરમાં દ્વિબંધની હાજરીને લીધે પ્રબળ ઉપચયનકારકો દ્વારા તેનું કઠિનીકરણ અને અપઘટન (deterio-ration) થાય છે.
વલ્કનીકરણ-પ્રક્રિયા દરમિયાન રબર સાથે સલ્ફર સંયોજાઈને અણુઓ વચ્ચે સલ્ફર-સેતુ (bridge) બનાવે છે. આને માટે સલ્ફરના થોડા પ્રમાણની જરૂર પડે છે. પ્રમાણસર ભેળવેલા સલ્ફરથી રબરની નમ્યતા, સ્થિતિસ્થાપકતા વગેરે ગુણધર્મો મહત્તમ હોય છે ત્યારે વધુ સલ્ફર ઉમેરાતાં તે સખત, અનમ્ય (non-elastic) બની જાય છે. રેખીય બહુલકો વચ્ચેની તિર્યગ્-બંધન(cross-linkage)ની અસરથી સખતપણામાં વધારો થાય છે. આવું અન્ય પ્રકારના બહુલકોમાં પણ જોવા મળે છે.
રબર જેમ જૂનું થતું જાય તેમ કડક બની તેમાં ચીરા પડી જાય છે. આ એક ઉપચયનની પ્રક્રિયા છે, જે અટકાવવા માટે તેમાં પ્રતિઉપચાયકો (antioxidants) ઉમેરવામાં આવે છે. આવાં સંયોજનો N–ફિનાઇલ–2–નૅપ્થાઇલએમાઇન, આલ્કાઇલ ડાઇ-ફિનાઇલએમાઇન, ઍસિટોન-ડાઇફિનાઇલએમાઇન પ્રક્રિયા-નીપજો વગેરે ઉમેરાય છે. વલ્કનીકરણની વિધિ ઝડપી બનાવવા માટે તેમાં પ્રવેગકો (accelerations) ઉમેરવામાં આવે છે. 2–મર્કેપ્ટોબેન્ઝોથાયાઝોલ, બેન્ઝોથાયાઝોલાઇલ ડાઇસલ્ફાઇડ, ઝિંક ડાઇઇથાઇલ ડાઇથાયૉકાર્બામેટ, ટેટ્રામિથાઇલ થાઇયુરામ ડાઇસલ્ફાઇડ, 1, 3,–ડાઇફિનાઇલ ગ્વાનિડિન સંયોજનો પ્રવેગકો તરીકે વપરાય છે. આવા પ્રવેગકોને પણ વધુ ક્રિયાશીલ બનાવવા ઉમેરાતા પ્રવેગક સક્રિયકો(accelerator activators)માં સ્ટીયરિક ઍસિડ, લિથાર્જ, એમાઇન્સ, ઝિંક ઑક્સાઇડ વગેરેને ગણાવી શકાય. આ રીતે બનતા રબરને જરૂર મુજબનો રંગ આપવા માટે તેમાં વર્ણક (રંગદ્રવ્ય) તરીકે કાર્બન બ્લૅક, ઝિંક ઑક્સાઇડ, કેટલીક માટી (clays), કૅલ્શિયમ કાર્બોનેટ, ટિટેનિયમ ડાયૉક્સાઇડ (TiO2) વગેરે ઉમેરવામાં આવે છે. આ ઉપરાંત આનમ્ય (pliable) રબર ટાયર તથા બેલ્ટ માટે ચાલી શકે નહિ. તેમાં વધુ તનન-સામર્થ્ય (tensile strength), સખતપણું, ઘસારા-પ્રતિકારકતા વધારવાં આવશ્યક હોવાથી તેમાં કાર્બન બ્લૅક, સિલિકા (શંખજીરું) (talc) કે ઝિંક ઑક્સાઇડ જેવા પ્રબલક પૂરકો (reinforcing fillers) ઉમેરવામાં આવે છે. રબરની સુનમ્યતા વધારવા માટે વપરાતાં સંયોજનોને રાસાયણિક સુઘટ્યતાકારકો (chemical plasticizer) કહે છે, જેમાં 2–નૅપ્થેસિન થાયૉલ, બિસ (o-બેન્ઝ-એમાઇનો ફિનાઇલ) –ડાઇસલ્ફાઇડ, ઝાયલીન થાયૉલ સંયોજનો તથા ઝાયલીન થાયૉલના ઝિંક-ક્ષારો મુખ્ય છે.
રબરના બેન્ઝિન કે કાર્બન ટેટ્રાક્લોરાઇડમાંના દ્રાવણમાં ક્લોરિન પસાર કરવાથી 60 % ક્લોરિન શોષાઈ ક્લોરિનયુક્ત રબર બને છે; જેમાં પ્રત્યેક આઇસોપ્રીન એકમદીઠ 3થી 4 ક્લોરિનપરમાણુ હોય છે. આ નીપજ બિનદહનશીલ હોવાથી અગ્નિરોધક તથા રસાયણ-પ્રતિકારક પેઇન્ટ તરીકે વપરાય છે.
કૃત્રિમ અથવા સંશ્લેષિત રબર : સંશ્લેષિત રબર કુદરતી રબર કરતાં ઓછું અસંતૃપ્ત (વધુ સંતૃપ્ત) હોય છે.
પ્રથમ સંશ્લેષિત રબર યુ.એસ.માં થાયૉકોલ (1930) તથા નિયોપ્રીન (ક્લૉરોપ્રીન રબર CR) બનાવવામાં આવેલું.
બ્યૂના S અથવા SBR (સ્ટાયરીન બ્યૂટાડાઇન રબર) એક સહબહુલક છે, જેમાં 75 % બ્યૂટાડાઇન તથા 25 % સ્ટાયરિન હોય છે. બ્યૂના S નીચા તાપમાને પેરૉક્સાઇડની હાજરીમાં બનાવાતું હોઈ તેને શીત-રબર પણ કહે છે.
બ્યૂટાઇલ રબરમાં 98 % આઇસોબ્યૂટિલીન તથા 2 % બ્યૂટાડાઇન કે આઇસોપ્રીન હોય છે. તેને વલ્કનીકૃત કરી શકાય છે. તે સંતૃપ્ત હોવાથી રસાયણ-પ્રતિકારક તથા ઉપચયન-પ્રતિકારક હોય છે. નિયોપ્રીન (ડુપ્રીન) ક્લૉરોપ્રીનના બહુલીકરણથી મેળવાય છે. થાયૉકોલ (પૉલિસલ્ફાઇડો) કાર્બનિક દ્વિહેલાઇડ તથા સોડિયમ પૉલિસલ્ફાઇડમાંથી બનાવાય છે. તેના વલ્કનીકરણ માટે સલ્ફરની જરૂર પડતી નથી. પૉલિયુરિધેન સંયોજનો ડાઇ કે પૉલિ-આઇસોસાયનેટની ડાઇ કે પૉલિહાઇડ્રિક આલ્કોહૉલ સાથેની પ્રક્રિયા દ્વારા મેળવાય છે. સિલિકોન રબર કાર્બ-સિલિકોન બહુલક છે, જે ડાઇમિથાઇલ-ડાઇક્લૉરોસિલેનમાંથી મેળવાય છે.
આ ઉપરાંત અન્ય ટૂંકાક્ષરી નામોવાળા વિવિધ પ્રકારો પણ ઉપયોગમાં છે; દા. ત.,
IR – આઇસોપ્રીન રબર (સંશ્લેષિત); CR – ક્લૉરોપ્રીન રબર; ABR – એક્રિલેટ-બ્યૂટાડાઇન રબર; NCR – નાઇટ્રાઇલક્લૉરોપ્રીન રબર; SCR – સ્ટાયરિનકલૉરોપ્રીન રબર; SIR – સ્ટાયરિન આઇસોપ્રીન રબર; EPTR – ઇથિલીન પ્રોપિલીન-ટર-પૉલિમર રબર.
રબરની બનાવટોનો ઉદ્યોગ : ભારતમાં રબર-ઉદ્યોગમાં આજે 32 ટાયર-એકમો, 220 મધ્યમ કદના એકમો તથા 5,500 નાના પાયાના એકમો તેમજ તેટલા જ લઘુ (tiny) એકમો અસ્તિત્વમાં છે. આ બધાનું વાર્ષિક વેચાણ 12,000 કરોડ રૂપિયાનું છે. આ ઉદ્યોગ 3.5 લાખ વ્યક્તિઓને રોજગારી પૂરી પાડે છે. રબરની બનાવટોની કુલ નિકાસ 1991–92માં 313 કરોડ રૂપિયા હતી તે 1999–2000માં 1,409 કરોડ રૂપિયા સુધી પહોંચી છે. આમાં ટાયર તથા ટ્યૂબ-ઉદ્યોગનું વેચાણ લગભગ રૂ. 10,000 કરોડનું છે. 1999–2000 દરમિયાન ટાયરોની નિકાસ રૂ. 853 કરોડે પહોંચી છે.
રબર અંગેના સંશોધનમાં હાલ રબરની ઘરગથ્થુ અને ઔદ્યોગિક વપરાશ માટે સારી પેદાશો પ્રાપ્ત થાય એ બાબત પરત્વે લક્ષ આપવામાં આવે છે. નાભિકીય ઊર્જા અને અવકાશ સફરના આ યુગમાં ઘણા અસામાન્ય પ્રકારના રબરની જરૂર પડે છે. આ માટે રબરના –84°થી 370° સે. તાપમાન સહી શકે તેવા ભાગોની જરૂર પડે છે. નાભિકીય રસાયણવિદો નાભિકીય વિકિરણ સામે રક્ષણ આપી શકે તેવા રબરને વિકસાવવા માટે પ્રયત્નશીલ છે. વળી રબરનું પ્રક્રમણ ન્યૂનતમ ઊર્જા વડે થઈ શકે તેવા પ્રક્રમો પણ વિકસાવાઈ રહ્યાં છે. આ માટે ચૂર્ણિત અને પ્રવાહી સ્વરૂપના રબરનો ઉપયોગ સૂચવાયો છે.
જ. પો. ત્રિવેદી