Indledning
At finde den rigtige gummiblanding er kun halvdelen af processen, når man skal specificere et gummiprodukt. Hvordan blandingen hærdes, er lige så vigtigt som hvad der indgår i den. Vulkanisering, også kendt som hærdning, er den proces, der omdanner uhærdet gummi til det hårde, elastiske materiale, som ingeniører designer imod, og det overses ofte, når fokus udelukkende falder på materialevalg.
Udtrykket "vulkanisering" stammer fra Vulkan, den romerske ildgud, selvom selve processen har blandede rødder, idet Charles Goodyear og Thomas Hancock begge udviklede og patenterede processen på deres respektive sider af Atlanterhavet.
Denne blog dækker, hvad vulkanisering er, hvordan det udføres, og hvorfor det har så direkte en indflydelse på produktets ydeevne i marken.
Hvad er vulkanisering?
På et kemisk niveau opbygger vulkanisering tværbindinger mellem polymerkæderne i rågummi ved hjælp af en kombination af varme, tryk og et hærdningsmiddel. Når disse tværbindinger er på plads, kan kæderne ikke længere glide frit forbi hinanden, hvilket er det, der giver hærdet gummi sin velkendte blanding af fleksibilitet og styrke i stedet for den bløde, klæbrige fornemmelse af uhærdet materiale. Svovl er det traditionelle hærdningssystem og bruges stadig i vid udstrækning, men peroxid, platin og andre systemer kommer i spil, hvor en forbindelse kræver specifikke egenskaber til sin anvendelse.
Hvorfor er det nødvendigt?
Uhærdet gummi er ikke noget, man kan bygge et produkt af. Det kryber under belastning, rives let i stykker, mister sin form og har problemer i begge ender af temperaturintervallet. Hærdning løser alt dette: det er det, der giver den færdige del dens trækstyrke, rive- og slidstyrke, robusthed, deformationsevne, dimensionsstabilitet og lange levetid.
Hvordan fungerer processen?
Processen starter med blanding: fyldstoffer, olier, pigmenter, proceshjælpemidler og hærdningspakken blandes alle i den rå gummiblanding. Denne blanding formes derefter, enten ved støbning, kalandrering eller ekstrudering, og hærdes i en presse, på en kontinuerlig hærdningslinje eller i en autoklave, afhængigt af produktet. At få den rigtige hærdning betyder nøje at kontrollere temperatur, tryk og tid. Underhærdning betyder, at delen forbliver svag og deformeres let, overhærdning betyder, at den mister fleksibilitet, og dens udmattelseslevetid forkortes. I praksis fortjener hærdningscyklussen lige så meget opmærksomhed som selve blandingsopskriften.
Fordele ved pakninger og ekstrudering
I en pakning sikrer hærdningen tilstrækkelig gendannelse og mindre kompression, så tætningen bevarer sin kraft over tid i stedet for at slappe af. I en ekstrudering sikrer hærdningen dimensionsstabilitet, bedre vejrbestandighed og evnen til at bøje gentagne gange uden at revne. Uanset hvad har hvor godt en del er blevet hærdet lige så stor indflydelse på feltpræstationen som den forbindelse, den er lavet af.
Vulkaniserede vs. koldbundne samlinger
En vulkaniseret samling bindes kemisk under hærdning, så den bliver en del af selve gummiet i stedet for at ligge ovenpå det. Det er det, der giver den udmattelsesmodstand, da der ikke er noget klæbemiddel, der fungerer som et svagt punkt. Koldbundne samlinger bruger derimod et klæbemiddel til at forbinde to stykker allerede hærdet gummi. De er hurtigere og billigere at producere og fungerer godt til statiske eller lavere belastninger. Men når der er tale om gentagen bøjning eller høje belastninger, er en vulkaniseret samling normalt det sikrere valg.
Almindelige misforståelser
Det er fristende at tænke på vulkanisering som blot at opvarme gummiet, men det er kemien, hærdningssystemet og proceskontrollen, der bestemmer det færdige emnes egenskaber. Der er en lignende misforståelse omkring hårdhed: hårdere er ikke automatisk bedre. Den rigtige Shore-hårdhed afhænger af tætningskraften, bevægelsen og sliddet, som emnet vil opleve, og det miljø, det arbejder i. Det er værd at se på den fulde materialespecifikation i stedet for at fokusere på ét tal.
Hvad med efterhærdning?
Efterhærdning er en sekundær behandling, som J-Flex anvender på mange silikone-, FKM- og Viton-produkter. Dette betragtes som bedste praksis, da det ikke blot forbedrer de mekaniske egenskaber ved at sikre, at tværbindingen er fuldstændig, men det fjerner også flygtige rester. Dette er især kritisk i fødevareindustrien.
Ofte stillede spørgsmål
Hvad er vulkaniseret gummi?
Gummi, der er blevet kemisk hærdet for at give det de mekaniske egenskaber, der er nødvendige til teknisk brug.
Kan alle gummityper vulkaniseres?
Ja, korrekt hærdet gummi har betydeligt bedre mekaniske egenskaber og holdbarhed end uhærdet materiale.
Er vulkaniserede samlinger altid nødvendige?
Nej, det afhænger af applikationens ydeevnekrav, miljø og budget.
Konklusion
Valg af gummiblanding får ofte mest opmærksomhed, når man specificerer gummikomponenter, men hærdning spiller også en stor rolle i, hvordan den færdige del yder. Uanset om du specificerer en pakning, en ekstrudering eller en specialfremstillet komponent, er det værd at spørge om hærdningen udover materialet.
Billedet viser en af O-ring vulkaniseringspresserne, der er i brug hos J-Flex!
Om J-Flex
I løbet af de sidste 42 år har J-Flex positioneret sig som den foretrukne leverandørpartner for gummibaserede produkter inden for teknologidrevne markeder.
Med ekspertise opbygget siden 1984 leverer J-Flex højkvalitetskomponenter i konstrueret gummi og specialgummifolie, du kan stole på. Fra folier, støbninger, pakninger, muffer, ekstruderinger, bælge og fabrikationer til tætningsmidler tilbyder vi løsninger på tværs af en bred vifte af polymerer, herunder silikone, FKM/Viton™, EPDM, neopren, nitril og mere.
Tal med eksperterne hos J-Flex for at finde den rette løsning til dine behov!