Invoering
De juiste samenstelling kiezen is slechts de helft van het verhaal bij het specificeren van een rubberproduct. Hoe die samenstelling wordt uitgehard is net zo belangrijk als wat erin wordt gebruikt. Vulkanisatie, ook wel uitharding genoemd, is het proces dat ongevulkaniseerd rubber omzet in het taaie, elastische materiaal waar ingenieurs mee werken bij het ontwerpen. Dit proces wordt vaak over het hoofd gezien wanneer de focus puur op de materiaalkeuze ligt.
De term "vulcanisatie" is afgeleid van Vulcanus, de Romeinse god van het vuur, hoewel het proces zelf een gemengde oorsprong heeft, aangezien Charles Goodyear en Thomas Hancock het proces beiden aan hun respectievelijke kanten van de Atlantische Oceaan ontwikkelden en patenteerden.
Deze blog behandelt wat vulkanisatie is, hoe het wordt uitgevoerd en waarom het zo'n directe invloed heeft op de productprestaties in de praktijk.
Wat is vulkanisatie?
Op chemisch niveau bouwt vulkanisatie dwarsverbindingen op tussen de polymeerketens in ruwe rubber, met behulp van een combinatie van warmte, druk en een uithardingsmiddel. Zodra die dwarsverbindingen zijn gevormd, kunnen de ketens niet langer vrij langs elkaar schuiven. Dit geeft uitgehard rubber zijn kenmerkende combinatie van flexibiliteit en sterkte, in tegenstelling tot het zachte, kleverige gevoel van niet-uitgehard rubber. Zwavel is het traditionele uithardingssysteem en wordt nog steeds veel gebruikt, maar peroxide, platina en andere systemen worden ingezet wanneer een rubbermengsel specifieke eigenschappen nodig heeft voor een bepaalde toepassing.
Waarom is dat nodig?
Ongehard rubber is niet geschikt voor de productie van een product. Het krimpt onder belasting, scheurt gemakkelijk, verliest zijn vorm en is ongeschikt voor zowel de boven- als onderkant van het temperatuurbereik. Harding lost al deze problemen op: het is wat het eindproduct zijn treksterkte, scheur- en slijtvastheid, veerkracht, compressiebestendigheid, vormvastheid en lange levensduur geeft.
Hoe werkt het proces?
Het proces begint met het mengen: vulstoffen, oliën, pigmenten, verwerkingshulpmiddelen en het uithardingsmiddel worden allemaal met het ruwe rubber vermengd. Deze samenstelling wordt vervolgens gevormd, door middel van gieten, kalanderen of extrusie, en uitgehard in een pers, op een continue uithardingslijn of in een autoclaaf, afhankelijk van het product. Om de uitharding goed te laten verlopen, is het essentieel om temperatuur, druk en tijd nauwkeurig te controleren. Bij onvoldoende uitharding blijft het onderdeel zwak en vervormt het gemakkelijk, bij overmatige uitharding verliest het flexibiliteit en wordt de levensduur verkort. In de praktijk verdient de uithardingscyclus net zoveel aandacht als de samenstelling van de samenstelling zelf.
Voordelen voor pakkingen en extrusies
Bij een pakking zorgt het uithardingsproces voor voldoende herstel en minder compressievervorming, waardoor de afdichting zijn kracht in de loop der tijd behoudt in plaats van te verslappen. Bij een extrusie zorgt het uithardingsproces voor dimensionale stabiliteit, betere weersbestendigheid en de mogelijkheid om herhaaldelijk te buigen zonder te scheuren. In beide gevallen is de kwaliteit van het uithardingsproces net zo belangrijk voor de prestaties in de praktijk als het materiaal waaruit het is gemaakt.
Gevulkaniseerde versus koudgelaste verbindingen
Een gevulkaniseerde verbinding wordt tijdens het uitharden chemisch gebonden, waardoor deze onderdeel wordt van het rubber zelf in plaats van er bovenop te liggen. Dat is wat de verbinding bestand maakt tegen vermoeiing, omdat er geen lijm is die als zwak punt kan fungeren. Koudgelaste verbindingen daarentegen gebruiken een lijm om twee reeds uitgeharde stukken rubber met elkaar te verbinden. Ze zijn sneller en goedkoper te produceren en werken goed voor statische toepassingen of toepassingen met een lagere belasting. Maar bij herhaaldelijk buigen of hoge belastingen is een gevulkaniseerde verbinding meestal de veiligere keuze.
Veelvoorkomende misvattingen
Het is verleidelijk om vulkanisatie te zien als niets meer dan het verhitten van rubber, maar de chemie, het uithardingssysteem en de procesbeheersing bepalen de eigenschappen van het eindproduct. Er bestaat een vergelijkbare misvatting over hardheid: harder is niet automatisch beter. De juiste Shore-hardheid hangt af van de afdichtingskracht, de beweging en slijtage waaraan het onderdeel wordt blootgesteld, en de omgeving waarin het functioneert. Het is de moeite waard om naar de volledige materiaalspecificatie te kijken in plaats van je te fixeren op één getal.
En hoe zit het met de nabewerking?
Nabehandeling is een secundaire behandeling die J-Flex toepast op veel siliconen-, FKM- en Viton-producten. Dit wordt beschouwd als de beste werkwijze, omdat het niet alleen de mechanische eigenschappen verbetert door ervoor te zorgen dat de dwarsverbindingen volledig zijn, maar ook vluchtige residuen verwijdert. Dit is met name in de voedingsmiddelenindustrie van cruciaal belang.
Veelgestelde vragen
Wat is gevulkaniseerd rubber?
Rubber dat chemisch is uitgehard om het de mechanische eigenschappen te geven die nodig zijn voor technische toepassingen.
Kunnen alle soorten rubber gevulkaniseerd worden?
Ja, correct gevulkaniseerd rubber heeft aanzienlijk betere mechanische eigenschappen en een langere levensduur dan ongevulkaniseerd rubber.
Zijn gevulkaniseerde voegen altijd nodig?
Nee, dat hangt af van de prestatie-eisen van de applicatie, de omgeving en het budget.
Conclusie
Bij het specificeren van rubbercomponenten krijgt de materiaalkeuze vaak de meeste aandacht, maar ook het uithardingsproces speelt een grote rol in de prestaties van het eindproduct. Of u nu een pakking, een extrusieprofiel of een op maat gemaakt onderdeel specificeert, het is de moeite waard om naast het materiaal ook naar het uithardingsproces te informeren.
Op de foto ziet u een van de O-ringvulcanisatiepersen die bij J-Flex in gebruik zijn!
Over J-Flex
De afgelopen 42 jaar heeft J-Flex zich gepositioneerd als de voorkeursleverancier voor rubberproducten in technologiegedreven markten.
Met expertise opgebouwd sinds 1984 levert J-Flex hoogwaardige, technisch geavanceerde rubbercomponenten en specialistische rubberplaten waarop u kunt vertrouwen. Van platen, profielen, pakkingen, hulzen, extrusies, balgen en constructies tot afdichtingsmiddelen, bieden wij oplossingen voor een breed scala aan polymeren, waaronder siliconen, FKM/Viton™, EPDM, neopreen, nitril en meer.
Neem contact op met de experts van J-Flex om de juiste oplossing voor uw behoeften te vinden!