PL | EN
Wulkanizacja kauczuku siarką.

Wulkanizacja kauczuku siarką.

Kauczuk naturalny to materiał wytwarzany przez drzewa, podobnie jak syrop klonowy. Kauczuk naturalny jest składnikiem soku mlecznego wielu gatunków roślin dwuliściennych. Kauczuk naturalny otrzymuje się z lateksu, emulsji, która wydzielana jest z wewnętrznej kory drzew kauczukowych. Drzewa wytwarzają lateks, który jest następnie przetwarzany przez człowieka na użyteczny naturalny surowiec kauczukowy. Kauczuk naturalny znały starożytne cywilizacje takie jak np. Inkowie, którzy używali gumy naturalnej do produkcji piłek przeznaczonych do uprawiania sportów. W przeszłości największą wadą naturalnej gumy było to, że zaczynała się topić lub lepić, gdy temperatura była zbyt wysoka.

Kauczuk Naturalny.

Naturalny lateks zawiera 30-35% gumy, 2-3% białek i lipidów, 0,3% żywicy i 1,5-4% glikozydów. Koagulowany kauczuk po oddzielaniu i suszeniu daje surową gumę. Jest to polimer izopren (2-metylo-L,3-butadien), o masie cząsteczkowej z zakresu 300 000.

Kauczuk Syntetyczny.

Kauczuk syntetyczny jest produkowany z produktów ubocznych ropy naftowej przez polimeryzacje 1,3-butadienu, chloroprenu, izobutenu itp. Nazwa kauczuk syntetyczny odnosi się do każdego materiału gumowego, który jest wytwarzany przez człowieka. Kauczuk syntetyczny naśladuje oczekiwane właściwości kauczuku naturalnego i jest używany w wielu takich samych oraz podobnych zastosowaniach. Na rynku dostępnych jest wiele kauczuków syntetycznych, które mają wyjątkowe właściwości użytkowe, których nie posiada kauczuk naturalny.

Wulkanizacja gumy.

Guma naturalna jest miękka, lepka i termoplastyczna. Posiada niską wytrzymałość na rozciąganie i niską elastyczność. Taka guma jest mieszaniną łańcuchów polimerowych o różnych długościach. Co najważniejsze, w ogóle nie ma sieciowania i dlatego jest lepka i termoplastyczna. W rezultacie materiał znany od stuleci, posiadający ciekawe właściwości nie znalazł istotnego zastosowania użytkowego ze względu na słabe właściwości mechaniczne.

Sytuacja uległa radykalnej zmianie, kiedy to Charles Goodyear w 1839 roku przez przypadek odkrył proces wulkanizacji kauczuku do postaci gumy. Podczas przeprowadzania eksperymentu rozlał mieszaninę kauczuku i siarki z innymi składnikami na gorącym piecu. Pod wpływem temperatury kauczuk uformował się w twardy materiał nazywany gumą. Właściwości materiału pod wpływem temperatury zostały radykalnie zmienione przez krzyżowe połączenie łańcuchów polimerowych. Proces ten dzisiaj nazywamy procesem wulkanizacji.

Wulkanizację tę przeprowadza się zazwyczaj, mieszając rozdrobnioną siarkę rombową z kauczukiem, a otrzymaną mieszankę pddaje się działani wysokiej temperatury  ok. 150 °C następuje wcześniej wspomniana reakcja sieciowania. Zależnie od warunków wulkanizacji, rodzaju użytego kauczuku i proporcji siarki do kauczuku oraz dodatków można uzyskiwać twardsze lub bardziej miękkie rodzaje gumy. Im większa gęstość sieciowania kauczuku, tym mniej elastyczna (twardsza) i wolniej ścierająca się guma.

Na przestrzeni lat proces wulkanizacji przeszedł wiele modyfikacji od czasu jego odkrycia przez Charlesa Goodyeara w 1839 roku. Kluczowym czynnikiem decydującym o użyteczności procesu wulkanizacji jest możliwość jego kontroli. Proces wulkanizacji powinien rozpocząć się w określonym momencie, w razie potrzeby przyspieszyć oraz musi zatrzymać się we właściwym momencie.

Schemat reakcji wulkanizacji kauczuku naturalnego.

Rys. 1 Schemat reakcji wulkanizacji kauczuku naturalnego.

Wulkanizacja gumy z pomocą siarki.

Wulkanizacja to proces chemiczny, który pod wpływem temperatury przekształca naturalny kauczuk i inne elastomery w usieciowane polimery. Najczęściej stosowanym środkiem do wulkanizacji jest siarka. Po podgrzaniu gumy z siarką tworzą się mostki pomiędzy poszczególnymi cząsteczkami polimeru i następuje sieciowanie. W celu przyspieszenia procesu wulkanizacji często dodaje się katalizator i inicjator.
Wulkanizacja jest technologicznym procesem sieciowania, który polega ma przemianie mieszanki kauczuku o słabych właściwościach mechanicznych w elastyczną gumę. Proces sieciowania jest dość skomplikowany i obejmuje sekwencję reakcji chemicznych.
Efektem tego procesu jest przekształcenie materiału o słabych właściwościach mechanicznych w materiał konstrukcyjny, o pożądanych własnościach i kształcie. Uzyskana w procesie wulkanizacji guma staję się wytrzymała, elastyczna oraz odporna chemicznie. Wulkanizowana guma nie wykazuje plastyczności. Do najważniejszych parametrów technologicznych koniecznych do przeprowadzenia omawianego procesu należą: ciśnienie, temperatura, czas oraz sposób prowadzenia wulkanizacji. Wynikiem procesu wulkanizacji jest powstawanie poprzecznych wiązań chemicznych między cząsteczkami kauczuku i w efekcie powstawanie trójwymiarowej sieci przestrzennej. Proces ten nazywany jest sieciowaniem można go przeprowadzić za pomocą substancji wulkanizujących generujących pożądane reakcje chemiczne oraz temperatury. Proces wulkanizacji można też przeprowadzić metodami fizycznymi poprzez działanie promieniowania gamma lub strumienia przyspieszonych elektronów pochodzących z akceleratora.

Wulkanizacja kauczuku powoduje ze guma uzyskuje cenne właściwości fizyczne takie jak: elastyczność, wytrzymałość na rozciąganie, odporność na ścieranie i działanie cieczy. Zwulkanizowany kauczuk staje się mniej rozpuszczalny oraz pochłania mniej wilgoci. Czas użytkowania materiału wydłuża się w porównaniu do materiału niewulkanizowanego oraz powoduje rozszerzenie zakresu temperatur, w których elastomer posiada korzystne właściwości.

Proces wulkanizacji (n = 0, 1, ...).

Rys. 2 Wulkanizacja (n = 0, 1, ...)

Etapy procesu wulkanizacji gumy można podzielić na następujące etapy:

  1. Początek procesu wulkanizacji. Za początek procesu wulkanizacji uważna się zmianę stanu mieszanki, w którym rozpoczyna się zmniejszanie szybkości płynięcia termoplastycznego.
  2. Proces wulkanizacji wstępnej (Podwulkanizowanie). Jest to proces sieciowania kauczuku w niewielkim stopniu, który powoduje powstawanie żelu. Wstępna wulkanizacja nie nadaje produktowi własności charakterystycznych dla gumy. Podwulkanizowanie może też wystąpić podczas wstępnego przygotowywania mieszanki gumowej, kalandrowania, wytłaczania i innych operacji technologicznych oraz podczas przechowywania mieszanki w podwyższonej temperaturze.
  3. Proces wulkanizacji (Wulkanizacja optymalna). Jest to kluczowa część procesu, w którym uzyskiwany jest wulkanizat o najlepszych wybranych własnościach. W celu uzyskania najlepszych właściwości gumy należy określić optymalną temperaturę wulkanizacji oraz właściwy czas przebywania wulkanizowanego kauczuku w tej temperaturze.
  4. Proces nadmiernej wulkanizacji (Przewulkanizowanie). Po przekroczeniu czasu lub (i) temperatury wulkanizacji przyjętych za optymalne następuje zwykle pogorszenie własności wulkanizatu.
  5. Rewersja procesu wulkanizacji. Terminem tym określa się przebiegający równocześnie z sieciowaniem proces rozpadu wiązań sieci polimeru. Równoczesność przebiegu tych dwóch reakcji utrudnia określenie optymalnych parametrów procesu wulkanizacji. Optymalny czas wulkanizacji jest przesunięty, mimo że izomeria sieciowania wykazuje maksimum. Proces rewersji przebiega łatwo w kauczukach zawierających siarkę i przyspieszacze tworzące wiązania poprzeczne wielosiarczkowe.

Wyznaczanie optimum wulkanizacji mieszanki kauczukowej.

Obecnie powszechnie stosuje się w tym celu reometry mierzące i rejestrujące zmiany momentu obrotowego w funkcji czasu oraz temperatury. Na podstawie analizy krzywej wulkanizacji można wnioskować o właściwościach badanej mieszanki gumowej. Można badać plastyczność, zdolność wypełniania formy, prędkości wulkanizacji lub zachowaniu się mieszanki przy przewulkanizowaniu. Za pomocą reometrów można wyznaczyć kinetykę wulkanizacji mieszanek gumowych na podstawie krzywej zmian momentu obrotowego w funkcji czasu wulkanizacji.

Opis procesu wulkanizacji gumy.

Wulkanizacja gumy samą siarką jest procesem chemicznym, który przebiega niezwykle powolnie, może trwać kilka godzin w podwyższonej temperaturze wynoszącej 140°C lub więcej. Jest to problematyczne, ponieważ długotrwała ekspozycja na temperaturę i tlen prowadzi do degradacji oksydacyjnej, co z kolei skutkuje złymi właściwościami mechanicznymi uzyskanej gumy. Jest to też proces mało ekonomiczny. Aby zminimalizować degradację gumy i przyspieszyć proces wulkanizacji, stosuje się przyspieszacze. Akcelerator jest definiowany jako związek zwiększający szybkość wulkanizacji i umożliwiający przebieg wulkanizacji w niższej temperaturze i z większą wydajnością. Przyspieszacz zmniejsza również ilość siarki potrzebnej do sieciowania, poprawiając w ten sposób odporność na starzenie wulkanizowanej gumy.

Przyspieszacze do siarkowej wulkanizacji gum.

Akceleratory są niezbędnymi składnikami wszystkich systemów wulkanizacji siarki. Nie tylko zwiększają szybkość reakcji i skuteczność utwardzania siarką, ale także poprawiają właściwości starzenia i właściwości mechaniczne usieciowanej gumy. Innymi słowy przyspieszacze znacznie skracają czas potrzebny do wulkanizacji i pozwalają na wulkanizację przy niższej temperaturze i zawartości siarki. Poprawiają również odporność na przedwczesne sieciowanie oraz tendencję do wykwitów siarki na powierzchni wyrobu gumowego.
Typowe systemy wulkanizacji kauczuku składają się z kauczuku, przyspieszacza, siarki, tlenku metalu i kwasu tłuszczowego, dwa ostatnie składniki stanowią aktywator. Są ważnymi dodatkami w procesie wulkanizacji gumy, które nie tylko aktywują utwardzanie, ale także poprawiają wydajność systemów wulkanizacji opartych na siarce. W rzeczywistości prawie wszystkie przyspieszacze organiczne wymagają dodania aktywatora organicznego, aby osiągnąć pożądane właściwości utwardzania i zastosowania końcowego. Najbardziej powszechnym aktywatorem jest cynkowy ester kwasu tłuszczowego, który powstaje w reakcji kwasu tłuszczowego z tlenkiem cynku. Do najczęściej stosowanych kwasów tłuszczowych należą kwasy: stearynowy, laurynowy, palmitynowy, oleinowy i naftenowy. Kwas tłuszczowy rozpuszcza cynk i tworzy właściwy katalizator. Tlenek cynku może również działać jako wypełniacz lub biały barwnik w produktach gumowych, podczas gdy kwas tłuszczowy poprawia wprowadzanie i dyspersję wypełniacza poprzez zwilżanie cząstek tlenku cynku i zmniejszanie napięcia międzyfazowego. Dodatek aktywatorów w połączeniu z wtórnymi przyspieszaczami alkalicznymi pozwala na lepszą kontrolę początku utwardzania. Mechanizm wulkanizacji siarki katalizowanej cynkiem jest bardzo złożony i nie do końca poznany. Istnieje duża liczba związków chemicznych należących do różnych klas, które przyspieszają proces wulkanizacji gumy. Jednak tylko około 50 przyspieszaczy jest używanych w przemyśle na skalę komercyjną.

Rodzaje kauczuku.

Guma to niezwykle wszechstronny, uniwersalny materiał, który jest używany w wielu zastosowaniach domowych i przemysłowych. Od naturalnego kauczuku pochodzącego z drzew kauczukowych po szeroką gamę kauczuków syntetycznych, naprawdę istnieje materiał kauczukowy na każdą okazję. Istnieje wiele odmian kauczuku, z których każda oferuje własny zestaw atrybutów wydajności i pożądanych właściwości. Jak wiemy guma jest elastyczna. Nie tylko pod względem sprężystości i ciągliwości właściwości mechanicznych. Właściwości chemiczne kauczuku sprawiają, że jest on niezwykle atrakcyjny do konstruowania szerokiej gamy różnych rodzajów kauczuku syntetycznego, które łączą najlepsze właściwości kauczuku naturalnego z wieloma korzystnymi dodatkowymi cechami.

Kauczuk naturalny NR (Natural Rubber).

Kauczuk naturalny (izopren) pochodzi z soku lateksowego drzewa kauczukowego Pará (hevea brasiliensis). Właściwości kauczuku znane są już od wieków – to bowiem rdzenni mieszkańcy Ameryki Południowej i Środkowej wpadli na pomysł jego pozyskiwania. Europejczycy jedynie udoskonalili całą produkcję. Kauczuk naturalny ma wysoką wytrzymałość na rozciąganie i jest odporny na zmęczenie spowodowane zużyciem, takim jak odpryski, przecięcie lub rozdarcie. Minusem jest to, że kauczuk naturalny jest tylko umiarkowanie odporny na uszkodzenia spowodowane wysoką temperaturą, światłem i ozonem. Kauczuk naturalny jest stosowany w uszczelkach, uszczelnieniach, mocowaniach amortyzatorów, wężach i przewodach. Tworzywo to jest niezwykle elastyczne, łatwo rozpuszcza się w węglowodorach alifatycznych i aromatycznych oraz w węglowodorach chlorowanych. Ponadto jest dobrym dielektrykiem. Kauczuk naturalny posiada również szeroki zakres twardości. Maksymalna temperatura jego eksploatacji wynosi 75-100 stopni Celsjusza. Z kauczuku naturalnego można wytwarzać (i wytwarza się) wiele przydatnych przedmiotów. Są to między innymi uszczelki, pasy transmisyjne, maty przeciwwstrząsowe, nalepki, taśmy samoprzylepne, kleje, rękawiczki oraz produkty farmaceutyczne (ponad 400 różnych produktów). Kauczuk w każdym domu gości za sprawą gumki do mazania, odkrytej w 1770 roku oraz opon, które uzyskano dzięki poddaniu kauczuku procesowi wulkanizacji. W wyniku tego procesu uzyskuje się bowiem gumę.

Kauczuk Butylowy IIR (Isobutylene Isoprene Rubber).

Jest to kauczuk syntetyczny, powstały w wyniku polimeryzacji izobutylenu lub kopolimeryzacji izobutylenu. Zazwyczaj zawiera także niewielką domieszkę izoprenu bądź buta-1,3-dienu. Do jego wulkanizacji, najczęściej używana jest siarka. Dzięki zawartości izobutylenu ma szerokie spektrum zastosowań. Cechuje się wysoką odpornością na starzenie oraz ograniczoną przepuszczalnością gazów. Ponadto, wyróżnia go wysoka odporność na kwasy i zasady. Posiada także dobre właściwości mechaniczne i elektryczne izolacyjne. Istnieje wiele zastosowań kauczuku butylowego, ale ten kauczuk syntetyczny jest popularny w kluczowych produktach. Dętki opon, głośniki, pokrycia dachowe i maski przeciwgazowe są często wykonane z butylu. Butyl jest również używany przez przemysł farmaceutyczny i sportowy. Kauczuk butylowy to świetna opcja do pochłaniania wstrząsów. Oferuje wyjątkowo niską przepuszczalność gazów i wilgoci oraz wyjątkową odporność na ciepło, starzenie, warunki pogodowe, ozon, agresję chemiczną, zginanie, ścieranie i rozdzieranie. Kauczuk butylowy jest odporny na płyny hydrauliczne na bazie estrów fosforanowych i ma doskonałe właściwości izolacji elektrycznej. Typowe zastosowania obejmują O-ringi, wkładki do zbiorników i uszczelniacze. Jego nieprzepuszczalność dla gazów sprawia, że butyl idealnie nadaje się do uszczelnień w zastosowaniach próżniowych.

Chloropren CR (Chloroprene Rubber).

Jest to jeden z pierwszych kauczuków syntetycznych. Wyróżnia się ponadprzeciętną odpornością na ozon. Jest również odporny na warunki atmosferyczne i wiele środków chemicznych. Jest także obojętny na płomienie. Charakteryzuje się dobrymi właściwościami mechanicznymi i szerokim zakresem temperatur pracy. Dzięki swoim właściwościom jest chętnie stosowany w wielu gałęziach przemysłu. Wiele produktów konsumenckich, takich jak pianki, pokrowce na laptopy, ubrania rowerowe i kostiumy, jest wykonanych z chloroprenu. Inżynierowie budownictwa polegają również na chloroprenie przy budowie mostów. Szerokie spektrum właściwości kauczuku neoprenowego pozwala na jego szerokie zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu. Dobrze sprawdza się w przemyśle elektronicznym i motoryzacyjnym. Kauczuk chloroprenowy posiadający odpowiedni atest może być stosowany również w kontakcie z produktami spożywczymi. To właśnie dzięki szerokiemu zakresowi właściwości znajduje szerokie zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu. Jest odporny na wszelkie zużycie. Charakteryzuje się dużą odpornością na ścieranie. Kauczuk chloroprenowy wyróżnia się również odpornością na wiele związków chemicznych, takich jak: oleje mineralne na bazie parafiny i smary silikonowe, woda i roztwory wodne w średnich temperaturach, czynniki chłodnicze takie jak: amoniak, CO2, freon, alkohole i glikol.

Chlorowany polietylen CPE (Chlorinated Polyethylene).

Polietylen chlorowany CPE to materiał polimerowy wytwarzany z polietylenu o wysokiej gęstości (HDPE) w wyniku reakcji podstawienia chlorem. Według różnych konstrukcji i zastosowań, chlorowany polietylen można podzielić na chlorowany polietylen żywiczny (CPE) i elastyczny chlorowany polietylen (CM). Oprócz stosowania samodzielnie, żywica termoplastyczna może być również mieszana z polichlorkiem winylu (PVC), polietylenem (PE), polipropylenem (PP), polistyrenem (PS), ABS, a nawet poliuretanem (PU). W przemyśle gumowym CPE może być stosowany jako kauczuk specjalny o wysokich parametrach użytkowych i wysokiej jakości, a także może być mieszany z kauczukiem etylenowo propylenowym (EPR), kauczukiem butylowym (IIR), kauczukiem nitrylowym (NBR), polietylenem chloro sulfonowanym (CSM). CPE ma podwójne właściwości tworzywa sztucznego i gumy i ma dobrą kompatybilność z innymi tworzywami sztucznymi i gumą. CPE wyjątkowo jest stosowany jako główny materiał. CPE jest najczęściej używany razem z gumą lub tworzywami sztucznymi jako modyfikator. Jest stosowany jako modyfikator udarności produktów UPVC w celu poprawy odporności na uderzenia i niskie temperatury. W przypadku stosowania z gumą CPE poprawia głównie ognioodporność, izolację i odporność na starzenie gumy.

Kauczuk etylenowo-propylenowo-dienowy EPDM (Ethylene Propylene Diene Monomer).

Kauczuk etylenowo-propylenowo-dienowy jest terpolimerem. Otrzymuje się go z monomerów etylenowo-propylenowo-dienowych. Kauczuk ten powstaje w wyniku działania trzeciego z monomerów. Jest sieciowany w procesie wulkanizacji siarkowej lub nadtlenkowej. Guma EPDM wyróżnia się wyjątkowo dobrą odpornością na deformacje, które następują pod wpływem działań sił mechanicznych. Deformacja nie niszczy struktury ciągłości materiału. Właściwość ta nie ulega zmianie, nawet w obliczu temperatury sięgającej do 110o C. Guma EPDM zostaje elastyczna nawet w zderzeniu z temperaturą -40o Celsjusza. Kauczuk etylenowo-propylenowo-dienowy cechuje się dobrą odpornością na wiele czynników, takich jak: gorąca woda i para wodna do +150o Celsjusza, a w przypadku materiałów specjalnych aż do +180oCelsjusza, oleje hamulcowe oparte o glikol aż do 150o Celsjusza, kwasy organiczne i nieorganiczne, zasady: potasowe i sodowe oraz środki czyszczące, płyny hydrauliczne, oleje i smary na bazie silikonu, rozpuszczalniki polarne, takie jak ketony, estry oraz alkohole, działanie ozonu i promieniowania UV, starzenie się w warunkach atmosferycznych. EPDM to niezwykle popularny materiał z kauczuku syntetycznego, który znajduje zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu ze względu na doskonałe właściwości uszczelniające, trwałość i odporność. Przemysł budowlany i motoryzacyjny używają EPDM do zapobiegania odziaływaniu czynników atmosferycznych i uszczelnień. Jest również używany do różnych produktów konsumenckich i elektroniki. Kauczuk EPDM oferuje doskonałą odporność na ciepło, ozon, warunki atmosferyczne i starzenie, a także niską przewodność elektryczną, niski stopień odkształcenia trwałego po ściskaniu i właściwości w niskich temperaturach. Kauczuk EPDM jest używany w szeregu zastosowań HVAC i motoryzacyjnych, a także w produktach elektroizolacyjnych.

Fluoroelastomery FKM (Fluorine Kautschuk Material).

Fluoroelastomery zachowują stabilność nawet po długotrwałym działaniu ekstremalnych temperatur i są często używane w środowiskach o wysokiej temperaturze. FKM jest również wysoce odporny na płomień, starzenie, oleje, ozon i wiele innych chemikaliów.

Ze względu na skład chemiczny FKM można podzielić na następujące typy:

FKM typu 1 składają się z fluorku winylidenu (VDF) i heksafluoropropylenu (HFP). Kopolimery to standardowy typ FKM charakteryzujący się dobrą ogólną wydajnością. Zawartość fluoru wynosi około 66 procent wagowych.

FKM typu 2 składają się z VDF, HFP i tetrafluoroetylenu (TFE). Terpolimery mają wyższą zawartość fluoru w porównaniu do kopolimerów (zwykle od 68 do 69 procent wagowych fluoru), co skutkuje lepszą odpornością chemiczną i cieplną. Może to mieć negatywny wpływ na trwałość po ściskaniu i elastyczność w niskich temperaturach.

FKM typu 3 składają się z VDF, TFE i eteru perfluorometylowinylowego (PMVE). Dodatek PMVE zapewnia lepszą elastyczność w niskich temperaturach w porównaniu z kopolimerami i terpolimerami. Zazwyczaj zawartość fluoru w FKM typu 3 waha się od 62 do 68 procent wagowych.

FKM typu 4 składają się z propylenu, TFE i VDF. Podczas gdy odporność zasadowa jest zwiększona, ich właściwości pęczniejące, szczególnie w węglowodorach, ulegają pogorszeniu. Zazwyczaj zawartość fluoru wynosi około 67 procent wagowych.

FKM typu 5 składają się z VDF, HFP, TFE, PMVE i etylenu. Znany z odporności na zasady i odporności na wysoką temperaturę na siarkowodór.
Viton® to materiał z fluoroelastomeru, który jest używany w różnorodnych zastosowaniach. Viton® to marka DuPont. Ten trwały kauczuk syntetyczny i elastomer fluoropolimerowy zapewnia wyjątkową stabilność temperaturową w zakresie od -20 stopni Celsjusza do +205 stopni Celsjusza. Wadą Vitonu® jest to, że może on pęcznieć w rozpuszczalnikach fluorowanych, jest stosunkowo kosztowny i może szybko ulec zniszczeniu, jeśli zostanie użyty niewłaściwy gatunek. Wraz z nitrylem jest jednym z najpowszechniej stosowanych elastomerów do uszczelnień, w tym o-ringów, uszczelek i uszczelnień.

Kauczuk Nitrylowy NBR (Nitrile Butadiene Rubber).

Guma ta jest kopolimerem butadienu i akrylonitrylu, procentowy skład tych związków decyduje o jej odporności na oleje i niską temperaturę. Zależnie od mieszanki może pracować od -30°C do 100°C. świetnie pracuje w ucisku, przy dużych ciśnieniach. Guma ta wykazuje niską odporność na oleje i smary silikonowe, płyny hamulcowe na bazie glikolu, ciecze hydrauliczne typu HFD, stężone kwasy i ługi, węglowodory aromatyczne i chlorowane (np. benzen, tri), estry. Szeroko stosowana w hydraulice i pneumatyce przy produkcji uszczelek płaskich, pierścieni uszczelniających typu "O" - O-ringi, osłony, mieszki, oraz wszędzie tam, gdzie wymaga się od wyrobów gumowych pracy w ucisku, przy dużych ciśnieniach pod wpływem smarów i olejów. Wykonuje się z niej węże do olejów i paliwa. Najczęściej stosowana w zakresie twardości 50 ÷ 85ShA. Wykazuje bardzo dobrą odporność w kontakcie z olejem silnikowym i benzyną. Jest odporna na rozpuszczalniki w szerokim zakresie temperatur, a także płyny hydrauliczne na bazie ropy naftowej. Nie reaguje z kwasami. NBR wykazuje niską odporność na warunki atmosferyczne, światło słoneczne oraz ozon. Kauczuk nitrylowy nie wykazuje odporności na płyny hydrauliczne zawierające w składzie glikol. Charakteryzuje się dobrymi własnościami mechanicznymi takimi jak: wytrzymałość na zerwanie, elastyczność, niskie odkształcenie trwałe przy ciskaniu. Jest najbardziej uniwersalnym materiałem na uszczelnienia techniczne stosowane w hydraulice i pneumatyce. Uszczelnienia z tej gumy mogą być stosowane w kontakcie z olejami mineralnymi, olejami pochodzenia roślinnego i zwierzęcego, węglowodorami alifatycznymi jak propan-butan, kwasami rozcieńczonymi wodą, zasadami i solami.

Odporność nitrylu na olej, paliwo i chemikalia odróżnia go od innych kauczuków syntetycznych. Nitryl jest używany do produkcji węży samochodowych i lotniczych, uszczelnień i nie tylko. Produkty konsumenckie wykonane z nitrylu obejmują buty, maty podłogowe i rękawiczki. to najczęściej stosowany i ekonomiczny elastomer w przemyśle uszczelniającym. Dzieje się tak częściowo dlatego, że wykazuje doskonałą odporność na oleje ropopochodne, paliwa, wodę, alkohole, smary silikonowe i płyny hydrauliczne. Nitryl ma zakres temperatur od -54 do +149 stopni Celsjusza i ma dobrą równowagę pożądanych właściwości, takich jak niski stopień odkształcenia po ściskaniu, wysoka odporność na ścieranie i wysoka wytrzymałość na rozciąganie. Nie zaleca się stosowania Nitrylu z samochodowym płynem hamulcowym, ketonami, płynami hydraulicznymi zawierającymi estry fosforanowe oraz węglowodorami nitrowymi lub fluorowcowanymi

Uwodorniony kauczuk nitrylowy HNBR (Hydrogenated Nitrile Rubber).

NBR (kauczuk nitrylowo-butadienowy) to jeden z najstarszych i najprostszych sztucznych elastomerów stosowanych do uszczelniania. Należy do grupy R kauczuków syntetycznych, co oznacza, że posiada nienasycony łańcuch wodorowo-węglowy. Można go formułować z różną zawartością akrylonitrylu (ACN), co będzie miało wpływ na ostateczną odporność chemiczną i zakres temperatur konkretnego związku. Wszystkie NBR mają ogólnie dobre właściwości mechaniczne, takie jak wydłużenie przy zerwaniu, odporność na ścieranie i odkształcenie po ściskaniu.

HNBR (uwodorniony kauczuk nitrylowo-butadienowy) wytwarza się w wyniku selektywnego uwodornienia grup butadienowych, w wyniku czego powstaje materiał o ulepszonych właściwościach mechanicznych i wyższej odporności temperaturowej. Podobnie jak w przypadku NBR, zawartość ACN w konkretnym związku określi odporność na temperaturę i płyn. Popularne terminy „wysoki”, „średni” i „niski” nitryl są często używane do wskazania zawartości ACN, chociaż może to być zbyt powierzchowne, aby zapewnić solidne działanie w zastosowaniu.
Związki NBR są stosunkowo łatwe w produkcji i są najczęściej stosowanymi materiałami w przemyśle uszczelniającym, a także są szeroko stosowane w innych produktach, takich jak paski, rolki i węże. Uszczelnienie NBR jest często najbardziej opłacalnym wyborem w zastosowaniach o umiarkowanie wysokich wymaganiach dotyczących odporności na temperaturę i płyny.

Związki HNBR są droższe, ale w niektórych zastosowaniach mogą oferować znaczne korzyści. Pod względem odporności na płyny (zwłaszcza siarkowodór i aminy w zastosowaniach naftowych i gazowych) oraz wytrzymałość mechaniczną i ogólną trwałość, przy umiarkowanym wzroście kosztów początkowych. Obydwa materiały można przetwarzać w dużych ilościach (formowanie wtryskowe) i małych (formowanie tłoczne) w sposób opłacalny. NBR idealnie nadaje się do uszczelniania olejów i smarów na bazie mineralnej i roślinnej oraz zimnej i ciepłej wody. Jest również odporny na olej napędowy, płyny hydrauliczne HFA/B/C oraz rozcieńczone roztwory kwasów, zasad i soli. Należy jednak unikać stosowania z paliwami aromatycznymi lub węglowodorami oraz rozpuszczalnikami polarnymi (takimi jak ketony i aceton), ponieważ odporność na ozon i warunki atmosferyczne jest słaba. Materiały HNBR mają nieco zwiększoną odporność na ozon i są trwalsze w wodzie i parze o wysokiej temperaturze. Ogólne gatunki NBR mogą pracować w zakresie od -30°C (-22°F) do +100°C (212°F), przy wzroście HNBR do +150°C (300°F).

Kauczuk polibutadienowy BR (Butadiene Rubber).

Guma BR to kauczuk butadienowy znamy także pod nazwą polibutadien. Zbudowany jest z jego podstawowych jednostek. Mery butadienu powiązane są w nim wieloma wiązaniami. Zazwyczaj kauczuk butadienowy BR stosowany jest w połączeniu z innymi odmianami kauczuku, np. naturalnym, styrenowo-butadienowym, chloroprenowym czy akrylowo-butadienowym. Rzadko występuje on w swojej czystej postaci. W połączeniu z innymi kauczukami stosowany jest najczęściej w celu zwiększenia elastyczności w niskich temperaturach. Jednocześnie, zwiększona jest także odporność na zużycie. Swoją odpornością na ścieranie wyróżnia się spośród wszystkich odmian kauczuku. Cechuje się także odpornością na pęcznienie w kwasach, zasadach, alkoholu i wodzie. Jego temperaturowy zakres pracy wynosi od -60 do +100oC. Kauczuk butadienowy stosowany jest głównie w przemyśle oponiarskim. Służy do tworzenia pasów napędowych i przenośnikowych. Tworzy się z niego także bieżniki opon, taśmy oraz pasy klinowe.

Nie sprawdza się jednak jako uszczelniacz. Znajduje swoje zastosowanie także jako amortyzator drgań, oraz w przemyśle obuwniczym. Z jego użyciem tworzone są także opony, dętki czy odboje. Kauczuk butadienowy cechuje się dobrą odpornością na działanie alkoholi, glikoli, kwasów oraz estrów. W obliczu niskich temperatur wyróżnia się wyjątkowo wysoką sprężystością, zwłaszcza w wyrobach wulkanizowanych. Ma niski poziom histerezy, czyli opóźnienia w reakcji na czynnik. Nie jest jednak odporny na działanie płomieni, olejów i tłuszczów. Ulega także starzeniu i czynnikom cieplnym. Wodę pochłania w małym stopniu. Gęstość surowego kauczuku BR wynosi 0,91g/cm3. W zastosowaniu jako zmiękczacz, z dodatkiem oleju jego gęstość może się zmieniać. Wtedy wynosi około 0,92g/cm3. Gęstość może jednak zmieniać się, w zależności od składu mieszanki. Większość kauczuków polibutadienowych jest wykorzystywana do produkcji opon. Ale ten syntetyczny kauczuk można również znaleźć w rdzeniach piłek golfowych i mieszankach tworzyw sztucznych.

Kauczuk butadienowo-styrenowy SBR (Styrene Butadiene Rubber).

Guma SBR jest kauczukiem butadienowo – styrenowym, czyli kopolimerem butadienu i styrenu. Mieszanka SBR otrzymywany jest w wyniku kopolimeryzacji emulsyjnej butadienu i styrenu. Bardzo często zastępuje się nią naturalny kauczuk, do którego jest bardzo podobna. Podobieństwo to przejawia się we właściwościach elastycznych. Ma ona bardzo wiele zastosowań. Zazwyczaj są to mieszanki oponiarskie, powłoki na kable, węże i profile. Także produkowane są z niej gumy porowate i piankowe. Kauczuk SBR jest bardzo elastyczny, dlatego wielu producentów używa go w miejscu kauczuku naturalnego. SBR wykazuje bardzo dobrą wytrzymałość mechaniczną, przede wszystkim na ścieranie i rozdarcia. Niestety jego wadą jest słaba odporność na substancje na bazie olei i paliw mineralnych oraz warunki atmosferyczne. Najczęściej wykorzystuje się go do produkcji podeszw i opon. Kauczuk ten wykazuje odporność na działanie: kwasów i zasad nieorganicznych, wody, alkoholi, płynów hamulcowych (w których skład wchodzą glikole).

SBR jest nieodporny na: oleje i smary mineralne, benzynę, węglowodory chlorowane, węglowodory alifatyczne i aromatyczne.
Guma SBR jest bardzo odporne na ciśnienie, jest trudnościeralna, odporna na zrywanie. Zachowuje właściwości w przypadku niskich temperatur. Wykazuje małą odporność na ozon. Promieniowanie słoneczne także może naruszać strukturę lub funkcjonalność. Zachowuje właściwości w temperaturze -20oC do 70oC.

Specyficznym rodzajem SBR jest wariant zawierający mieszankę NR/SBR, czyli naturalnego kauczuku i sztucznego. Tworzy się z niego płyty, które charakteryzują się bezwonnością i nietoksycznością. Dlatego łatwo uzyskują one atesty PZH, co pozwala na stosowanie ich w kontakcie z żywnością. NR/ SBR nie powodują także zabrudzeń. Przedmioty wulkanizowane SBR znajdują zastosowanie w bardzo wielu gałęziach przemysłu. Najczęściej jest materiałem do produkcji podkładek i uszczelek, które są stosowane statycznie, nierozciągane i w wyższych temperaturach. SBR jest stosowany także przy produkcji wibroizolacji, przykładowo: odbojniki, podkłady tłumiące. Kauczuk ten często pojawia się też w produkcjach przemysłu motoryzacyjnego jako uszczelki elementów systemu hamulcowego, uszczelki w systemie spryskiwaczy. Przemysł obuwniczy dzięki SBR produkuje podeszwy butów. Znaleźć go można także w pasach przekładni, elementach amortyzujących i tłumiących drgania. Klienci cenią także odporność SBR na starzenie, co daje mu przewagę nad kauczukiem naturalnym.

Elastomery termoplastyczne TPE (Thermoplastic Elastomers).

Elastomery termoplastyczne TPE są mieszankami twardych materiałów termoplastycznych, np. polipropylenu, poliamidu czy polistyrenu z miękkim kauczukiem oraz często dodatkiem modyfikatorów i wypełniaczy. TPE to grupa materiałów, które pod względem właściwości fizycznych są podobne do wulkanizowanych kauczuków. Cechuje je więc wysoka elastyczność i podatność na odkształcenie sprężyste. W odróżnieniu jednak od zwulkanizowanych kauczuków elastomery TPE pozwalają się przetwarzać jak standardowe tworzywa termoplastyczne. Budowa chemiczna TPE pozwala na ich łączenie z termoplastykami jak poliolefiny czy poliamidy, dając nieograniczone możliwość projektowania wyrobów wielokomponentowych, posiadających elementy twarde i miękkie. Coraz lepsza odporność chemiczna oraz coraz lepsze parametry mechaniczne osiągane dla coraz szerszych zakresów temperatur powodują, że TPE jest już powszechnie stosowane w aplikacjach jeszcze do niedawna zarezerwowanych dla gumy, poliuretanu czy silikonu.

Rodzaje elastomerów TPE.

  • TPE-A elastomery termoplastyczne poliamidowe (Termoplasty poliamidowe TPA). Kopolimery blokowe z twardymi domenami PA i miękkimi polieterowymi (TPE-ET) lub poliestrowymi (TPE-ES). TPA są odporne na działanie olejów i paliw oraz są wrażliwe na działanie rozpuszczalników organicznych i termo oksydację.
  • TPE-C elastomery termoplastyczne poliestrowe (Termoplasty poliestrowe TPC). Kopolimery blokowe z twardymi domenami polialkaidowymi i/lub długimi łańcuchami estrów alifatycznych kwasów karboksylowych z politereftalanem butylenu. TPC są odporne na działanie smarów i paliw oraz na hydrolizę. Ich odporność na działanie czynników atmosferycznych może być modyfikowana.
  • TPE-O elastomery termoplastyczne olefinowe (Olefiny termoplastyczne TPO). Blendy otrzymywane na bazie izotaktycznych PP oraz kauczuków EPDM. Odmiany chlorowane są dobrą alternatywą dla NBR.
  • TPE-S elastomery termoplastyczne styrenowe (termoplastyczne kopolimery styrenu TPS). Otrzymywany w wyniku polimeryzacji anionowej kopolimer blokowy o jednej z trzech konfiguracji: TPS-SBS, TPS-SIS, TPS-SEBS. Aby uzyskać poprawę odporności na utlenianie, łańcuchy BR lub IR są poddawane uwodornieniu.
  • TPE-U elastomery termoplastyczne poliuretanowe (poliuretany termoplastyczne TPU). Kopolimery blokowe otrzymywane w wyniku addycji długołańcuchowych dioli (1,6-esandiol) i diizocjanianu (TDI). Cechują się wysoką odpornością na ścieranie oraz elastycznością nawet w bardzo niskich temperaturach. Są odporne na tłuszcze, oleje i wiele rozpuszczalników, mogą być przeźroczyste.
  • TPE-V elastomery termoplastyczne wulkanizowane dynamicznie (tzw. wulkanizat termoplastyczny TPV). Blenda poliolefin i kauczuków wytwarzane z tzw. dynamicznym sieciowaniem. Dobra elastyczność i wytrzymałość. Możliwe jest otrzymanie kompozycji olejoodpornych i spienianych.

Elastomery termoplastyczne TPV (Thermoplastic Vulcanizate).

TPE-V jest szczególnym rodzajem TPE gdzie w trakcie procesu produkcyjnego następuje dynamiczne sieciowanie fazy elastomerowej. Ta unikalna cecha powoduje, że TPE-V charakteryzują się bardzo dobrą odpornością termiczną, odpornością na UV, na chemikalia, oleje, rozpuszczalniki i ozon w długim interwale czasowym. Konieczność dynamicznego sieciowania stwarza spore problemy technologiczne związane z prowadzeniem procesu wytłaczania reaktywnego. Wulkanizaty termoplastyczne (TPV) są elastomerami termoplastycznymi, które łączą właściwości wulkanizowanej gumy z właściwościami przetwórczymi tworzyw termoplastycznych. Tworzywa typu TPV w przeciwieństwie do tradycyjnych mieszanek gumowych, mają postać granulatu i mogą być formowane w procesach ciągłych poprzez wytłaczanie lub metodą wtrysku. Dodatkowo TPV, w przeciwieństwie do zwulkanizowanych mieszanek elastomerowych, pozwalają na możliwość powtórnego przetwarzania i tym samym pozwalają na tzw. recyklingu wyrobów gotowych lub odpadów poprodukcyjnych.

Silikon (Q).

Silikony to  syntetyczne polimery krzemoorganiczne o strukturze siloksanów, w których wszystkie atomy krzemu połączone są z grupami alkilowymi (najczęściej metylowymi lub etylowymi) lub arylowymi (najczęściej fenylowymi). W zależności od warunków produkcji otrzymuje się je w postaci olejów lub żywic silikonowych, a także elastomerów. Silikony mają większą odporność chemiczną i termiczną od siloksanów, w których atomy krzemu połączone są z atomami wodoru.

Silikon dobrze radzi sobie z wodą, parą wodną lub płynami ropopochodnymi. Chociaż może działać w zakresie temperatur od -84 do +232 stopni Celsjusza, wykazano, że silikon wytrzymuje krótkotrwałe działanie niskich temperatur -115 stopni Celsjusza. Silikon wykazuje słabą odporność na rozdarcie, ścieranie i rozciąganie, dzięki czemu lepiej nadaje się do zastosowań statycznych niż dynamicznych. Stabilność chemiczna silikonu oznacza, że jest on powszechnie stosowany w przemyśle spożywczym i medycznym, a także w uszczelniaczach, smarach i płytkach drukowanych.

Zobacz także:

Druk 3D części o dużych gabarytach metodą wytłaczania z granulatu.

Postęp w technologii wytłaczania dwuślimakowego skoncentrowany na mieszaniu.

Wytłaczanie analogów mięsa odpowiedzią na potrzeby konsumentów.

Filament ABS Akrylonitryl-Butadien-Styren.

Biodegradowalne polimery w różnych środowiskach.

Biodegradowalny filament - przyszłość druku 3D.

Polimer PLA jak powstaje i jakie ma właściwości użytkowe?

Popularne materiały (filamenty) termoplastyczne stosowane w drukowaniu 3D.

Produkty farmaceutyczne wytwarzane metodą wytłaczania.

Jaki i gdzie kupić filament - baza wiedzy o filamentach do druku 3D?

X

Poproś o kontakt

Imię i nazwisko:

Nazwa Firmy

e-mail

Telefon

Treść:


chat logo
Zadzwoń