Warum muss Gummi vulkanisiert werden? Was sind die Vorteile der Vulkanisierung von Gummi?
Obwohl Rohkautschuk einige nützliche Anwendungseigenschaften besitzt, weist er auch viele Nachteile auf, wie beispielsweise geringe Festigkeit und Elastizität; Kälte macht ihn hart, Wärme klebrig; er altert leicht usw. Bereits in den 1840er Jahren wurde entdeckt, dass Kautschuk durch Erhitzen mit Schwefel vernetzt werden kann. Daher wird die Vernetzung von Kautschuk in der Kautschukindustrie seit jeher als „Vulkanisation“ bezeichnet, obwohl sie nicht nur mit Schwefel, sondern auch mit vielen anderen chemischen Vernetzungsmitteln sowie physikalischen und chemischen Methoden möglich ist. In der Kunststoffverarbeitung hingegen spricht man von Vulkanisation. Die Vulkanisation verbessert die Eigenschaften von Rohkautschuk erheblich, erweitert sein Anwendungsspektrum und legt den Grundstein für die industrielle Massenproduktion und Anwendung von Kautschuk.
Die Vulkanisation von Kautschuk ist einer der wichtigsten Prozesse in der Kautschukverarbeitung und zugleich der letzte Verarbeitungsschritt. Dabei durchläuft der Kautschuk eine Reihe komplexer chemischer Veränderungen – von einer plastischen Mischung zu einem hochelastischen oder harten, vernetzten Kautschuk. Ziel ist es, umfassendere physikalische, mechanische und chemische Eigenschaften zu erzielen und den Nutzen sowie das Anwendungsspektrum von Kautschukmaterialien zu verbessern und zu erweitern. Daher ist die Vulkanisation von großer Bedeutung für die Herstellung und Anwendung von Kautschuk und Kautschukprodukten.
Das Konzept der Vulkanisation
Vulkanisation bezeichnet die Herstellung von Halbzeugen aus Gummimaterialien mit einer bestimmten Plastizität und Viskosität (Rohgummi, Kunststoffmischung, Gummigranulat) durch geeignete Verarbeitungsmethoden (z. B. Walzen, Extrudieren, Formen) unter bestimmten äußeren Bedingungen. Dabei wirken chemische (z. B. Vulkanisationssystem) oder physikalische Faktoren (z. B. Gammastrahlung) ein, um weiche, elastische oder harte Gummiprodukte mit den gewünschten Gebrauchseigenschaften zu erhalten. Während der Vulkanisation bewirken äußere Bedingungen (z. B. Erwärmung oder Strahlung) eine chemische Reaktion zwischen den Komponenten des Rohgummis und dem Vulkanisationsmittel bzw. zwischen den Rohgummimolekülen selbst. Dies führt zur Vernetzung linearer Gummimakromoleküle in dreidimensionale, netzwerkartige Strukturen.
Durch diese Reaktion konnten verschiedene Eigenschaften von Kautschuk deutlich verbessert werden, sodass Kautschukprodukte physikalische, mechanische und andere Eigenschaften aufweisen, die den Anforderungen der jeweiligen Produktanwendung gerecht werden. Das Wesen der Vulkanisation besteht in der Vernetzung, dem Prozess der Umwandlung linearer Kautschukmolekülstrukturen in räumliche Netzwerkstrukturen.
Schwefelungsprozess
Nach dem Abwiegen der Mischung aus Gummi und Vulkanisationsmittel wird im nächsten Schritt das Vulkanisationsmittel hinzugefügt. Es wird empfohlen, dabei die folgenden Schritte zu befolgen.
1. Reinigen Sie zunächst die Walzenöffnung, um die Vermischung mit Fremdstoffen zu verhindern. Stellen Sie anschließend den Walzenabstand der Walzenöffnung auf das Minimum ein und geben Sie die Gummimischung für den Dünnlauf in die Walzenöffnung. Nach dem Dünnlauf sollte der Walzenabstand des Mischers entsprechend vergrößert werden, um eine gleichmäßige Umhüllung der Walzen mit der Gummimischung zu gewährleisten. Die Oberflächentemperatur der Gummimischung sollte etwa 80 °C betragen.
2. Durch Anpassen des Walzenabstands und geeignete Kühlung mit Wasser wird die Temperatur des Gummigemisches auf etwa 60-80 °C geregelt. Anschließend wird das Vulkanisationsmittel dem Gummigemisch zugegeben.
Veröffentlichungsdatum: 25. Oktober 2023
