Der Einfluss der Vulkanisation auf Struktur und Eigenschaften:
Bei der Herstellung von Gummiprodukten ist die Vulkanisation der letzte Verarbeitungsschritt. Dabei durchläuft der Gummi eine Reihe komplexer chemischer Reaktionen, wodurch er sich von einer linearen zu einer körperförmigen Struktur wandelt. Er verliert die Plastizität des Mischgummis und erhält die hohe Elastizität von vernetztem Gummi. Dies führt zu hervorragenden physikalischen und mechanischen Eigenschaften, verbessert die Hitzebeständigkeit, die Beständigkeit gegenüber Lösungsmitteln und die Korrosionsbeständigkeit und erhöht somit den Gebrauchswert und das Anwendungsspektrum der Gummiprodukte.
Vor der Vulkanisation: lineare Struktur, intermolekulare Wechselwirkung durch Van-der-Waals-Kräfte;
Eigenschaften: große Plastizität, hohe Dehnbarkeit und gute Löslichkeit;
Während der Vulkanisation: Das Molekül wird initiiert und es findet eine chemische Vernetzungsreaktion statt;
Nach der Vulkanisation: Netzwerkstruktur, intermolekular mit chemischen Bindungen;
Struktur:
(1) Chemische Bindung;
(2) Position der Vernetzungsbindung;
(3) Vernetzungsgrad;
(4) Vernetzung; .
Eigenschaften:
(1) Mechanische Eigenschaften (Dehnfestigkeit, Härte, Zugfestigkeit, Dehnung, Elastizität);
(2) Physikalische Eigenschaften
(3) Chemische Stabilität nach der Vulkanisation;
Veränderungen der Eigenschaften von Gummi:
Am Beispiel von Naturkautschuk lässt sich zeigen, dass mit zunehmendem Vulkanisationsgrad;
(1) Änderungen der mechanischen Eigenschaften (Elastizität, Reißfestigkeit, Dehnungsfestigkeit, Härte) nehmen zu (Dehnung, Druckverformungsrest, Ermüdungswärmeentwicklung) nehmen ab
(2) Veränderungen der physikalischen Eigenschaften: Luft- und Wasserdurchlässigkeit nehmen ab; die Stoffe lösen sich nicht auf, sondern quellen nur; die Hitzebeständigkeit wird verbessert.
(3) Veränderungen der chemischen Stabilität
Erhöhte chemische Stabilität, Gründe
a. Durch die Vernetzungsreaktion verschwinden die chemisch aktiven Gruppen oder Atome, wodurch die Alterungsreaktion erschwert wird.
b. Die Netzwerkstruktur behindert die Diffusion kleiner Moleküle und erschwert somit die Diffusion von Kautschukradikalen.
Auswahl und Bestimmung der Vulkanisationsbedingungen von Kautschuk
1. Vulkanisationsdruck
(1) Beim Vulkanisieren von Gummiprodukten muss Druck ausgeübt werden. Der Zweck ist:
a. Verhindern, dass sich im Gummi Blasen bilden, und verbessern die Kompaktheit des Gummis;
b. Das Gummimaterial so fließen lassen, dass es die Form füllt und Produkte mit klaren Mustern herstellt.
c. Die Haftung zwischen den einzelnen Schichten (Klebstoffschicht und Gewebeschicht bzw. Metallschicht, Gewebeschicht und Gewebeschicht) im Produkt zu verbessern und die physikalischen Eigenschaften (wie z. B. die Biegefestigkeit) des Vulkanisats zu verbessern.
(2) Im Allgemeinen sollte die Wahl des Vulkanisationsdrucks nach der Art des Produkts, der Rezeptur, der Plastizität und anderen Faktoren erfolgen.
(3) Grundsätzlich sollten folgende Regeln beachtet werden: Je größer die Plastizität, desto geringer der Druck; je größer die Produktdicke, die Anzahl der Schichten und die Komplexität der Struktur, desto größer der Druck; bei dünnen Produkten sollte der Druck geringer sein, und es kann sogar normaler Druck angewendet werden.
Es gibt verschiedene Verfahren der Vulkanisation und Druckbeaufschlagung:
(1) Die Hydraulikpumpe überträgt den Druck über den Flachvulkanisator auf die Form und leitet ihn anschließend von der Form auf die Gummimischung weiter.
(2) Direkt unter Druck gesetzt durch ein Vulkanisationsmittel (z. B. Dampf)
(3) Mit Druckluft beaufschlagt
(4) Einspritzen mittels Spritzgießmaschine
2. Vulkanisationstemperatur und Aushärtungszeit
Die Vulkanisationstemperatur ist die grundlegendste Voraussetzung für die Vulkanisationsreaktion. Sie beeinflusst direkt die Vulkanisationsgeschwindigkeit, die Produktqualität und die Wirtschaftlichkeit des Unternehmens. Je höher die Vulkanisationstemperatur, desto schneller verläuft die Vulkanisation und desto höher ist die Produktionseffizienz; andernfalls ist die Produktionseffizienz gering.
Eine Erhöhung der Vulkanisationstemperatur kann folgende Probleme verursachen:
(1) Es führt zum Aufbrechen der Kautschukmolekülkette und zur Umkehr der Vulkanisation, was eine Verringerung der mechanischen Eigenschaften der Kautschukmischung zur Folge hat.
(2) Verringerung der Festigkeit von Textilien in Gummiprodukten
(3) Die Anbrennzeit der Gummimischung wird verkürzt, die Füllzeit reduziert und das Produkt weist einen teilweisen Mangel an Klebstoff auf.
(4) Weil dicke Produkte den Temperaturunterschied zwischen dem Inneren und dem Äußeren des Produkts erhöhen, was zu einer ungleichmäßigen Vulkanisation führt.
Veröffentlichungsdatum: 18. Mai 2022
