Verarbeitungsmethoden
Die Vulkanisation
Unter Zuführung von Wärme geht die Kautschuk-Mischung vom plastischen in den elastischen Zustand über.
Aus Kautschuk wird Gummi. Diesen Vernetzungsvorgang bezeichnet man als Vulkanisation.
Die wichtigsten Parameter bei der Vulkanisation sind die Temperatur und die Zeit. Beide müssen so aufeinander abgestimmt werden, dass der zu fertigende Artikel optimal vernetzen kann.
Um den angestrebten Vulkanisationsgrad (erkenntlich an den physikalischen Prüfwerten) zu erreichen, ist bei gegebener Vulkanisationstemperatur eine bestimmte Heizzeit erforderlich.
Eine Faustregel besagt, dass im Bereich von 140°C - 170°C eine Temperaturerhöhung von 10°C die Halbierung der Heizzeit bewirkt.
Aus wirtschaftlichen Gründen ist man an möglichst kurzen Heizzeiten interessiert und strebt daher nach "schneller vulkanisierenden" Mischungsqualitäten und hohen Vulkanisationstemperaturen, die aber nicht beliebig gewählt werden können.
Ausschlaggebend sind:
Art und Dimension des zu vulkanisierenden Artikels:
Dickwandige Produkte müssen bei relativ niedriger Temperatur lange geheizt werden, um eine gleichmäßige Durchvulkanisation zu erreichen.
Fließfähigkeit und Vulkanisationsgeschwindigkeit der Mischung:
Je schneller eine Mischung eingestellt ist, desto größer ist allerdings auch die Gefahr der vorzeitigen Anvulkanisation.
Art der Vulkanisation:
Bei einer Formvulkanisation ist die Wärmeübertragung günstiger als bei einer Kesselvulkanisation, z.B. in Heißluft.
Maximale Vulkanisationstemperatur der zur Verfügung stehenden Verarbeitungsanlage:
Häufig erreicht man das Optimum der verschiedenen Eigenschaften vulkanisierter Artikel zu recht unterschiedlichen Heizzeiten. Die höchste Zugfestigkeit und Bruchdehnung erreicht man bei einem niedrigeren, die maximale Elastizität und den besten Druckverformungsrest bei einem hohen Vulkanisationsgrad.
| T10 |
zu diesem Zeitpunkt haben 10% der Vernetzung stattgefunden |
| T90 |
die Mischung ist zu 90% vulkanisiert |
| Tmax |
Maximum der Vernetzung |
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Folgende Phasen sind für einen Vulkanisationsablauf charakteristisch:
- Plastische Fließphase:
Die Mischung beginnt unter Einwirkung des Pressdrucks in der Form zu fließen.
- Anvulkanisation:
Die Mischung zeigt erste Vernetzungsreaktionen.
- Untervulkanisation:
Der Vernetzungsgrad steigert sich, das Optimum der Vulkanisation ist jedoch noch nicht erreicht.
- Ausvulkanisation:
Ein Großteil des Vernetzungsmittels (z.B. Schwefel) hat sich mit dem Kautschuk verbunden, das Optimum der Vulkanisation ist erreicht. Die Reaktion verlangsamt sich, die Kurve flacht zu einem Plateau ab.
- Reversion:
Nach Überschreiten des Vernetzungsoptimums kann eine Reversion einsetzen, d.h. die Mischung wird durch den Aufbruch der Molekülketten wieder abgebaut.
Eine ideale Vernetzungskurve ist durch drei Merkmale gekennzeichnet:
- Durch eine verzögerte Anvulkanisation und damit eine erhöhte Fließfähigkeit der Mischung
- Durch eine schnelle Ausvulkanisation bis zum Optimum, um kurze Heizzeiten zu erreichen
- Durch ein breites Plateau und eine spät oder gar nicht einsetzende Reversion
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