MATRIJSVERVUILING. Onderzoek naar parameters die matrijsvervuiling veroorzaken, en mogelijke oplossingsrichtingen. VKRT Ben van Baarle

Maat: px

Weergave met pagina beginnen:

Download "MATRIJSVERVUILING. Onderzoek naar parameters die matrijsvervuiling veroorzaken, en mogelijke oplossingsrichtingen. VKRT Ben van Baarle"

Ferdinand de Backer
5 jaren geleden
Aantal bezoeken:

1 MATRIJSVERVUILING Onderzoek naar parameters die matrijsvervuiling veroorzaken, en mogelijke oplossingsrichtingen 1

2 Invloed temperatuur Vervuiling Temperatuur C 2

3 Invloed injectiesnelheid Vervuiling Injectiesnelheid 25 Cyclussen 3

4 Factoren matrijsvervuiling Laagmoleculaire bestanddelen Chemische reacties Vaste mengselbestanddelen Versnellers en reactieproducten 4

5 Materialen driehoek Mengsel PRODUCT Proces Matrijs 5

6 Matrijsonderzoek Staalsoort Ruwheid Lossingsmiddel Semi-permanente coatings Permanente coatings 6

7 Matrijs compression moulding 20 mm 50 mm 7

8 NBR-mengsel NBR acn 33% 100 delen Stearinezuur 1 Zinkoxide RS 5 Vulkanox NKF 2 N660 Carbon Black 50 Kaolien 30 DOP 15 TMTD 1 TETD 1 CBS 1,5 Zwavel (80%) 0,4 8

9 EPDM-mengsel EPDM 100 delen Stearinezuur 1 Zinkoxide UM 5 MBI 1 N 550 Carbon Black 67,5 Sunpar Perkadox 14/40 MB 8 Zwavel 0,3 9

10 Element analyse NBR-z Counts Zn S C O Ca Cr Fe Zn Energy 10

11 Element analyse EPDM-p Counts Zn S C O Cr Fe Zn Energy 11

12 Vorming van zinksulfide 2 ( R S x H ) + ZnO oxidatie -2H R S x R + ZnS + H 2 O 12

13 Matrijs 13

14 Vervuilingsfront Microscoopfoto 60x Insert vloeifront ontluchting injectie 14

15 Invloed lossingsmiddel Polymeer Blanco Siloxaan Fluor NBR-z EPDM-p NR/BR CR VMQ >600 >600 >600 FKM >600 >600 >600 15

16 Element analyse blanco inserts Polymeer Elementen Verbinding Opmerkng NBR-z Zn, S, Ca ZnS Kristallen EPDM-p Zn, S, C ZnS Kristallen NR/BR Zn, S, Si ZnS Kristallen CR Zn, Mg, S, Cl, Fe, O ZnS, ZnCl 2 Kristallen Chloorpitting VMQ FKM

17 Permanente coatings Coating NBR-z EPDM-p NR/BR CR Blanco Chroom Nikkel <10 20 <10 <10 Nitriden Teflon 5 µ Teflon 50 µ >600 >600 >600 >600 17

18 Conclusies Zinkoxide initiator matrijsvervuiling Edele staalsoorten toepassen? Ruwheid nauwelijks van invloed Toepassen van barriëre vormers 18

19 Hypothese Vorming van (latent) zinksulfide die neerslaat als kristallen op het ruwe matrijsoppervlak, waarop vervolgens vluchtige bestanddelen kunnen hechten: 1 e fase anorganische vervuiling 2 e fase organische vervuiling Geen zinkoxide of zwavel: vermindert het ontstaan van matrijsvervuiling 19

20 Zinkoxide een noodzaak? Zink varianten CaO, MgO of zinkzouten Nano zinkoxide (40 nm) Electrochemisch onderzoek Polarisatie onderzoek Permanente coatings Non-metal coatings Metal coatings 20

21 Henry Ford in zijn T-Ford 21

22 Postvervoer 22

23 Masterbatch s-sbr S-SBR 100 Roet (N 375) 50 Enerflex 75 5 Zwavel 1,75 TBBS 1,5 Stearinezuur 2 Zink varianten (variabel) 23

24 Reocurven zinkoxide Zinc oxide 10 8 ZnO 5 phr ZnO 1 phr ZnO 3 phr ZnO 10 phr 10 8 Torque (dnm) Time (m.m.) 24

25 Metaaloxiden Different oxides as activator in SBR masterbatch 10 8 Torque (dnm) Standard MgO CaO Tim e (m.m.) 25

26 Zink complexen Zinc complexes 10 8 ZnO 3 phr Zn-stearate 10 phr Zn-monoglycerolate 6 phr 10 8 Torque (dnm) Tim e (m.m.) 26

27 Electro-negativiteit Uitgangspunten - atoomconfiguratie als ZnO - electronegativiteit Sanderson Electronegativiteit S = Ӽ = D/Da D = electron dichtheid Da=electron dichtheid molecuul 27

28 Invloed oxiden op (Mh-Ml) Oxide SANDERSON (Mh-Ml) BaO 0,95 2,0 CaO 1,06 3,0 CdO 1,47 4,5 MgO 1,23 3,0 PbO 1,55 4,5 ZnO 1,70 8,0 28

29 Invloed metaaloxiden Invloed elektronegativiteit op Mh-Ml Mh-Ml (160 C) BaO CaO MgO CdO PbO ZnO 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 Electronegativiteit 29

30 Nano zinkoxide 40nm Parameter ZnO (0 dln) ZnO (0,1 dln) ZnO (0,2 dln) ZnO RS 3 (3 dln) Mh-Ml (dnm) 72,33 77,09 79,54 78,6 Ts1 (min:sec) 4:48 4:44 4:21 4:48 T90 (min:sec) 22:05 12:45 10:24 11:53 30

31 Electro-chemisch proces? Hypothese heterogene katalyse: 1 Fe₂O₃ + 3 H₂S Fe₂S₃ + 3H₂O 2 Fe₂S₃ + 3 ZnO Fe₂O₃ + 3 ZnS 3 Op oppervlak aantoonbaar ZnS 31

32 Polarisatie matrijs 190 C Persplaat Teflon Staal DC 200 mv Teflon Staal Persplaat 32

33 Polarisatiecurven 190 C 2.5E E-05 Stroom I [A/cm2] 1.5E E E E Tijd [s] 33

34 Aantonen van Zinksulfide Uit experimenten met polarisatie curven blijkt dat het geen electro-chemisch proces is. Uit de element analyse op de inserts blijken de elementen Zn en S aantoonbaar. Chemische analyses (AP-TPR-MS) van het compound tonen aan dat ZnS in het compound wordt gevormd. Dit ZnS is in situ (latent) aanwezig en kristalliseert uit op een niet edel metaal oppervlak 34

35 Banden compound Masterbatch NR/BR Masterbatch 185,35 Zinkoxide RS 5 Stearinezuur 3 TBBS 1,2 Zwavel 2,25 35

36 Evaluatie non metal coatings Coatings 5x 10x 20x 50x MC PVD PPS le 0 0 0* 0* Hybride

37 Magnetiet (Fe₃O4) Oppervlakbehandeling: chemisch oxidatieproces Oplossing van NaOH en KNO₃ koken bij 145 C (toepassing alleen op koolstofhoudend staal) IJzer(2)oxide + zuurstof IJzer(3)oxide 37

38 Spuitgieten 600 shots Coating NR/BR NBR CR (zwavel) (zwavel) (ZnO) RVS (ref) +/- + +/- TC PPS /- Hybride /- Magnetiet /- 38

39 Evaluatie coatings Kunststof Galvanisch 5 micron spuiten coating, geen gesloten oppervlak, kans op vervuiling (Teflon) 50 micron dun vel, geen vervuiling, kans op smelt, grote toleranties (Teflon, PPS) 5 20 micron, geen gesloten oppervlak, kans op vervuiling (Chroom) PVD / CVD 0,2 0,5 micron, gesloten dunne laag, niet toepasbaar voor grote vormstukken (nitriden, vanadium, DLC, etc.) 39

40 Evaluatie coatings Hybride Multi-layer Chemisch proces Keramisch Dunne coating niet geschikt voor grote vormstukken. (Haniet) Eenvoudig proces, mits het bedrijf er voor is ingericht. Dunne laag 0,2 micron, geen vervuiling! (Magnetiet) Eenvoudig proces. Dikkelaag micron. Grote toleranties. Volledig gesloten laag? ( le) 40

41 Conclusies Een coating semi-permanent of permanent aangebracht op een metalen ondergrond moet een volledig gesloten oppervlak bezitten om te voorkomen dat reactie producten (meestal in situ aanwezig in de polymere matrix) neerslaan op het metaaloppervlak (van de matrijs) Nano-zinkoxide is een goed alternatief voor ZnO Een magnetiet coating is een interessante toepassing 41

Vergelijkbare documenten

Opgave 1. n = m / M. e 500 mg soda (Na 2CO 3) = 0,00472 mol. Opgave 2. m = n x M

Opgave 1. n = m / M. e 500 mg soda (Na 2CO 3) = 0,00472 mol. Opgave 2. m = n x M Hoofdstuk 8 Rekenen met de mol bladzijde 1 Opgave 1 n = m / M a 64,0 g zuurstofgas (O 2) = 2,00 mol (want n = 64,0 / 32,0) enz b 10,0 g butaan (C 4H 10) = 0,172 mol c 1,00 g suiker (C 12H 22O 11) = 0,00292