Trelleborg Bakker B.V. Henk de Bruijn VKRT

Maat: px

Weergave met pagina beginnen:

Download "Trelleborg Bakker B.V. Henk de Bruijn VKRT"

Annemie van Dongen
7 jaren geleden
Aantal bezoeken:

1 Trelleborg Bakker B.V. Henk de Bruijn VKRT

2 Trelleborg Bakker B.V. Ridderkerk 2

3 3

4 Vulkanisatie tijd van rubber producten. Terug in de tijd.. Expeditie afd. Nederlandsche Caoutchouc- en Gutta- Perchafabriek St. Joris in

5 Charles Goodyear ontdekte in 1839 bij toeval, dat rubber kan vulkaniseren 5

6 Charles Goodyear ( ) Is een Amerikaan die bekend is geworden als uitvinder van het vulkaniseren van rubber, waarvoor hij op 15 juni 1844 een patent ontving. Na zijn dood werd de bandenfabriek Goodyear opgericht, welke als een eerbetoon aan zijn persoon kan worden gezien. Bron: (Thomas Hancock was 8 weken eerder met het indienen van zijn patent.) 6

7 The Charles Goodyear story : The Strange Story Of Rubber REPRINTED FROM THE JANUARY 1958 ISSUE OF READER'S DIGEST THE READER'S DIGEST ASSOCIATION, INC., PLEASANTVILLE, N.Y PRINTED IN U.S.A. Bron: 7

8 Gebakken Gevulkaniseerd 8

9 Vulkanisatie is het proces waarbij polymeerketens onderling met elkaar verbonden worden d.mv. een chemische reaktie. 9

10 Hoe te vulkaniseren? 250 mm 1000 mm 355 mm 10

11 15 mm Hoogte = 355 mm ~ 220 kg rubber compound 8 mm 68 mm 30 mm Diameter = 1000 mm 11

12 Tijd Temperatuur Druk 1 2

13 Tijd : (sterk variabel 2 minuten tot 20 uur) Temperatuur (vaak afhankelijk van een systeem) stoomsysteem C Druk (afhankelijk van een systeem) stoom-autoclaaf: ~4 bar UHF/zoutbad: drukloos persen: sterk variabel 1 3

14 Vulkanisatiesnelheid versus tijd 14

15 Onderzoek vulkanisatie gedrag van rubber bij een constante temperatuur mbv Moving Die Rheometer (ISO 6502). 15

16 Torque [dnm] Rheometer curve NR 60 Sh.A bij 180 C Tijd [min] 16

17 12 Rheometer curve NR 60 Sh.A bij 180 C 11 tc90= 1,72 min Torque [dnm] tc50= 1,18 min. tc10= 0,81 min. MH= 10,06 dnm ML= 1,63 dnm Tijd [min] 17

18 Vulkanisatiesnelheid vs tijd en temperatuur 18

19 Rheometer curves NR 60 Sh.A bij 180 C en hoger Torque [dnm] C 190 C 200 C 210 C 220 C Tijd [min] 19

20 Rheometer curves NR 60 Sh.A bij 180 C en lager Torque [dnm] C 170 C 160 C 150 C 140 C 130 C 120 C 110 C Tijd [min] 20

21 Torque [dnm] Rheometer curves NR 60 Sh.A op logarithmische tijdschaal 220 C 210 C 200 C 190 C 180 C 170 C 160 C 150 C 140 C 130 C 120 C 110 C 100 C 0, Tijd [min] 90 C 80 C 21

22 Door de Rheometercurves te normaliseren en op logarithmische tijdschaal uit te zetten, is het verband tussen vulkanisatietijd en temperatuur duidelijk te zien. 22

23 12 Rheometer curve NR 60 Sh.A bij 180 C 11 tc90= 1,72 min Torque [dnm] tc50= 1,18 min. tc10= 0,81 min. MH= 10,06 dnm ML= 1,63 dnm Tijd [min] 23

24 100 tc90= 1,72 min. Genormaliseerde Rheometer curve NR 60 Sh.A bij 180 C tc50= 1,18 min. 60 Cure [%] tc10= 0,81 min Tijd [min] 24

25 100 Genormaliseerde Rheometer curve NR 60 Sh.A bij 180 C op log. tijdschaal tc90= 1,72 min. Cure [%] tc50= 1,18 min. tc10= 0,81 min. 0 0, Tijd [min] 25

26 100 Genormaliseerde Rheometer curves NR 60 Sh.A op logarithmische tijdschaal Cure [%] C 210 C 200 C 190 C 180 C 170 C 160 C 150 C 140 C 130 C 120 C 110 C 100 C 90 C 80 C 0 0, Tijd [min] 26

27 10000 Arrhenius relatie (reactiesnelheid vs temperatuur) 1000 Linear verband tussen logarithme van de (reactie) tijd en de reciproke van de absolute temperatuur. 100 Tijd [min] C 80 C 1 tc10 tc50 tc90 0,1 0,0020 0,0021 0,0022 0,0023 0,0024 0,0025 0,0026 0,0027 0,0028 0,0029 Temperatuur [1/K] 27

28 Vulkanisatie van rubber. Voor het berekenen van de vulkanisatiegraad (bij bekende temperatuur) zijn slechts 2 Rheometer curves, met de volgende data nodig: tc10 tc50 tc90 Activeringsenergie Functie van de curve 28

29 Het bepalen van de wiskundige functie van een Rheometercurve 12 Rheometer curve NR 60 Sh.A bij 180 C Torque [dnm] Tijd [min] 29

30 Rheometer curve NR 60 Sh.A bij 180 C Torque [dnm] , Tijd [min] 30

31 100 Genormaliseerde Rheometer curves NR 60 Sh.A bij 180 en 170 C Cure [%] C 170 C tc10 tc50 tc C 1,52 2,07 3, C 0,81 1,18 1,72 0 0, Tijd [min] 31

32 Sigmoidale curve op logarithmische x-as (tijd) 100 Sigmoidal curves 90 y-as (cure%) ,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 y = a ^ b a log10( x) log10( c) d x-as (tijd) x= x-as (tijd) y= y-as (torque waarde) a= ML-waarde (minimum torque) (=0 na normalisatie) b= MH-waarde (maximum torque) (=100 na normalisatie) c= Tc50 tijd (tijd bij 50% vulkanisatie) d= helling-parameter vd curve in punt x=c (bij Tc50) 32

33 Vulkanisatie van rubber. Functie van een genormaliseerde Rheometercurve op logarithmische tijdschaal: cure[%] = 1+ 10^ 100 log( tijd) log( Tc50) d x= x-as (tijd) c= Tc50 tijd (tijd bij 50% vulkanisatie) d= helling-parameter vd curve in punt x=c (bij Tc50) 33

34 Cure [%] Genormaliseerde Rheometer curves NR 60 Sh.A bij 180 en 170 C 180 C 170 C Functie voor 170 C Functie voor 180 C tc10 tc50 tc C 1,52 2,07 3, C 0,81 1,18 1,72 0 0, Tijd [min] 34

35 Bepaling van de Activerings energie Q m.b.v. 2 Rheometer-curves Q = 2,303 R log t1 t2 T1 T 2 T 2 T1 Q= Activerings energie ~80000 tot ~ [J/mol] R= Gas constante [8,314 J/mol.K] t1= tc50 bij Temperatuur 1 [min] t2= tc50 bij Temperatuur 2 [min] T1 = temperatuur 1 [K] T2 = temperatuur 2 [K] 35

36 Vulkanisatie van rubber. Bepaling van de equivalente curing-tijd : tijd _ bij _ Tref Q = exp R 1 Tr 1 Ti t Q= Activerings energie [J/mol] R= Gas constante [8,314 J/mol.K] Tr = referentie temperatuur [K] Ti = temperatuur [K] t =tijd [min] 36

37 Temperatuur [ C] gemiddelde temp. Temperatuur in centrum van product t Tijd [min] 37

38 Vulkanisatie van rubber. Voorbeeld van brekening equivalente curing-tijd : Tijd [min] Temp [ C] Tijd bij T-ref 170 C Cure [%] ,03 0, ,08 0, ,17 0, ,34 0, ,66 2, ,97 23, ,29 63, Genormaliseerde Rheometer curves NR 60 Sh.A bij 180 en 170 C 90 Cure [%] C 170 C Functie voor 170 C Functie voor 180 C tc10 tc50 tc C 1,52 2,07 3, C 0,81 1,18 1,72 0 0, Tijd [min] 38

39 Vulkanisatie van rubber. Toetsing aan een praktisch voorbeeld : vulkanisatie van een rubber slang met SBR 55 Sh.A : Rheometer-curves maken bij 140 en 150 C Alleen de onderstaande data zijn nodig om de functie van de Rheometer-curve te bepalen. Temp. [ C] tc10 [min] tc50 [min] tc90 [min] 150 3,32 9,25 29, ,46 18,73 63,06 39

40 Vulkanisatie van rubber. Cure [%] Genormaliseerde Rheometercurves SBR 55 Sh.A 100 cure[%] = log( tijd ) log(18,73) 1+ 10^ 0,521 Rheocurve 140 C Rheocurve 150 C Functie voor 140 C Temp. 150 tc10 3,32 tc50 9,25 tc90 29, ,46 18,73 63, Tijd [min] 40

41 Temperatuur [ C] Temperatuur Rubber Centrum (SBR 55 Sh.A) Tijd [min] 41

42 Vulkanisatie van rubber. Rheometer simulatie SBR 55 Sh.A van rubber centrum Torque [dnm] Rheo-curve [dnm] Temperatuur [C] Rheo-temperature [C] Temperatuur Stekker Tijd [min] 42

43 Rheometer simulatie SBR 55 Sh.A van rubber centrum Torque [dnm] Rheo-curve [dnm] Rheo-temperature [C] Temperatuur Stekker 5 Theoretische cure [%] Rheo-curve (cure %] Temperatuur [C] / cure [%] Tijd [min] 43

44 Factoren die van invloed zijn op de vulkanisatie graad: tijd start-temperatuur van rubber blank temperatuur van pers of autoclaaf warmteoverdracht coëfficient rubber compound (tc50, warmtegeleidingscoëff.) afmetingen van product positie en hoeveelheid weefsel en of staal afkoelingsproces 44

45 Hoe lang moet een product vulkaniseren? Te kort vulkaniseren => (soms) poreusiteit in het midden Te lang vulkaniseren => overvulkanisatie aan de buitenkant 45

46 Goed Rubber eigenschappen vs vulkanisatie-tijd Relatieve waarde [% ] ~tc90 Slecht Hardheid Treksterkte Rek bij breuk Scheursterkte Compressie set Vulkanisatie-tijd 46

47 Doorsnede rubber blok 100x200x300mm "Centrum" volume= [mm3] 8,8 [vol.%] "Midden" volume= [mm3] 41,6 [vol.%] "Rand" volume= [mm3] 49,6 [vol.%] Totaal volume= [mm3] 100,0 [vol.%] 47

48 EINDE 48

49 Trelleborg Bakker B.V. Verlengde Kerkweg 15 NL-2985 AZ RIDDERKERK 49

50 50

Vergelijkbare documenten

Tentamen Verwerking en Eigenschappen van Kunststoffen ( ) 2 februari 2012, uur

Tentamen Verwerking en Eigenschappen van Kunststoffen (191121121) 2 februari 2012, 13.45-17.15 uur Aanwijzingen: -Vermeld op alle in te leveren vellen je naam, voorletters en student nummer. -Lees de vragen