Rubber materialen en compounds
Welk materiaal past bij uw toepassing? Ontdek het hier
De keuze voor de juiste afdichting, rubber trillingsdemper of ander rubber onderdeel staat of valt bij het design en het gebruik van de juiste rubber compound. Een verkeerde compoundkeuze leidt tot een kortere levensduur en slechter functioneren. Met alle extra kosten of verlies aan output van uw machine of component tot gevolg.
Dat wilt u natuurlijk voorkomen en ERIKS helpt u daarbij. Voor iedere toepassing heeft ERIKS de juiste compound. Zit deze niet in het standaardassortiment? Dan ontwikkelen we deze samen met u.
Selectie van het juiste rubber compound
De selectie van een compound gebeurt in 2 fases:
1. Het bepalen van het juiste polymeer
Dit gebeurt aan de hand van de volgende criteria:
a. Wat is de vereiste chemische bestendigheid?
Aan welke media wordt het materiaal blootgesteld? Denk hierbij echt aan alle media. Maakt u bijvoorbeeld melkmachines, dan moet het materiaal niet alleen tegen melk kunnen, maar ook tegen het middel waarmee de machine wordt schoongemaakt.
b. Wat is de vereiste temperatuurbestendigheid?
We kijken naar de minimum- en maximumtemperatuur. Ook hier geldt, denk verder dan de temperatuur van de media. Kijk ook naar omgevingstemperatuur en temperatuur van bijvoorbeeld schoonmaakmiddelen. Reinigen met stoom heeft andere implicaties dan reinigen met warm water.
c. Toepassing en gebruik
De toepassing kan ook al materialen naar voor trekken of uitsluiten.
In de onderstaande tabel vindt u een overzicht van de meest gebruikte polymeren, met hun hardheidsrange (Shore A), temperatuurbereik en de toepassingen waar het voor geschikt is.
Tabel polymeren materiaaloverzicht
Polymeer (ISO-afkorting)
Merk- en handelsnamen
Hardheidsrange (Shore A)
Temperatuurbereik
Algemene informatie toepassing (geschiktheid)
nitril
Perbunan N®
Buna N®
20/95
-20/-50 ºC tot 120 ºC
Vooral hydraulische toepassingen en eenvoudige toepassing zonder extreme temperaturen.
Niet gebruiken bij zuren, stoom, ozon en UV.
Therban®
Zetpol®
30/95
-15/-40 ºC tot 150 ºC
Goed bestand tegen stoom, olie en vet op hogere temperaturen, alsook bio-olie en ozon. Ook slijtvast.
Viton®
50/95
-5/-50 ºC tot 200 ºC
Goed tegen sterke zuren en basen en hoge temperaturen. Uitermate geschikt in vacuümtoepassingen.
Standaard types niet bestand tegen stoom. Speciale types bestand tegen stoom en/of lage temperaturen.
Nordel®
30/95
-40/-55 ºC tot 120/150 ºC
Goed bestand tegen zuren, basen en stoom. Goed geschikt voor buitentoepassingen vanwege hoge UV- en ozonbestendigheid. Ook goed bestand tegen SIP- en CIP- reinigingsprocessen en solventen.
Niet geschikt voor gebruik bij minerale olie en vet.
CR
Neoprene®
15/95
-40 ºC tot 110 ºC
Goed bestand tegen vele types Freon (niet alle) koelgas.
Silicone
Elastosil®
20/90
-50/-60 ºC tot
200/250 ºC
Uitstekend voor buitentoepassingen, hoge en lage temperaturen. Lage vervormingskracht.
Niet goed voor vacuüm- en dynamische toepassingen.
FVMQ
Fluorsilicone
Silastic®
35/80
-60 ºC tot 230 ºC
Uitstekend voor buitentoepassingen, hoge en lage temperaturen en bestand tegen brandstoffen. Lage vervormingskracht.
Niet goed voor vacuüm- en dynamische toepassingen.
Kalrez®
Chemraz®
65/90
-15/-40 ºC tot
230/326 ºC
Hoogste bestendigheid tegen extreme zuren en basen en extreem hoge temperaturen.
Aflas®
70/90
-5 ºC tot 200 ºC
Heel goede bestendigheid tegen stoom en olie op hoge temperaturen.
IIR
Butyl®
30/80
-55 ºC tot 105 ºC
Hoge gasdichtheid.
ACM
Thiacryl®
40/80
-20 ºC tot 150 ºC
Goede bestendigheid tegen olie op hoge temperaturen in bijvoorbeeld transmissies.
NR
-
40/70
-40 ºC tot 60 ºC
Hoge elasticiteit en slijtvast.
AU
Polyurethane
10/95
-20/-50 ºC tot
115 ºC
Hoge slijtvastheid.
SBR
Buna-S
30/95
-50 ºC tot 110 ºC
-
2. Compoundkeuze
Na selectie van de polymeer, volgt de compoundkeuze. Met elk polymeer, kunnen ontzettend veel verschillende compounds gemaakt worden. Het aantal soorten is eigenlijk onbeperkt. Voor het selecteren van de juiste compound wordt er opnieuw gekeken naar:
a. Temperatuurbereik Een standaard NBR gaat bijvoorbeeld tot -30 ºC, maar er zijn ook NBR's die een bereik van -40 ºC hebben.
b. Chemische bestendigheid
c. Toepassing
Aanvullend worden de volgende criteria meegenomen:
d. Hardheid In functie van de toepassing en constructie.
e. Product type Niet elke compound is geschikt om een bepaalde type afdichting of demper van te maken.
f. Certificering
- Op industrie, bijvoorbeeld voeding (EC1935-2004, FDA), farma (USP), drinkwater (KIWA).
- Op toepassing, bijvoorbeeld hoge druk gas met snelle drukval (RGD, AED).
Brainstormen over de ideale afdichting, of uw ontwerp laten checken?
Laat de afdichting voor uw machine geen afterthought zijn. De gevolgen zijn groot als u niet direct de juiste afdichting kiest. Wilt u een succesvolle machine afleveren zonder rework? Ga dan om tafel met één van onze specialisten en laat u in 30 minuten informeren over de juiste afdichting voor uw ontwerp. Wij staan vrijblijvend en kosteloos voor u klaar. Vraag nu uw adviesgesprek aan.
Polymeer of compound, wat is het verschil?
Polymeer
Polymeren vormen het hoofdbestanddeel van een compound. Deze zijn bekend van afkortingen zoals NBR, EPDM, FKM, VMQ. De afkortingen verwijzen naar de chemische samenstelling van het polymeer:
- NBR = AcryloNitril Butadieen Rubber
- EPDM = Ethyleen Propyleen Dieen Monomer
In de regel worden er voor polymeren zo veel mogelijk de ISO-afkortingen gebruikt. Er zijn echter ook andere standaarden, waardoor sommige polymeren onder meerdere namen bekend staan. Een voorbeeld is FPM en FKM, hetzelfde polymeer, maar twee gangbare afkortingen. Andere polymeren zijn ook bekend als merknamen zoals Viton®, Kalrez®, Perbunan® of als namen in de volksmond zoals nitril of silicone.
Compound
Een rubber compound is een mengsel van 5 tot 15 verschillende ingrediënten. Deze ingrediënten zijn een combinatie van:
- Eén of meerdere polymeren
- Verwerkingsmiddelen
- Weekmakers
- Vulkanisatiemiddel
- Verschillende vulstoffen
Een compound heeft een compoundnummer, zoals 36624, 51414, 559270. Met een compound op zich kan je niets, omdat het slechts verwijst naar de mix van ingrediënten. Pas nadat het gevulkaniseerd is, levert dit een elastisch eindproduct op. Dit eindproduct wordt in de meeste gevallen aangeduid als een combinatie van product, polymeer en compound. Denk aan een O-ring NBR 36624.
Materiaal
Tot slot wordt er ook nog wel eens over materiaal gesproken. Hier is echter geen vaste definitie voor. Materiaal kan duiden op zowel polymeer als compound.
Rubber, elastomeer, vulkaniseren
Enkele begrippen die soms door elkaar gebruikt worden:
- Rubber – Origineel gebruikt om natuurlijke rubbers aan te duiden. Tegenwoordig verwijst rubber naar polymeren of compounds in het algemeen.
- Vulkaniseren – het chemische proces dat ervoor zorgt dat een rubber compound (niet elastisch mengsel) elastische eigenschappen krijgt. Na het vulkaniseren, wat gebeurt onder druk en hoge temperatuur, is het materiaal elastisch en zal het na uitrekking terugveren naar de originele toestand. Dit maakt rubber materialen uniek tegenover andere materialen.
- Elastomeer – Je kan van een elastomeer spreken als het materiaal/compound gevulkaniseerd is. Elastomeer duidt op een elastisch, rubberachtig materiaal dat na uitrekking terugkeert in de originele vorm.
Fysische/mechanische eigenschappen van elastomeren
Elastomeren hebben een aantal, soms unieke, eigenschappen die ze uitstekend geschikt maken voor gebruik in afdichtingen, trillingdempers en andere rubber onderdelen. Deze eigenschappen kunnen verschillen van polymeer tot polymeer, maar ook van compound tot compound van eenzelfde polymeer.
- Vervormbaar, maar niet samendrukbaar – Deze eigenschap zorgt ervoor dat een elastomeer product uitstekend als dichting gebruikt kan worden, of ergens makkelijk tussen of over gemonteerd kan worden.
- Elasticiteit – Makkelijk te buigen en draaien zonder dat dit negatieve gevolgen. heeft zoals vervorming of breken. Een VMQ (silicone) is algemeen genomen veel elastischer dan FFKM (Kalrez®).
- Permeabiliteit/doorlaatbaarheid – IIR (Butyl®), NBR, FKM en FFKM hebben heel lage permeabiliteit en worden toegepast waar luchtdichtheid of vacuüm belangrijk is. VMQ daarentegen heeft een hoge permeabiliteit, en zal dus minder goed functioneren in vacuümtoepassingen.
- Wrijving – Een rubber geeft frictie. Bij autobanden is dat gewenst. Bij bewegende delen, zoals dynamische dichtingen, juist weer niet. Soms worden coatings met lage wrijving (bijvoorbeeld PTFE) toegepast op rubber of wordt PTFE in het compound mee ingemengd.
- Scheurvastheid en inscheurbestendigheid – VMQ materialen hebben een hoge inscheurbestendigheid, maar op het moment dat ze inscheurenn scheuren ze makkelijk verder. Bij natuurrubber is dit eerder omgekeerd, dit is dus scheurvast.
- Slijtvastheid – Ook dit hangt af per polymeertype. Natuurrubber is goed bestand, en wordt daarom ook veelvuldig gebruikt in de banden van trucks en tractoren.
Aandachtspunten bij het ontwerp van een rubber product
Tenslotte is het goed om nog enkele karakteristieke eigenschappen van rubber te benoemen waarmee u rekening moet houden:
- Zo goed als niet samendrukbaar
Rubber gedraagt zich als een vloeistof. Hier moet rekening mee gehouden worden zodat vervorming van het rubber onderdeel vrij kan gebeuren. De groef waar een O-ring in gemonteerd wordt is daarom altijd ruim bemeten. Een te kleine ruimte zal schade aan de dichting veroorzaken, en de werking van de toepassing verminderen. - Zwelling
Rubber zwelt bij bepaalde temperaturen en contact met bepaalde media. Dit hoeft geen probleem te zijn, maar is wel belangrijk voor het ontwerp. Ook hiervoor is het belangrijk dat er voldoende ruimte is voor de rubber om te zwellen. - Ontwerp is anders dan bij metalen en plastics
Vanwege het flexibele materiaal is er meer ontwerpvrijheid in vergelijking met kunststof spuitgiet producten. Bij extrusie heeft de flexibiliteit wel weer beperkingen. - Grote toleranties
Met name vergeleken met metalen en plastics. Bij rubber toleranties gaat het meestal over tienden van millimeters en niet over honderdsten van millimeters, uitzonderingen daar gelaten. Het is belangrijk om dit mee te nemen in het ontwerp van de groef. - Drukbestendigheid afhankelijk van de inbouw
Een rubber product op zich heeft geen maximale drukbestendigheid. Het product in combinatie met de inbouw heeft wel een maximale drukbestendigheid. - Compromissen
Regelmatig moet een compromis gevonden worden tussen bepaalde eigenschappen afhankelijk van de vereisten.
Brainstormen over de ideale afdichting, of uw ontwerp laten checken?
Laat de afdichting vooruw machine geen afterthought zijn. Het lijkt een klein onderdeel, maar de gevolgen zijn groot als u niet direct de juiste afdichting kiest. Wilt u een succesvolle machine afleveren zonder rework? Ga dan om tafel met één van onze specialisten en laat u in 30 minuten informeren over de juiste afdichting voor uw ontwerp. Wij staan vrijblijvend en kosteloos voor u klaar. Vraag hier uw adviesgesprek aan.
Hulp nodig bij de selectie van jouw rubbermateriaal?
Vul het formulier in en we komen binnen twee werkdagen bij je terug.
Wij helpen u graag verder
Know+How Hub
Blijf altijd op de hoogte met onze laatste blogs, nieuws en cases.
