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Lexikon

BegriffDefinition
Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (NBR)
Durch die Copolymerisation von Acrylnitril und Butadien erhält man beim Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (Nitrilkautschuk) eine außergewöhnlich gute Mineralöl- und Kraftstoffbeständigkeit sowie einen geringen Druckverformungsrest. NBR ist somit der ideale öl- und kraftstoffbeständige Dichtungswerkstoff. NBR-Kautschuk ist allerdings sehr schlecht ozonbeständig.
Anwendungsgebiete: öl- und kraftstoffbeständige Dichtungen, Membranen, Schläuche.

Butyl-Kautschuk (IIR)
Butylkautschuk hat gegenüber NR und anderen Synthese-Kautschuken eine sehr geringe Durchlässigkeit für Luft, Wasserdampf und andere Gase. Weitere Vorteile sind außerdem die gute Beständigkeit gegen Wärme, Sauerstoff, Ozon und Chemikalien.
Anwendungsgebiete: überall dort, wo geringe Gasdurchlässigkeit und gute Hitze
- und Alterungsbeständigkeit verlangt werden, wie z.B. bei Autoschläuchen, Innenlagen schlauchloser Reifen, Säureschutzauskleidungen, Dichtungen und Membranen usw. Weitere Einsatzmöglichkeiten in der Kabelindustrie sowie für elektrische Isolierungen.
Chloropren-Kautschuk (CR)
CR ist in der Praxis sehr oft unter Handelsnamen wie z.B. Neoprene (DU PONT) geläufig. CR besitzt ein recht ausgeglichenes Eigenschaftsbild. Durch entsprechende Schutzmittel kann eine recht gute Ozon- und Alterungsbeständigkeit und eine befriedigende Ölbeständigkeit erreicht werden. Auch  ungefüllt können mit CR im Gegensatz zu NR und den sonstigen Synthesekautschuk-Typen hohe mechanische Werte erzielt werden. CR ist infolge seines hohen Chlorgehaltes gut flammwidrig. Er brennt innerhalb einer Flamme, erlischt jedoch, wenn die Flamme entfernt wird.
Anwendungsgebiete: Überall dort, wo gute Flammwidrigkeit, gute Alterungseigenschaften sowie Chemikalienbeständigkeit gefordert werden, z.B. Transportbänder, Dichtungen, Schläuche, Walzenüberzüge, Behälterauskleidungen.
Compression-Molding-Verfahren (CM)Das Compression-Molding- oder Press-Verfahren ist das traditionelle Verfahren zur Herstellung von Gummiformteilen. Eine dem Fertigteil entsprechende Menge der unvernetzten Kautschukmischung wird meist manuell in eine beheizte Vulkanisierform eingebracht.

Die Form wird dann unter Druck in einer Presse verschlossen. Durch den Pressdruck und die Temperatur erweicht die Mischung, fließt in und füllt den Formteil-Hohlraum (Nest) aus. Bei Temperaturen von 140-200°C erfolgt die Vulkanisation der Kautschukmischung. Das vulkanisierte (vernetzte) Formteil wird dann heiß entnommen.
Das CM-Verfahren erfordert im Allgemeinen gegenüber dem Injection-Molding-Verfahren (IM, Spritzgieß-Verfahren) deutlich längere Heizzeiten, da die Erwärmung der kalt eingelegten Kautschukmischung auf die Vernetzungstemperatur ausschließlich von der Formwandung her erfolgt. Eine Weiterentwicklung des CM-Verfahrens ist das Compression-Transfermolding-Verfahren (CTM).

Compression-Transfermolding-Verfahren (CMT)
Das Compression-Transfermolding-Verfahren (CTM) ist ein Spritzpress-Verfahren bei dem die im oberen Teil einer Vulkanisierform eingelegte Kautschukmischung beim Zufahren der Presse durch Kanäle in die Formnester eingespritzt (transferiert) wird. CTM-Vulkanisierformen sind dreiteilig aufgebaut (Ober-, Mittel- und Unterteil).Gegenüber dem Compression-Molding (CM) oder Pressverfahren verkürzen sich die Vulkanisationszeiten, da die Kautschukmischung durch die beim Einspritzen in die Nester auftretende Friktionswärme zusätzlich erhitzt wird. Die im oberen Teil der Form befindliche Transfer-Einheit kann beim CTM-Verfahren auch über das Spritzaggregat einer Spritzgießmaschine gefüllt werden. Man spricht dann vom Injection-Transfermolding- Verfahren (ITM).
Compression-Transfermolding-Form
Transfermolding-Verfahren eignen sich besonders gut zur Herstellung von kleinen Gummiformteilen in Formen mit vielen Nestern. Ein Nachteil des CTM- oder ITM-Verfahrens ist die hohe Abfallmenge an ausvulkanisiertem Elastomermaterial in der Transfer-Einheit. Durch den Einsatz von Transfer-Molding-Kaltkanälen kann die Abfallmenge jedoch erheblich reduziert werden.
Düsen-Kaltkanal
Düsenkaltkanäle kommen beim Injection-Molding-Verfahren (IM)oder Spritzgießverfahren zur Herstellung von Gummiformteilen zum Einsatz. Die Angußverteilerkanäle verlaufen in einem mit Kühlmedium temperierten Kaltkanalblock. Der Übergang in den beheizten Vulkanisationsteil der Spritzgießform erfolgt über einzeln gekühlte Düsenelemente. Als Kühlmedium wird meist Wasser verwendet. Die thermische Trennung des Vulkanisationsteils vom gekühlten Angußbereich erfolgt über eine Isolierplatte. Das im Kaltkanalblock befindliche Elastomermaterial vulkanisiert nicht aus und muß nicht als Abfall weggeworfen werden, sondern kann beim folgenden Spritzcyclus direkt zur Herstellung von Formteilen verwendet werden. Während bei Transfer-Molding-Kaltkanälemit hohen Kaliberzahlen und kleinvolumiger Gummiformteile eingesetzt werden, eignen sich Düsen-Kaltkanäle besser für kleine Kaliberzahlen und größervolumige Formteile.
Elastomere
sind aus Makromolekülen aufgebaut Polymere, die durch Querverbindungen dreidimensional weitmaschig vernetzt sind. Diese Vernetzung der einzelnen Polymerketten (Vulkanisation) führt zu den gummielastischen Eigenschaften dieser Werkstoffe. Im allgemeinen Sprachgebrauch bezeichnet man Elastomere daher auch als Gummi.

Elastomermischung (Compound)
Natur- und Synthesekautschuke sind keine Werkstoffe im allgemein üblichen Sinn, sondern nur Grundstoffe, denen vor der Vulkanisation eine Vielzahl von Mischungsbestandteilen zugesetzt werden müssen. Neben dem Grundmaterial Kautschuk enthalten alle Elastomere zahlreiche Zusätze wie Füllstoffe z.B. Russ, Weichmacher, Verarbeitungshilfsmittel, Alterungsschutzmittel, Vulkanisiermittel, Vulkanisationsbeschleuniger, Aktivatoren, Vulkanisationsverzögerer, Pigmente usw. Im Durchschnitt besteht eine Elastomermischung aus 10 bis 20 Komponenten. Die Gesamtheit aller dieser Komponenten bezeichnet man als Elastomermischung oder Elastomercompound.
Der verwendete Kautschuk bestimmt die Grundeigenschaften des Vulkanisates, vor allem die Alterungsbeständigkeit und Kälteflexibilität sowie das Verhalten gegenüber den verschiedenen Medien wie Ölen, Treibstoffen, Wasser und Lösungsmitteln. Das Niveau der mechanischen Eigenschaften, wie Elastizität und Festigkeit, hängt ebenfalls von der Polymerbasis, aber auch von der Füllung mit sogenannten verstärkenden Russen oder hellen Füllstoffen ab. Mit Hilfe von Zusatzstoffen lassen sich bestimmte Eigenschaften variieren (wie etwa die Härte) und verbessern (z.B. Kälteflexibilität, Stosselastizität, Druckverformungsrest, Hitze- und Quellbeständigkeit). Die Zusammensetzung der Elastomere ist sehr komplex und wird auf den jeweiligen Anwendungsfall abgestimmt.
Epichlorhydrin-Kautschuk (ECO)
Epichlorhydrin-Kautschuk vereinigt die guten Eigenschaften bezüglich der Mineralölbeständigkeit und dem geringem Druckverformungsrest des NBR-Kautschuks mit einer guten Witterungs- und Ozonbeständigkeit. ECO-Mischungen benötigen relativ lange Vulkanisationszeiten. Meist ist ein Tempern der vulkanisierten Teile nötig.
Anwendungsgebiete: Dichtungen, Membranen, Schläuche und Walzenbezüge. Einsatz vor allem überall dort, wo gute Mineralölbeständigkeit und gleichzeitig gute Witterungs- und Ozonbeständigkeit verlangt wird.

Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM)
EPDM-Kautschuk wird durch Copolymerisation von Ethylen, Propylen und einem Dien hergestellt und kann mit Schwefel oder mit Peroxiden vernetzt werden. Durch Vernetzung mit Peroxiden entstehen Vulkanisate mit verbesserten Druckverformungsresten. EPDM verfügt über eine gute Sauerstoff-, Ozon- und Temperaturbeständigkeit. Die Verklebbarkeit von EPDM ist aufgrund des Aufbaues (Ethylen, Propylen) stark herabgesetzt. EPDM zeichnet sich durch eine überdurchschnittlich gute Chemikalienbeständigkeit aus. Die Mineralöl- und Fettbeständigkeit ist jedoch eher schlecht.
Anwendungsgebiete: Mengenmässig wird EPDM in der Automobilindustrie am meisten eingesetzt, z.B. für Dichtungsprofile in Türen und Kofferraum, für Fenster und Scheinwerfer, Stossstangenpuffer, Schläuche und Dichtungselemente. EPDM wird infolge seiner guten Heisswasserbeständigkeit auch bei Waschmaschinen und Geschirrspülern für Dichtungen und Schläuche verwendet. Ausserdem hat EPDM wegen seiner guten Witterungsbeständigkeit als ausgezeichnetes Elastomer für Bauprofile gegenüber CR einen hohen Marktanteil errungen.

Fluor-Kautschuk (FPM)
Fluor-Kautschuke sind Mischpolymere. Den ersten Typ, ein Copolymer aus Vinylidenfluorid und Hexafluorpropylen, brachte die Firma DU PONT 1958 unter der Bezeichnung VITON auf den Markt. FPM ist flammwidrig und besitzt eine alle Elastomere überragende Beständigkeit gegen hohe Temperaturen, Ozon, Sauerstoff und Chemikalien.
Anwendungsgebiete: Dichtungen, Formteile, Schläuche, Kabelisolationen, überall wo hohe Temperaturen und ausgezeichnete Chemikalienbeständigkeit erforderlich sind.

Injection-Molding-Verfahren (IM)
Beim Injection-Molding- oderSpritzgieß-Verfahren zur Herstellung von Gummiformteilen wird die Kautschukmischung auf einer Spritzgießmaschine zunächst in einem Schneckenaggregat vorgewärmt und plastifiziert (80-100°C) und dann über Angußkanäle in die aufgeheizte Form eingespritzt. Je nach Bauart unterscheidet man horizontale und vertikale Spritzgießmaschinen. Der Einspritzvorgang erfolgt entweder durch direktes Verschieben der Schnecke im Zylinder oder durch Injektion über einen separaten Zylinder (Spritzkolben). Das IM-Verfahren ist gegenüber dem Compression-Molding- bzw. Pressverfahren (CM) das modernere Verfahren zur Herstellung von Gummiformteilen. Durch die Plastifizierung im Spritzaggregat lassen sich gegenüber dem CM-Verfahren deutlich geringere Heizzeiten erzielen. Bei Einsatz geeigneter Handling-Technologie zur Entnahme der Gummiformteile ist auch ein vollautomatischer Formgebungsprozess möglich.
Injection-Molding-Form
Das in den Angußkanälen ausvulkanisierende Elastomermaterial muß als Vulkanisationsabfall entsorgt werden. Durch den Einsatz von Düsen-Kaltkanälenkann diese Abfallmenge jedoch erheblich reduziert werden.
Injection-Transfermolding-Verfahren (ITM)
Das Injection-Transfermolding-Verfahren (ITM) ist eine Variante des Compression-Transfermolding-Verfahrens (CTM) bei der die im oberen Teil der Form befindliche Transfer-Einheit über das Spritzaggregat einer Spritzgießmaschine mit der plastifizierten Kautschukmischung gefüllt wird. Durch das Transferieren von bereits plastifizierter Kautschukmischung wird eine gleichmäßigere Füllung der Vulkanisationsform erreicht.
Injection-Transfermolding-Form

Kaltkanal
DEr Kaltkanal ist ein niedrig temperierter Angußbereich einer Form, in dem die Anvulkanisation der darin befindlichen Elastomermischung verhindert wird. Mit einem Kaltkanal läßt sich die bei der Herstellung von Gummiformteilen entstehende Menge an vulkanisiertem Abfall erheblich vermindern, da das in den Kanälen befindliche unvulkanisierte Material weiter zur Herstellung von Formteilen verwendet werden kann. Je nach Bauart unterscheidet man Düsenkaltkanäle und Transfermolding-Kaltkanäle.

KautschukIst das unvernetzte Ausgangsprodukt bei der Herstellung von Elastomeren (Gummi). Je nach Herkunft unterscheidet man zwischen Natur- und Synthesekautschuken
Kautschuk wissenswertes

Um 1700 lernte ein Jesuitenpater, der in einer Missionsstation am Rio Negro lebte, bei den Kambeba-Indianern einen weißen Saft kennen, der aus Bäumen gezapft und durch Räuchern zu Gummi verarbeitet wurde. Die Indianer nannten diesen Baum den "Caucho - weinender Baum". Sie stellten daraus Dinge für den Alltagsgebrauch, aber auch Spielzeug her. Der Pater weckte das Interesse von Kaufleuten an diesem wunderbaren Material und brachte damit eine Lawine ins Rollen, die nicht nur für die Region entscheidende Bedeutung erlangte, sondern für die gesamte Weltwirtschaft des 19.Jh.

Als Goodyear 1840 die Vulkanisation entdeckte, wurde der "Hevea Brasiliensis" genannte Baum, plötzlich ein sehr begehrter Baum. Es fand sich heraus, daß er nur in Brasilien wuchs. Von 1870 an strömten Tausende von Bauern aus dem Norden herbei, von Armut getrieben, um für die aufsteigenden Kautschukbarone bei der Latexgewinnung zu arbeiten. Die Erfindung des Luftreifens in den Jahren um 1880 verzehnfachte die Nachfrage .

Auf der einen Seite häufte man kolossale Reichtümer an, auf der anderen Seite starben diejenigen, die im Dschungel arbeiteten. Die "Seringueiros" - Gummischneider starben wie die Fliegen, als Opfer der Malaria, der Parasiten und der unerträglichen klimatischen Bedingungen. Sie hatten täglich etwa 50km zu bewältigen, um die Rillen in die Bäume zu schneiden und den gewonnenen Saft einzusammeln. Die Waldläufer lieferten den geräucherten Kautschuk in Ballen ab, die Menge wurde mit Lebensmitteln verrechnet. Die waren jedoch so teuer, daß sich die Gummischneider immer mehr verschuldeten, während die Händler große Gewinne einfuhren. Die Stadt Manaus erlebte damals ihre größte Blüte .

1876 gelang es dem Engländer Henry Wickham, sich heimlich mehrere zehntausend Samenkörner zu verschaffen und diese in der Haut zweier ausgestopfter Krokodile nach England zu entführen. Kaum Zweitausend davon überlebten die Reise; aber in den Gewächshäusern des Königlichen Botanischen Garten in Kew bei London angepflanzt, bildeten diese den Grundstock für die ersten Gummibaumreihen in Malaysia und auf Ceylon. Dort gediehen die Pflanzen prächtig, und da die Ausbeute in
einer Plantage wesentlich größer ist als bei Bäumen, die in großem Abstand wild wachsen, erreichten die asiatischen Kautschukplantagen innerhalb weniger Jahre doppelt so hohe Erträge wie die brasilianische Produktion. Versuche, Kautschukplantagen in Brasilien anzulegen, schlugen fehl.

Als die asiatischen Plantagen 1910 das Produktionsniveau Amazoniens erreichten, fielen weltweit die Börsenkurse und Manaus Abstieg war nicht mehr aufzuhalten. Da sich das Gummizapfen der wild wachsenden Bäume immer weniger lohnte, verließen viele Händler Manaus. Mit der Erfindung des synthetischen Gummis in den vierziger Jahren des 20.Jh. versank die Stadt schließlich in ihren Schlaf.
Natur-Kautschuk (NR)
Durch Anzapfen von in Plantagen angebauten Gummibäumen gewinnt man eine weiße, wässrige Milch (Latex), die Naturkautschuk enthält. NR weist eine sehr hohe Zugfestigkeit, Elastizität, Kälteflexibilität und hervorragende dynamische Eigenschaften auf, die in dieser Kombination kaum von synthetischen Elastomeren erreicht werden und deshalb den NR auch heute noch für einige Anwendungsfälle unentbehrlich machen. Ohne entsprechende Ausrüstung mit Schutzmitteln ist die Alterungs- und Ozonbeständigkeit nur gering, außerdem ist NR nicht beständig gegenüber Mineralölen und -fetten.
Anwendungsgebiete: Fahrzeugreifen, Transportbänder, Riemen, technische Artikel aller Art, wie Dichtungen, Membranen, Schläuche, Gebrauchsartike: wie Schuhsohlen, Gummistiefel, Handschuhe, Schwämme, Gummifäden, Klebstoffe usw.

Polyacrylat-Kautschuk (ACM)
ACM weist eine hohe Beständigkeit gegen Sauerstoff, Ozon und hohe Temperaturen auf und eine gute Quellbeständigkeit in Mineralölen jedoch eine hohe Wasseraufnahme und schlechte Hydrolysebeständigkeit. Ethylen-Acrylat-Kautschuk (EACM) ist unter dem Handelsnamen VAMAC der Firma DU PONT bekannt. EACM besitzt Eigenschaften wie ACM, jedoch eine bessere Festigkeit, Hitzebeständigkeit, aber eine schlechtere Mineralölbeständigkeit.
Anwendungsgebiete: Dichtungen im Automobilbau, Schläuche, O-Ringe.

Silikon-Kautschuk (VMQ)
Silikon-Elastomere unterscheiden sich von anderen Elastomeren dadurch, dass sie keine rein organischen Verbindungen sind. Anstelle der Kohlenstoff-Polymerkette die aus normalen Elastomere besteht (die Silikon-Polymerkette abwechselnd aus Silizium- und Sauerstoff-Atomen Siloxane). Silikon-Kautschuke werden als Fest-Kautschuk verarbeitet und meist peroxidisch vernetzt oder als Flüssig-Kautschuk verarbeitet und meist additionsvernetzt. Silikon-Elastomere sind gut hitze-, ozon- und alterungsbeständig, sowie gut chemikalienbeständig. Die mechanischen Eigenschaften liegen jedoch eher unter denjenigen der anderen Elastomere. Silikon-Kautschuke zeichnen sich durch nahezu unveränderte mechanische Eigenschaften über den ganzen Temperatureinsatzbereich von -70 bis +180 °C aus. Um optimale Hitzebeständigkeit und einen niedrigen Druckverformungsrest zu erhalten, ist eine Nachtemperung in vielen Fällen notwendig.
Anwendungsgebiete: Dichtungen für Tiefkühlschränke, Herde, Trockenschränke, Fenster und Kabinentüren von Flugzeugen, Wellendichtungen, O-Ringe, Schaltmatten, medizintechnische Artikel, elektrische Isolatoren.
Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR)
Der Styrol-Butadien-Kautschuk ist der älteste und bezogen auf die eingesetzte Menge bedeutendste Synthese-Kautschuk. SBR weist gegenüber NR einen besseren Abriebwiderstand, bessere Hitze- und Alterungsbeständigkeit, aber niedrigere Elastizität und eine ungünstigere Kälteflexibilität auf. Die Mineralölbeständigkeit ist etwas besser als bei NR.
Anwendungsgebiete: Zwei Drittel der Weltproduktion werden für die Reifenproduktion verwendet. Anwendung sonst wie NR. Sehr oft wird NR mit SBR verschnitten, z.B. beim Reifenbau.


Transfer-Molding-Kaltkanal
Transfermolding-Kaltkanäle werden beim Compression-Transfermolding-Verfahren (CTM) oder beim Injection-Transfermolding-Verfahren (ITM) zur Herstellung von Gummiformteilen eingesetzt. Die Transfereinheit wird über ein Kühlmedium gekühlt und thermisch durch eine Isolierplatte von der beheizten Vulkanisationszone der Form abgetrennt. Als Kühlmedium wird meist Wasser verwendet. Der Übergang von der gekühlten in die beheizte Zone erfolgt über Düsenelemente.
Compression-Transfermolding-
Kaltkanal-Form
Im Gegensatz zu Düsenkaltkanälen werden bei Transfermolding-Kaltkanälen die Düsenelemente nicht einzeln, sondern nur über dem gesamten Kühlblock gekühlt. Das in der Transfereinheit befindliche Elastomermaterial vulkanisiert nicht bei jedem Produktionscyclus aus und kann im Folgecyclus zur Herstellung von Formteilen eingesetzt werden.
Während
Düsenkaltkanäle
meist bei kleinen Kaliberzahlen und größervolumige Formteilen zum Einsatz kommen, eignen sich Transfermolding-Kaltkanäle besser für hohe Kaliberzahlen mit eher kleinvolumiger Gummiformteile.
Vulkanisation
Unter Vulkanisation versteht man die chemisch-physikalische Umwandlung, bei welcher der vorwiegend plastische Kautschuk in den gummielastischen Zustand übergeht. Diesen Vorgang, der durch Verknüpfung von Makromolekülen an ihren reaktionsfähigen Stellen erfolgt, nennt man auch Vernetzung. Zur Vulkanisation benötigt man ein Vulkanisationsmittel. Das älteste und gebräuchlichste Vulkanisationsmittel (Vernetzer) ist Schwefel.
 


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