Kumit ääriolosuhteissa mitkä ovat ääriolosuhteet? Minna Poikelispää, Maija Hoikkanen, Jyrki Vuorinen Kumi-instituutin syysseminaari TTY 9.11.2012
Kumien ääriolosuhteita Lämpötila (kuuma/kylmä) Kemikaalit UV-säteily, otsoni, sää Sähkö Mikrobitoiminta Puhtausvaatimukset (elintarvike, elektroniikka ) Lyhytkestoinen korkea rasitus Pitkäkestoinen rasitus Näiden yhdistelmät 21.1.2013 2
Lämpötila Kumi Alin käyttölämpötila ( o C) Ylin käyttölämpötila ( o C) NR, IR -50 80 SBR -40 90 BR -75 80 EPDM -35 120 IIR -45 90 NBR -30 90 CR -35 85 CM -10 125 CSM -40 125 ACM -20 140 CO, ECO -40 120 AU, EU -10 70 FPM -15 200 FKM -15 250 PMQ, VMQ -80 200 3
Pakkanen, lumi, jää -10 o C Ella S, et al. Investigation of rubber friction on snow for tyres. Tribology International (2012), doi:10.1016/ j.triboint.2012.01.017 A.D. Roberts / Tribology Series 7 1981 311-320 www.nokiantyres.com 21.1.2013 4
Kitka eri olosuhteissa Kumi - asfaltti (kuiva) Kumi - asfaltti (märkä) Lepokitka Liukukitka 0,8 0,7 0,6 0,5 Kumi - jää (kuiva) 0,2 0,15 Kumi - jää (märkä) 0,1 0,08 Kumi - lumi 0,3 Kumi betoni 1,0 0,8 Teräs jää 0,02-0,03 Sukset lumi 0,02-0,1 Jää jää (-12 o C) 0,3 Teräs teräs 0,74 0,57 Lasi lasi 0,94 0,36 Teflon teflon 0,04 0,04 21.1.2013 5
Korkea lämpötila Moolimassan muutokset (ylivulkanoituminen, ketjujen katkeaminen) Hapettuminen Pehmittimien migraatio ja poistuminen 21.1.2013 6
Kemikaalit Turpoaminen, plastisoituminen mekaaniset ominaisuudet, vaikutus Tg:aan Kemialliset muutokset ESC = SCC Otsoni 21.1.2013 7
Kumien kemiallinen kesto Elastomer Chemical resistant to Solvent or softener Swelled by NR, IR Acetone Acids Alkalies Alcohols Carbon disulfide Ketones Petroleum products Vegetable oils Carbon disulfide Petroleum products Vegetable oils BR Glycerol Glycol Acids Alkalies Carbon disulfide Hexane Turpentine Petroleum products Acetone Petroleum products Vegetable oils SBR Glycerol Glycol Acids Alcohols Salts Ketones Petroleum products Aromatics Vegetable oils Petroleum products Vegetable oils NBR Glycerol Glycol Acids Ketones Alcohols Petroleum products Salts Vegetable oils Carbon tetrachloride Ketones Bitumen - coal derivates Aromatics Acetone Phenol Turpentine CR Glycerol Glycol Alcohols Petroleum products Salts Vegetable oils Acetone Benzene Carbon tetrachloride Carbon disulfide Acids Turpentine Aromatics Carbon tetrachloride Carbon disulfide Turpentine Aromatics 21.1.2013 8
Sään vaikutus Riippuu elastomeerista, lisäaineista ja olosuhteista Yleistäen Tyydyttymättömät (NR, SBR ) huono otsonin kesto Reaktio kaksoissidokseen ketjun katkeaminen Suojakerroksen muodstuminen, kuormitettuna uuden materiaalin paljastuminen kiihdyttää prosessia Ei koske neopreenia (CR), jolla kloori stabiloi sidosta Tyydyttyneet (EPM) säänkesto hyvä Erikoiskumit erit. fluorikumit säänkesto erinomainen Silikonit noki vs. silika täyteaineena Seoksilla säänkesto voi olla parempi kuin seosuhteet antaisivat olettaa, esim. NBR N-lohkojen määrän kasvu alentaa molekyylitason liikkeitä tehokkaasti 21.1.2013 9
UV-säteily 30 min säteilytys NR IIR http://www.chemiedidaktik.uni-wuppertal.de/disido_cy/en/exp/prop08.htm 21.1.2013 10
Mikrobitoiminta Qualitative testing antibacterial properties (a) control NR latex foam against E.coli; (b) Nanosilver treated NR latex foam against E.coli; (c) control NR latex foam against MRSA; (d) nanosilcer treated NR latex foam against MRSA. Qualitative testing of antifungal activities for the (a) control natural rubber latex foam and (b) nanosilver modi ed natural rubber latex foam sample against Aspergilles niger fungi. W.G.I.U. Rathnayake et al. / Polymer Testing 31 (2012) 586 592 21.1.2013 11
Sähköneristeet a) Hydrophobic surface, water drops ow off the insulator; b) Hydrophilic surface, water channels formation on the insulator. S. Atarijabarzadeh et al. / International Biodeterioration & Biodegradation 65 (2011) 1111e1118 21.1.2013 12
Kumit elintarviketeollisuudessa Laaja lämpötila-alue, paine, höyry, kemikaalit Lainsäädäntö, hygienia 21.1.2013 13
EPDM:n ja fluorikumin soveltuvuus elintarviketeollisuuden sovelluksiin C. Riebesell / Trends in Food Science & Technology 20 (2009) S35 e S37 21.1.2013 14
Rasitus Rasitustapa ja -nopeus Viruminen Muokkauslujittuminen Yhteisvaikutus muiden tekijöiden kanssa 0 20 Compression set, % 40 60 80 w/o compression, tropic Tropic Temperate White mix Good quality black mix Highly filled white mix Efficient vulcanizate (HAF black) 100-2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 Time, years Lähde:A.Davis, D.Sims, Weathering of Polymers, Applied Science Publishers, 1983. 21.1.2013 15
Yhteenveto Ääriolosuhteet materiaalikohtaisia Kumien käyttöolosuhteita T=-100-300 o C Kestävät hyvin kosteutta sekä laimeita happoja ja emäksiä Orgaaniset liuottimet tapauskohtaisia Yhteisvaikutukset mutkistavat tilannetta Mekaaninen kuormitus Dynaaminen kuormitus Otsoni Kemikaalit Ennustaminen on vaikeaa, erityisesti tulevaisuuden 21.1.2013 16