Drukuj

Przegląd metod czyszczenia form wulkanizacyjnych

Przegląd metod czyszczenia form wulkanizacyjnych
Forma wulkanizacyjna ulega zabrudzeniu w czasie użytkowania. Podczas produkcji wyrobów gumowych na powierzchni gniazd i innych elementach formy tworzy się nalot składający się ze środków smarujących, składników wulkanizowanej mieszanki oraz produktów powstających w procesach wulkanizacji (np. siarczku cynku, stearynianu cynku) i korozji.

Proces ten jest bardzo istotny w przetwórstwie mieszanek gumowych, ponieważ negatywnie wpływa na wygląd i stabilność wymiarów wytłaczanych części, jak również na koszty produkcji. Obniża się wydajność produkcji, utrudnione jest wyjmowanie wyrobów i konieczne są przestoje na oczyszczenie formy. Zabrudzenie formy segmentowej, o bardziej skomplikowanej budowie, może doprowadzić do zatarcia ruchomych elementów.

Istnieją trzy postacie zanieczyszczeń, które można zaobserwować w formie wulkanizacyjnej:
  • zmiana barwy całej powierzchni formy
  • zanieczyszczenie materiałowe (które może występować również na całej powierzchni),
  • warstwowe osadzanie się zanieczyszczeń w określonych miejscach, co prowadzi do powstawania nierówności na powierzchni wyrobu.
Szybkość osadzania się zabrudzeń oraz stopień zanieczyszczenia formy zależy od wielu czynników, wśród których najważniejszymi są:
  • skład mieszanki gumowej;
  • rodzaj stosowanych środków antyadhezyjnych (stosowanych na powierzchnię gniazda formy wulkanizacyjnej);
  • kształt i konstrukcja formy oraz materiał, z którego jest wykonana;
  • parametry wulkanizacji (temperatura, ciśnienie) oraz obecność tlenu;
  • różnorodne reakcje zachodzące między składnikami mieszanki gumowej.
Jak powszechnie wiadomo, wulkanizacja jest procesem przemiany kauczuku lub mieszanki gumowej w elastyczną gumę o odpowiednich własnościach użytkowych. Podczas wulkanizacji następuje sieciowanie cząsteczek polimerów za pomocą poprzecznych wiązań chemicznych. Równolegle do sieciowania zachodzi zaś proces rewersji, czyli rozpad wiązań sieci.

W formie wulkanizacyjnej zachodzą, więc procesy sieciowania oraz degradacji i utlenienia elastomerów. Kauczuk naturalny ma np. tendencję do rozkładu, zaś kauczuki butadienowo-styrenowe są skłonne do sieciowania lub zwęglenia w wysokich temperaturach. Kiedy kauczuki degradują w znacznym stopniu, wówczas na powierzchni formy powstaje trwała, ściśle przylegająca do niej powłoka zanieczyszczeń (produktów rozkładu). Do zanieczyszczeń należy zaliczyć także produkty reakcji utlenienia lub rozkładu substancji pomocniczych.

Wysoki stopień napełnienia mieszanek gumowych substancjami mineralnymi, w szczególności kaolinem, krzemianem wapnia i strącanymi krzemionkami może być przyczyną osadzania się tych substancji na powierzchni formy bez widocznej obecności utlenionej gumy.

W celu poprawy płynięcia mieszanki gumowej i łatwiejszego usunięcia wulkanizatu z formy, do mieszanki gumowej dodaje się środki antyadhezyjne (oddzielające ang. „releasing agents”). Środki te, niestety, mogą niekiedy w wyższych temperaturach ulegać rozkładowi z wytworzeniem w formie wulkanizacyjnej pozostałości węglowych.

Analiza, z użyciem technik spektrometrii w podczerwieni, próbek pobranych z zanieczyszczonych form wulkanizacyjnych wykazała obecność śladowych ilości pyłu i środków oddzielających takich jak talk oraz stearynianu cynku, siarczek cynku i silikon.

Przykładowy skład zanieczyszczeń formy

Tabela 1. Przykładowy skład zanieczyszczeń formy

W wyniku przeprowadzonych badań przyjęto hipotezę, że proces zanieczyszczania formy wulkanizacyjnej można podzielić na dwa etapy. W pierwszym z nich, w wyniku reakcji tlenku cynku z siarką w mieszance gumowej powstaje nierozpuszczalny siarczek cynku, który następnie osadza się na powierzchni formy. Stanowi on zanieczyszczenie nieorganiczne.

2 RH + Sx + ZnO + (przyśpieszacz)→R-S(x-1)-R + ZnS + H2O