Die Grundlagen der Arbeit mit Elastomermaterialien

Was haben Autoreifen, wasserdichte Dichtungen, Schuhsohlen, Gummibänder und Radiergummis gemeinsam? Viele dieser Objekte sind Dinge, mit denen wir täglich interagieren, aber sie werden auch aus Elastomeren oder „elastischen Polymeren“ hergestellt.

Elastomere Materialien sind biegsame synthetische Polymere, die Gummi ähneln. Obwohl die beiden ähnliche Eigenschaften aufweisen, unterscheiden sie sich in einigen wichtigen Punkten. Gummi zum Beispiel ist eine natürlich vorkommende Verbindung, die aus Latex gewonnen wird. Obwohl es sich um ein unglaublich nützliches und vielseitiges Material handelt, erlegt die chemische Zusammensetzung von Gummi bestimmte Herstellungseinschränkungen auf und macht Teile auch anfällig für Ozonrisse. Elastomere hingegen sind eine Familie erdölbasierter Polymere, die sich sehr ähnlich wie Gummi verhalten, aber bessere Materialeigenschaften bieten.

Dieser Artikel bietet eine kurze Einführung in die Herstellung mit elastomeren Materialien.

Definition der Eigenschaften und mechanischen Eigenschaften von Elastomeren

Elastomere sind Materialien, die sich dehnen und dann wieder in ihre ursprüngliche Form zurückkehren können. Elastomere bieten eine Reihe weiterer Vorteile, darunter hohe Elastizität, Abrieb- und Reißfestigkeit, Undurchlässigkeit, weiche Texturen und Rutschfestigkeit. Sie können auch starken Temperaturschwankungen standhalten und sind ideal für die Temperatur- und elektrische Isolierung.

Elastomere können für eine Vielzahl von Anwendungen chemisch abgestimmt werden. Zum Beispiel könnten elastomere Materialien für etwas wie eine Schuhsohle auf einen verbesserten Rückprall oder für ein dämpfendes Produkt mit geringem Rückprall wie einen Griff abgestimmt werden. Sie können auch saugen und abdichten. Je nach Anwendung kann die Auswahl des richtigen Materials die gewünschten Eigenschaften des fertigen Teils verbessern.

Thermoplaste vs. Duroplaste

Es ist wichtig zu beachten, dass es zwei Hauptarten von Elastomeren gibt:Thermoplaste und Duroplaste. Thermoplaste verflüssigen sich beim Erhitzen und verfestigen sich beim Abkühlen – ein Prozess, der wiederholt werden kann und den Lebenszyklus des Materials verlängert. Diese Qualität macht sie besonders geeignet für die Herstellung von Spritzgussteilen in hohen Stückzahlen. Diese starken Polymermaterialien sind in der Regel schrumpffest, stoßdämpfend und weitgehend recycelbar.

Im Gegensatz dazu können duroplastische Kunststoffe nicht eingeschmolzen und wiederverwendet werden, nachdem das Teil ausgehärtet ist. Der Aushärtungsprozess löst eine chemische Reaktion aus, die die Bildung unglaublich starker dreidimensionaler Vernetzungen zwischen Molekülen innerhalb des Polymers anregt – die Bindungen sind selbst unter extremen Temperaturen nahezu unmöglich zu brechen. Aufgrund der hohen Haltbarkeit, Festigkeit und Verwindungsbeständigkeit, die diese Verbindungen bieten, werden Duroplaste häufig verwendet, um andere Materialien gegen Stöße und Verformungen zu verstärken.

Vier wichtige Faktoren für die Entwicklung und Herstellung von Elastomerteilen

Um die gewünschten Materialeigenschaften von Elastomerteilen zu maximieren, sollten Produktteams einige wichtige Überlegungen berücksichtigen.

1. Mit klar definierten Anforderungen führen

Die spezifischen Anforderungen für eine bestimmte Anwendung sollten die Materialauswahl und das Design für das Teil bestimmen. Durch ein klares Verständnis dieser Anforderungen können Hersteller schnell feststellen, welches Elastomermaterial die größten Vorteile bietet.

Die Verwendung eines Materialbedarfsplanungssystems (MRP) erweist sich für Produktteams oft als vorteilhaft. Diese Systeme arbeiten rückwirkend aus Produktionsplänen und Zeitplänen und erstellen Listen mit Komponenten- und Materialanforderungen, die Aufschluss darüber geben, welche Materialien in welcher Menge und in welchem ​​Zeitrahmen benötigt werden – all dies kann den Herstellern helfen, den Zeitplan einzuhalten und die richtigen Ressourcen bereitzustellen /P>

2. Erzielen Sie einen angemessenen Tiefgang

Formschräge bezieht sich auf konische Winkel, die in das Teiledesign integriert sind und dazu beitragen, dass das Teil reibungslos aus der Form ausgeworfen wird. Eine unzureichende Zugform erschwert nicht nur das Entfernen des Teils, sondern kann auch zu Verbiegungen, Brüchen, Verwerfungen und minderwertigen Oberflächenbeschaffenheiten führen, wenn der Kunststoff abkühlt.

Elastomere Komponenten erfordern normalerweise eine beträchtliche Formschräge, um zu verhindern, dass das Material an der Form selbst haftet. Das Hinzufügen von Texturen zu den Auswerferstiften, um ihnen zusätzlichen Halt zu verleihen, ist eine weitere Methode, um die Effizienz beim Entfernen von Teilen aus ihren Formen zu steigern.

3. Wandstärke auf spezifische Anforderungen kalibrieren

Im Allgemeinen sollte die Wandstärke eines Teils zwischen 1,5 und 3 mm liegen und so gleichmäßig wie möglich sein. Dies hilft dem Teil, schneller abzukühlen (wodurch die Zykluszeit verkürzt wird) und verhindert ein unregelmäßiges Schrumpfen und unansehnliche Einfallstellen. Wenn eine Teileanwendung unterschiedliche Wandstärken erfordert, sollte ein allmählicher Übergang eingebaut werden, um die Designintegrität zu wahren.

Die biegsame Natur von Elastomermaterialien ermöglicht die Konstruktion von Teilen mit höherer Wandstärke sowie Variationen in der Wandstärke. Durch die Anwendung von Druck während der Produktion können Ingenieure das Material auf eine Weise formen oder formen, die durch Spritzguss oder bei der Herstellung mit steiferen Materialien nicht erreicht werden kann.

4. Maximieren Sie die Effektivität des Umspritzens

Umspritzen bezieht sich auf den Prozess der Erzeugung einer Elastomerschicht, die dann an einem starren, nicht-elastomeren Teil befestigt wird. Ein gängiges Beispiel hierfür ist der biegsame Griff vieler Handwerkzeuge, der Rutschfestigkeit bietet und den Benutzer davon abhält, sich an starrem Kunststoff oder Metall festzuhalten – beides verbessert die Sicherheit und Effizienz des Werkzeugs.

Um die Effektivität eines umspritzten Griffs zu maximieren, müssen Ingenieure das Produkt so konstruieren, dass es sowohl durch chemische als auch durch mechanische Methoden eine gute Bindungsfestigkeit zwischen dem elastomeren und dem starren Material ermöglicht. Insbesondere die chemische Bindung ist wichtig, da sich die Bindungen zwischen den beiden Materialien verbessern die Haltbarkeit und Langlebigkeit des Teils, während gleichzeitig die Notwendigkeit zusätzlicher Oberflächenvorbehandlungen oder Klebstoffe entfällt.

Effiziente Elastomerherstellung – und mehr

Elastomere sind eine vielseitige Kategorie von gummiähnlichen Thermoplasten, die deutlich verbesserte Materialeigenschaften bieten. Die einzigartigen chemischen und physikalischen Beständigkeiten von thermoplastischen Elastomeren – sowie ihre hohe Biegsamkeit und Festigkeit – ermöglichen es Herstellern, viele der Artikel herzustellen, mit denen wir täglich zu tun haben, darunter alles von Fahrradschläuchen bis hin zu Neoprenanzügen.

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