Soorten rubber

Dit is rubber “puur sang”. Natuurrubber heeft een hoge treksterkte, scheursterkte, hoge slijtvastheid, een zeer goed geheugen en een lage compressionset. Zowel elasticiteit als compressionset zijn beter dan bij het synthetische alternatief, de cis-polyisoprene.

Ook zonder vulstoffen is natuurrubber al een sterke rubber.

De plus temperatuursbestendigheid is helaas zeer beperkt, te weten +70 graden Celsius met pieken richting +100 graden Celsius. Via de juiste compound samenstelling kan natuurrubber ook werkbaar gemaakt worden tot – 50 graden Celsius.

De verouderings- en weersbestendigheid is slecht. Hiernaast is natuurrubber niet resistent tegen minerale oliën, ozon en zuurstof.

Natuurrubber wordt veel toegepast in autobanden en trillingdempers.

Een chemisch heeft deze synthetische variant dezelfde samenstelling als natuurrubber.

Synthetische cis-polyisoprene heeft een hoge treksterkte, scheursterkte en een hoge slijtvastheid. De verouderingsbestendigheid van dit synthetische alternatief is beter dan die van natuurrubber en ook de verwerkbaarheid is beter. Daarnaast is de min temperatuurbestendigheid beduidend beter in vergelijking tot natuurrubber.

Ondanks de synthetische samenstelling, is deze rubbersoort mechanisch minder sterk dan het echte natuurrubber. De verouderings- en weersbestendigheid is slecht. Cis-polyisoprene is niet resistent tegen minerale oliën.

In autobanden en trillingdempers.

Styreen Butadieën Rubber (SBR)

Bij de introductie van het materiaal werd de naam Buna S gebruikt. “Bu” voor Butadieën, “Na” voor het Sodium en “S” voor Styreen. SBR is een copolymeer van styreen en butadieën en is oorspronkelijk ontwikkeld om natuurrubber te vervangen.

SBR presteert beter bij hogere temperaturen dan natuurrubber.

Bij lagere temperaturen presteert SBR mechanisch minder dan natuurrubber. Ook is SBR niet resistent tegen minerale oliën. Als laatste is ook de ozon en verouderingsbestendigheid van SBR  slechter in verhouding tot andere elastomeren.

Bij autobanden en trillingdempers, maar ook in schoenzolen en hakken en zelfs in kauwgom.

Polybutadieën (BR) is de op twee na meest geproduceerde rubber ter wereld, naast SBR (Styreen Butadieën Rubber). In 1999 bedroeg de productie maar liefst 1.952.000 kubieke ton wereldwijd.

Butadieën rubber heeft een goede bestendigheid tegen koude. De rubber presteert uitstekend met een Tg (Glass Transition Temperature) van -75 tot -100 graden Celsius. Tot deze temperaturen heeft de rubber een goede flexibiliteit en geheugen.

De hoge mechanische eigenschappen resulteren in een hoge slijtvastheid onder moeilijke omstandigheden, dus ook beneden 0 gr. Celsius.

Butadieën rubber heeft door zijn lage Tg slechte “wet traction” eigenschappen. Dit kan worden ondervangen door BR te combineren met andere elastomeren, zoals natuurrubber of SBR.

Is een gecopolimeriseerde versie van isobuteen en isopreen. IRR is in 1943 voor het eerst commercieel toegepast.

IIR heeft een uitstekende lage gas permeabiliteit en een goede flexibiliteit, elektrische eigenschappen, chemische bestendigheid, vochtbestendigheid, en slijtagebestendigheid. Het kan voor langere tijd functioneren bij –50 gr. C tot plus 120 gr. C. Daarnaast heeft Butyl rubber goede ozon- en verouderingsbestendigheid.

IRR wordt veel toegepast in de productie van binnenbanden.

Chloorbutyl Rubber (Chlorobutyl Rubber CIIR)

Is een isobutylene-isoprene copolymeer afgeleid van een reactief butyl rubber met een chloor component.

De eigenschappen lijken op die van Butyl rubber, alleen de ozon –en hoge temperatuur bestendigheid is beter. Verder CIIR een groot temperatuur bereik van –50 graden Celsius (Tg – 65 graden Celsius) tot 120 graden Celsius.

Er zijn geen expliciet slechte eigenschappen bekend van CIIR.

CIIR wordt veel toegepast in autobanden.

Is hoofdzakelijk een gechloreerd polyisoprene. Het is een veelzijdige elastomeer, die mechanisch het dichtste bij natuurrubber in de buurt komt. De wereldwijde productie bedraagt per jaar ongeveer 300.000 ton.

Door zijn veelzijdigheid blinkt Chloropreen op vrijwel geen enkel punt echt uit, maar de balans tussen de diverse eigenschappen is uniek te noemen in de wereld van synthetische elastomeren.

Algemeen gesproken is de mechanische balans van eigenschappen en de vermoeidheidbestendigheid goed. Ook de chemische resistentie, waterbestendigheid, oliebestendigheid en hittebestendigheid zijn goed te noemen.

Polychloropreen heeft verder een goede ozon bestendigheid en presteert prima waar het veroudering door hitte betreft. Het is resistent tegen opgeloste zuren, alkaliën en de nodige chemicaliën.

Chloropreen bevat chlorine en dat bestanddeel vermindert de reactie met oxiderende stoffen. Daarnaast is het matig resistent tegen hoog moleculaire oliën en heeft het een basis voor vlamvertraging.

Het is niet raadzaam om Polychloropreen in te zetten voor brandstofbestendigheid.

De toepassingen van Polychloropreen is zeer divers. Is een ‘alles kunner’. Wordt gebruikt voor velerlei technische rubberproducten en afdichtingen.

Dit is een terpolymeer van ethyleen, methyl acrylaat en een monomeer aan de vulkanisatie zijde.

Ten opzichte van Acryl Rubber heeft deze rubber een betere koude bestendigheid als ACM. Temperaturen tot – 40 graden zijn mogelijk en ook heeft deze rubber betere dynamische eigenschappen. Het is resistent tegen aliphatische koolwaterstoffen en presteert goed bij hitte veroudering. De rubber heeft een goede weerbestendigheid.

De oliebestendigheid is slechter ten opzichte van ACM. Tevens heeft de rubber een slechte bestendigheid tegen aromatische koolwaterstoffen, polaire vloeistoffen, sterke zuren en basen.

AEM wordt veel toegepast voor de productie van rubber slangen, dempers, dichtingen, etc.

CPE wordt gebruikt in thermoplastische toepassingen zoals kabelhulzen, hard schuim, isolatie toepassingen, etc,

Staat ook bekend als “Hypalon” van DuPont. Dit type rubber is vooral bekend om zijn toepassing in producten waar hoge eisen van toepassing zijn op het gebied van prestatie, resistentie en extreme temperaturen.

CSM is uitstekend ozon bestendig, kleurhoudend, vlam, olie– en water bestendig. De fysische eigenschappen zijn goed tot uitstekend te noemen. Hiernaast zijn ook een hoge temperatuurbestendigheid (tot +130 graden Celsius), een goede slijtvastheid, een goede chemische resistentie, en zuurbestendigheid belangrijke sterke eigenschappen van deze rubber. CSM heeft een goede basis van vlamdovendheid. Ook de gasdichtheid is goed.

De compressionset is slecht, en de rubber is niet brandstofbestendig.

Biedt een combinatie van waardevolle eigenschappen, zoals een hoge temperatuurbestendigheid, bestendigheid tegen olie, brandstof en ozon.

Gehalogeneerd lineair aliphatische polyethers hebben een hoge bestendigheid tegen veroudering, oxidatie, ozon en hete koolwaterstof oliën. Tevens is er een goede bestendigheid tegen koolwaterstof oplosmiddelen.

CO heeft een matige koudebestendigheid en slechte elektrische eigenschappen en slijtvastheid. Epichlorhydrin is niet bestendig tegen ketonen, esters, alcoholen, fosfaat ester hydraulische vloeistoffen, zuur gas, water en stoom. Ook is de rubber metaal hechting moeilijk.

In epoxy’s, de textiel industrie, airconditioners, olie- en brandstofindustrie, etc.

Ethyleen Propyleen Rubber (Ethylene Propylene Copolymer EPM of EPDM)

Bestaat uit twee structuren, de copolymeren (EPM,) en de terpolymeren (EPDM).  De eigenschappen zijn vrijwel identiek. Ze zijn zowel zwavel als peroxide vulkaniseerbaar.

De best waterbestendige rubber, ook bij hogere temperaturen. Ook stoombestendigheid kan door  middel van compounderen bevorderd worden. Uitstekend resistent tegen atmosferische veroudering, zuurstof en ozon tot ongeveer +150 graden Celsius. Goede zuurbestendigheid, slechte bestendigheid tegen minerale oliën en di-ester gebaseerde smeermiddelen.

Bijzonder is dat het resistent gemaakt kan worden voor (fosfaat esther hydraulische vloeistof van bijvoorbeeld vliegtuigen), een buitengewoon agressieve vloeistof waar ook FKM niet tegen kan.  Ook is het bestendig tegen hoge energie radioactieve straling.

EPM/EPDM is niet goed bestand tegen minerale oliën en smeermiddelen op basis van di-esters.

EPM/EPDM kent veelzijdige toepassingen, zoals in rubber slangen, afdichtingen, etc.

DuPont bracht halverweg de jaren 50 als eerste FKM onder de naam Viton op de markt.

Er zijn de volgende versies: Copolymer (2 monomeren,65% - 66% fluorine), Terpolymer (3 monomeren, 65% - 71 % fluorine) en Tetrapolymer (4 monomeren, 67% - 69% fluorine) versies. Daarnaast zijn er bisphenol gevulkaniseerde versies en peroxide gevulkaniseerde versies. Het fluorine gehalte en de verschillende monomeren versies en de wijze van vulkaniseren geven verschillende eigenschappen in chemische resistenties en temperatuur resistenties, zowel naar de plus temperatuur resistentie als naar de min temperatuur resistentie.

 Uitstekend bestendig tegen vele chemische stoffen, ook bij hoge temperaturen. Goede oliebestendigheid en bestendigheid tegen hoge energie radioactieve straling. Dit elastomeer heeft een hoog soortelijk gewicht en een hoge prijs per kilo. De laagst haalbare hardheid is 50-60 Shore A. Uitstekende resistentie tegen aliphatische en aromatische koolwaterstoffen, gechloreerde oplosmiddelen en petroleum gebaseerde vloeistoffen.

Matige lage temperatuur bestendigheid (TR 10 minus 16 -18 graden Celsius) Bij de duurdere versies is dit beter, maar de TR10 blijft beperkt tot ongeveer –32 graden Celsius. FKM is niet goed resistent tegen esters (fosfaat ester hydraulische vloeistof van bijvoorbeeld vliegtuigen), ketonen en aminen.

Deze rubber wordt veel toegepast in hydraulische systemen, petrochemische industrie , off shore, etc.

Met fluorine gemodificeerd VMQ Silicone rubber geeft goede hoge en lage temperatuur bestendigheid, vloeistofbestendigheid zoals  bestendigheid tegen minerale oliën en brandstoffen daarnaast uistekende ozon bestendigheid en bestendigheid tegen oxidatie en weersbestendigheid, ook laat het zich moeilijk ergens aan hechten. Ook is de min temperatuurbestendigheid minus 50 – 60 gr. Celsius beter als die van FKM. De treksterkte en scheursterkte is minder bij kamertemperatuur als die van de andere Fluor Elastomeren. Het soortelijk gewicht is lager als dat van FKM, ongeveer 1,4.

Presteert slecht betreffende gasdichtheid.

Met name in de vliegtuigindustrie.

Nitril Rubber (Nitril-Butadieen Rubber, NBR)

Gebaseerd op 2 monomeren, acrylon nitrile en butadieen. Hoe hoger het acrylon nitrile gehalte hoe resistenter het elastomeer is tegen aliphatische koolwaterstoffen. Hoe lager het ACN gehalte des te beter het resistent is tegen min temperaturen.

Je kunt een verdeling maken:

Hoog ACN gehalte, en dus groter als 45%

Middel hoog ACN gehalte tussen de 30% en 45%

Laag ACN gehalte, dus kleiner als 30%

De gasdoorlaatbaarheid is laag.  Lage compressionset, heat aging, ozonbestendigheid en slijtvastheid kunnen door speciaal compounding worden verbeterd. Normaal inzetbaar tot +100 Celsius en bij speciaal compounding tot ongeveer +120 Celsius. Het is een prijsgunstige rubber met hoge resistentie tegen aliphatische koolwaterstoffen oliën en brandstoffen. Maar de aromatische olie-bestendigheid is slecht.

Niet ozon en weerbestendig. Niet resistent tegen aromatische olie, gechloreerde koolwaterstoffen (trichloorethyleen), en sterke zuren.

Wordt veel toegepast bij hydraulische- en brandstof afdichtingen.

Door Bayer in 1975 gepatenteerd en als eerste in 1986 onder de naam Therban op de markt gebracht.

Dit is een verzadigde versie NBR met een veel hogere temperatuursbestendigheid. Met ACN gehaltes van 18 – 49%, en een verzadigheidsgraad van 80 tot 99% . Temperatuur bestendigheid mogelijkheden van –45 gr. C tot plus 165 gr. C.,  en pieken tot 180 gr. Celsius.

Het is een mechanisch sterk elastomeer met goede compressionset, goede ”hot tear” goede ozon en verouderingsbestendigheid. Het HNBR heeft vele resistenties, waaronder resistentie tegen minerale oliën, maar ook de nog niet geraffineerde olie die amines bevatten, zwavel stikstof oxide, maar is ook bestendig tegen hoge energie radioactieve straling.

Goede bestendigheid tegen heet water en stoom.

Je zou kunnen zeggen dat HNBR het gat vult tussen NBR en FKM.  HNBR is bij hogere temperaturen nog steeds resistent tegen agressieve media.

Het grote voordeel van het veel duurdere HNBR boven NBR zijn de hogere temperatuurbestendigheid (langdurig +150 Celsius, met hogere pieken), ozonbestendigheid en de hogere mechanische eigenschappen. Het HNBR is echter slecht bestendig tegen sommige oxygenated oplosmiddelen, en aromatische koolwaterstoffen.

Door DuPont  als eerst onder de naam Kalrez op de

Heeft een hogere hitte en chemische resistentie en vooral zuurbestendigheid dan fluorelastomeer (tot + 320 graden Celsius). Slechter verwerkbare rubber, extreem hoge prijs en hoog soortelijk gewicht (ongeveer  2,0), slechte mechanische eigenschappen bij hoge temperaturen, slechte koudebestendigheid (ongeveer –10 gr.. C). Er zijn verschillende types FFKM, deze  geven een betere hoge temperatuurbestendigheid (+ 260 tot 320 gr. C), of juist een betere chemische bestendigheid tegen bv amines. of stoom. Ook resistent tegen aliphatische en aromatische koolwaterstoffen, en gechloreerde koolwaterstoffen, polaire oplosmiddelen (ketonen, eters en esters), organische en anorganische zuren.

DuPont is echter niet meer de enige fabrikant van FFKM. Er zijn inmiddels minstens nog 3 andere fabrikanten van FFKM bijgekomen.

Niet resistent tegen gefluoriseerde koelmiddelen en perfluor smeermiddelen.

Door Thiokol Chemical Corporation in 1943 op de markt gebracht.

Zeer goed resistent tegen minerale  olie, brandstoffen, oplosmiddelen, oxides en ozon. Goede gasdichtheid, slechte mechanische eigenschappen en slechte hittebestendigheid.

Polyurethaan Rubber (Polyurethane Elastomer, AU of EU)

In diverse vormen is dit in de markt verkrijgbaar. Er zijn walsbare types, die zich laten verwerken als vele andere elastomeren, maar wel veel meer tijd nodig hebben om te vulkaniseren, en de vloeibare versies. De heet vulkaniseerbare soorten hebben hogere mechanische eigenschappen als de walsbare soorten maar deze vloeibare types hebben ook een lange vulkanisatietijd nodig.
Hoge scheursterkte, hoge slijtageweerstand. Uitstekende weerbestendigheid en resistentie tegen oxidatie. Polyurethanen zijn bestendig tegen koolwaterstofbrandstoffen en minerale oliën. De hydrolyse, waterbestendigheid, is slecht, maar , bij polyether polyurethaan beter tot + 60 graden Celsius. Ook heeft de polyether versie van de polyurethanen de beste min temperatuur bestendigheid tot ongeveer -/- 35 gr. Celsius. Uitzonderlijk voor deze rubber is, hoe hoger de hardheid, hoe hoger de mechanische eigenschappen. Normaal tot ongeveer 80 gr. Celsius toepasbaar, maar een enkele samenstelling kan voor kortere tijd tot ongeveer 150 gr. Celsius worden toegepast.

Polyurethaan heeft de beste resistentie tegen hoge doseringen radioactieve straling onder de elastomeren. Een aandachtspunt is bij een hoge energie doses straling is dat het polyurethaan niet vastgehecht moet zijn aan aluminium. Er ontstaat dan zuur dat het aluminium aantast.

Een nadeel van dit elastomeer is dat het slecht warmte afgeeft, en dus warmte opbouwt. Maar ook de temperatuurbestendigheid en hydrolyse bestendigheid is een zwak punt.

Als eerste produceerde  Dow Corining ( een samenwerking van Dow Chemicals en de Corning Glass Company) in 1943 Siliconenrubber. General Electric volgden in 1947 met de productie van Siliconenrubber. Zij patenteerden hun productie methode.

De rubber met het grootste temperatuur bereik (-100 graden Celsius (phenyl silicone rubber) tot ruim +300 graden Celsius) Superieure veroudering-en ozonbestendigheid, hoge elektrische isolatie waardes. Breed scala aan chemische resistenties. Goede compressionset bij hogere temperaturen. Vooral PVMQ ook bestendig tegen hoge energie radioactieve straling. De mechanische eigenschappen staan niet hoog aangeschreven. Dat hoeft echter niet waar te zijn. De treksterkte van Silicone mag bij kamertemperatuur dan niet hoger komen als ongeveer 11 MpA. Andere elastomeren komen indien gewenst met hogere treksterktes. Echter als de temperatuur hoger wordt zien wij de waardes van andere elastomeren onderuit gaan. Bij die hogere temperaturen blijven de waardes van Silicone rubber veel constanter. Daarnaast hebben wij Silicone compounds met voor Silicone rubber zeer hoge scheursterktes. Door zijn hoge mate van fysiologische inertheid wordt Silicone rubber ook in voedsel en medische applicaties toegepast. Silicone rubber is ook resistent voor bacteriën en schimmels.

Silicone rubber laat zich ook slecht hechten, denk ongeveer aan PTFE . Wij hechten overigens al een kleine 44 jaar al Silicone rubber aan PTFE.

Ook kunnen wij Silicone rubber vlamdovend maken. Als je Silicone rubber verbrandt blijft er wit silicium poeder over.

Daarnaast kunnen wij ook elektrisch geleidbaar Silicone rubber produceren.

Wij kunnen het compound geschikt maken voor gaschromatische toepassingen zoals septa, die na een groot aantal doorprikkingen zich steeds moeten blijven sluiten, en geen stoffen af mogen geven welke de metingen verstoren.

Ook kunnen wij Silicone rubber fabriceren met een extreem lage hardheid, ongeveer 10 gr. Shore A.

Slechte gasdichtheid, niet resistent tegen koolwaterstof gebaseerde brandstoffen, aromatische koolwaterstoffen (benzeen, tolueen), laag moleculaire gewicht siliconen oliën, sterke zuren en alkaliën. Het staat als mechanisch zwakker bekend.

Zeer uiteenlopend.

Sinds 1975 als eerste door de Asahi Glass Company

Dit elastomeer heeft een zeer breed scala aan resistenties,zoals goed resistent tegen minerale oliën, gas, zuren en sterke alkaliën, ozon en weerbestendigheid, heet water en stoom, alcoholen, amine corrosie inhibities, op water gebaseerde boor oliën en completion vloeistoffen, hoge PH completion vloeistoffen, en hoge energie radioactieve straling, en heeft een goede gasdichtheid, daarnaast is de elektrische isolatie beter als die van FKM.

FEPM kan echter niet tegen aromatische koolwaterstoffen, gechloreerde koolwaterstoffen, organische acetaten, en organische koelvloeistoffen.

FEPM kan lange tijd tegen droge hitte van 230 gr. C, tegen stoom bij pieken van wel 260 gr. C. De prijs per kg is zeer hoog. Het soortelijk gewicht is 1,51 tot 1,6. Dit elastomeer wordt voornamelijk in de chemische en de olie industrie toegepast. De koude bestendigheid, brittle point is – 40 gr. C, de TR10 is 0 gr. C.

De min temperatuurbestendigheid. Toepasbaar vanaf 20 gr. C.

Niet resistent tegen Polaire oplosmiddelen en aromatische brandstoffen, en de compressionset kan te hoog zijn voor sommige afdichtingen.

Viton Extreme van DuPont

Nog niet zo lang geleden op de markt gebracht door DuPont.

DuPont heeft hier een variatie op Aflas gemaakt, officieel volgens ASTMD1418 ook FEPM geheten. Het is een revolutionair Advance Polymer Architecture (APA) polymeer nieuw bisphenol gevulkaniseerd TFE/Propylene, met een fluorine gehalte van 67%, maar door zijn structuur combineert het Viton Extreme van Dupont het beste van FEPM en Special FKM.

Er is een versie ETP en TBR. Viton Extreme ETP heeft de volgende belangrijke eigenschappen, en combineert waarschijnlijk het beste van FEPM en Special FKM:

Het is resistent tegen zuren, koolwaterstoffen, laag moleculair gewicht esters, ketonen en aldehydes, hoge caustic oplossingen, amines en heet water. De koudebestendigheid Tg10 is 10 gr. C, let op dit is geen TR 10.

Viton Extreme TBR heeft de volgende belangrijke eigenschappen:

Het is resistent tegen caustics en amines, koolwaterstof oliën, zuren en stoom, superieure compressionset waardes, lagere zwellings percentages bij langleven seals, en goede slijtage bestendigheid.

Door zijn chemische structuur wordt Viton Extreme TBR zoals alle TFE/Propyleen producten niet aanbevolen voor brandstof afdichtingen in de automobiel- en vliegtuigindustrie.