Tegenwoordig worden siliconenrubber en gewoon rubber op verschillende gebieden in ons dagelijks leven gebruikt. Van rubberen handgrepen en keukengerei tot medische en vliegtuigonderdelen, siliconenrubber en gewoon rubber zijn overal te vinden. Bij het ontwerpen van producten, vooral toepassingen versterkt met rubberen onderdelen, is het kiezen van de juiste rubbersoort tussen siliconen en rubber cruciaal. Door de subtiele verschillen tussen twee materialen te begrijpen, kan iemand een bevredigender product maken dan iemand die niet op de fijne kneepjes let.

Bij het selecteren van materialen voor gebruik bij de productie van verschillende producten en goederen is het noodzakelijk om de voor- en nadelen te herkennen van de vele rubbersoorten die momenteel verkrijgbaar zijn op de consumentenmarkt. Veel rubberproducten hebben bewezen veelzijdig te zijn. Siliconenrubbers en gewone rubbers zijn de twee meest besproken soorten rubber die in verschillende industrieën worden gebruikt. Deze materialen hebben zeer verschillende eigenschappen, toepassingen en zelfs de productieprocessen verschillen aanzienlijk.

Met deze blogpost informeren we niet alleen fabrikanten, consumenten en industrie-experts over de diversiteit van rubberverwerkingstypen.

Basiskennis van siliconen en gewoon rubber

Wat is siliconenrubber?

Siliconenrubber is een koolwaterstofpolymeer met silicium, koolstof, waterstof en zuurstof als hoofdbestanddelen. Het is een kunstmatig synthetisch materiaal. Het is populair om zijn uitstekende eigenschappen zoals een goede hittebestendigheid, uitstekende flexibiliteit en biocompatibiliteit. Hierdoor is het een uitstekende keuze voor toepassingen die onderhevig zijn aan grote temperatuurschommelingen of andere ongunstige omstandigheden.

Siliconenrubber wordt vaak gebruikt in toepassingen waar extreme temperaturen en milieurisico's een rol spelen, zoals pakkingen en afdichtingsmiddelen in de automobielsector. De veelzijdigheid wordt beschreven door de mogelijkheid om verschillende kwaliteiten te maken, waaronder geleidende, vlamvertragende en medische siliconen.

Wat is gewoon rubber?

Het wordt vaak rubber of natuurrubber genoemd en wordt gewonnen uit latex, een natuurlijk product van de rubberboom. De belangrijkste chemische componenten worden gescheiden, waardoor cis-1,4-polyisopreen en enkele onzuiverheden in de vorm van eiwitten, water en anorganische verbindingen overblijven. De eigenschappen zijn hoge elasticiteit, goede treksterkte, aanzienlijke slijtvastheid en slijtvastheid tegen oplosmiddelen en vocht.

Gewoon rubber is een goedkope optie voor veel alledaags gebruik, zoals banden of schoenen. Je vindt het overal en in veel voorwerpen. Hoewel gewoon rubber niet zo sterk is als siliconen op het gebied van chemische bestendigheid, heeft dit materiaal er wel veel mee gemeen op het gebied van flexibiliteit en treksterkte.

De oorsprong van siliconenrubber

Siliconenelastomeren, een verbinding die de laatste tijd is ontstaan, zijn een zeer zeldzaam materiaal geworden met uitstekende thermische, chemische en elektrische weerstand en flexibele eigenschappen (vooral onder extreme omstandigheden). Gewoon rubber, hoewel een typisch materiaal voor veel toepassingen, bezit niet inherent alle stand-by kwaliteiten die siliconenrubber biedt.

1. Wat maakt silicone anders?

Siliconenrubber is uniek in het feit dat het bestand is tegen temperaturen van -55 tot 300 graden Celsius zonder tekenen van mechanische of fysieke kwaliteitsveranderingen te vertonen die gewoonlijk optreden bij toepassingen met extreme hitte of koude. Hierdoor is het ideaal voor dergelijke toepassingen. Ten eerste smelten, verbranden of smelten siliconen niet zoals gewoon rubber; ze zijn thermisch stabiel, chemisch inert en reageren niet op extreme krachten. Daarom presteren siliconen goed in omstandigheden waarin het meeste rubber na verloop van tijd zou afbreken.

2. Chemie verkennen

Wat chemische weerstand betreft, wordt het hier vaag. Onaangetast rubber (ook hier gebruikt onder normale omstandigheden) kan verschillende verbindingen oplossen. Siliconen op rubberbasis geven dit materiaal echter een compromisloze weerstand, niet alleen tegen de meest agressieve of corrosieve stoffen, maar ook tegen chemische aantasting. Deze eigenschap maakt het een effectieve keuze voor een breed scala aan chemicaliën, behalve daar waar andere rubbers volledig zouden falen.

Begrijp de basisverschillen

Chemische samenstelling

Siliconenrubber wordt gemaakt van silica, een element dat onder de grond voorkomt en dat in gewicht alleen onderdoet voor zuurstof. Dit bestanddeel bepaalt chemisch de eigenschappen van het polymeer, vooral de uitstekende hittebestendigheid.

Hoewel natuurlijk rubber bekend staat om zijn minder complexe chemische samenstelling in vergelijking met synthetisch rubber, dat op zijn beurt is gebaseerd op koolwaterstoffen. Daarom wordt gewoon rubber meer beïnvloed wanneer het wordt blootgesteld aan sterke milieu-invloeden in vergelijking met siliconenrubber.

Mechanisch gedrag

Siliconenrubber heeft een hoge slijtvastheid en rek, waardoor het bestand is tegen verschillende mechanische belastingen door compressie, vervorming en afschuiving zonder te barsten of de oorspronkelijke vorm te veranderen. Rubber heeft daarentegen een uitstekende veerkracht en slijtvastheid, waardoor het geschikt is voor oppervlakken die vaak in contact komen met harde en stijve voorwerpen en aan schokken onderhevig zijn.

Thermische weerstand

Siliconenrubber kan topprestaties leveren bij tests op extreme temperaturen omdat het zijn eigenschappen behoudt bij temperaturen tot 260°C (500°F) en bij temperaturen tot 70°C (-100°F). Het rubber dat we gewoonlijk gebruiken is meestal organisch van aard en daarom is het gebruik ervan beperkt tot een hoog temperatuurbereik van ongeveer 60°C.

Toepassingen en industrieën

Silicium voor de elektronica- en medische industrie

De bio-inertheid van siliconen wordt beschouwd als een groot voordeel, waardoor de industrie belangrijk is op medisch gebied, waar apparaten zoals protheses en implantaten worden geleverd. Naast de elektrische eigenschappen omhult en isoleert het effectief elektronische componenten, vooral bij verhitte temperaturen.

Rubber in banden en auto-onderdelen

De grote taaiheid van rubber strekt zich uit tot de mechanische eigenschappen, waardoor het een standaard is in de auto-industrie, waar het de productie van banden, pakkingen en diverse mechanische onderdelen omvat. De schokabsorberende en schokbestendige eigenschappen van (EVA) worden niet alleen gebruikt in sportuitrusting en schoeisel, maar ook in de structuur van schoeisel, waar een zachte landing en demping van de voet belangrijke vereisten zijn.

Productieverschillen

Vulkanisatieproces

Voor de productie van gewoon rubber is vulkanisatie nodig, een chemisch proces dat wordt gebruikt om natuurlijk rubber of verwante polymeren om te zetten in een duurzamer materiaal. Bij deze methode wordt meestal zwavel en andere uithardingsmiddelen gebruikt tijdens het verhitten van het rubber. Siliconenrubber hoeft niet gevulkaniseerd te worden zoals polymeren omdat het vanaf het begin een netwerk vormt.

Vormen en verwerkbaarheid

Vanwege de grotere thermische stabiliteit, siliconenrubber heeft in veel industrieën de voorkeur omdat het kan worden gevormd tot zeer complexe vormen met behulp van veel verschillende processen, waaronder persen, spuitgieten en spuitgieten van vloeibaar siliconenrubber (LSR). Een alternatief voor gewoon rubber is siliconenrubber, dat zeer kneedbaar is, maar een nauwkeurigere regeling van temperatuur en machinedruk vereist tijdens de productie.

Milieu-impact en duurzaamheid

Biologische afbreekbaarheid en verwijdering

Rubber is de meest voorkomende stof. Hoewel het natuurlijk rubber is, ontbindt het als je het lang laat liggen. Omdat het proces langzaam kan verlopen en er specifieke omstandigheden bij komen kijken, zullen de resultaten ook traag zijn. Een milieunadeel van siliconenrubber kan ook zijn dat het niet gemakkelijk wordt afgebroken.

In de afgelopen decennia is siliconenafval minder problematisch geworden dankzij de voortdurende ontwikkeling van nieuwe technologieën en recycling. Innovatieve en recyclingtechnologieën verminderen geleidelijk het probleem van siliconenafval.

Hernieuwbare bronnen

Natuurlijk rubber kan worden gewonnen uit rubberbomen die worden gekweekt op ecologisch bewuste rubberplantages. Bovendien geven steeds meer fabrikanten en consumenten de voorkeur aan rubber dat afkomstig is van verantwoorde en milieuvriendelijke praktijken, zodat het productieproces milieuvriendelijk is. Siliconenrubber wordt echter voornamelijk gemaakt van silanen die worden verkregen uit silicaten die worden gevonden in gemalen zand, een bijproduct van de verbranding van biomassa.

Kostenoverwegingen

Productiekosten

De reden waarom de productie van siliconenrubber duurder is, kan te maken hebben met de aard van de grondstoffen en de ogenschijnlijk complexere productietechnieken. Bovendien vereist het gietproces van zacht siliconenrubber vaak dure speciale mallen, waardoor ook de prijs van het oorspronkelijke product stijgt.

Duurzaamheid op lange termijn

Sinds siliconenrubber heeft hogere opstartkosten in vergelijking met andere materialen, is de duurzaamheid van siliconenrubber de kosten vaak waard. De productie van siliconen overtreft vaak de opbrengst in toepassingen waar hittebestendigheid en verouderingseigenschappen gunstig zijn. Siliconenproducten gaan langer mee en besparen veel tijd.

Casestudie: Siliconen afdichtingen vs. gewone rubberen afdichtingen

Siliconen afdichtingsringen en gewone rubberen afdichtingsringen zijn veelgebruikte afdichtingsmaterialen, maar er zijn bepaalde verschillen in prestaties en gebruik.

Materiaal

Gewone rubberen afdichtringen worden gemaakt van natuurrubber of synthetisch rubber, terwijl siliconen afdichtringen worden gemaakt van siliconenrubber. Rubber is natuurlijk rubber, afkomstig van de latex die wordt geproduceerd door rubberbomen, terwijl siliconenrubber wordt gemaakt van polymeerketens, die lange-keten moleculen zijn die afkomstig zijn van geraffineerde aardolie en steenkool. Het is duidelijk dat siliconenrubber superieur is aan gewoon rubber op het gebied van weerstand tegen hoge temperaturen en corrosie, waardoor het meer praktische betekenis heeft voor verschillende speciale toepassingen.

Temperatuurbestendigheid

Siliconenafdichtingen werken beter dan standaard rubberen afdichtingen in het temperatuurbereik van -60°C tot 230°С. Daarom kunnen ze probleemloos werken binnen het gespecificeerde temperatuurbereik. Deze hoge temperatuurprestaties geven het materiaal vele voordelen en worden veel gebruikt in toepassingen die een hoge temperatuurbestendigheid vereisen, zoals airco-slangen in auto's, benzinekeerringen en persluchtsystemen, straalmotoren in vliegtuigen, fotovoltaïsche apparaten en andere gebieden. Standaard rubberen afdichtingen hebben een beperkt bedrijfstemperatuurbereik vergeleken met de omgevingstemperatuur, meestal -40°C -120°C.

Chemische weerstand

Afdichtingsmaterialen gemaakt van siliconen zijn beter bestand tegen chemische stoffen dan hun gewone rubberen tegenhangers. Kleine siliconenafdichtingen, zoals O-ringen, pakkingen enz. worden veel gebruikt in veeleisende omgevingen.

Zo zullen zuren, logen en organische oplosmiddelen gewone rubberen afdichtingen aantasten, maar siliconenafdichtingen kunnen deze media weerstaan en functioneren. Daarom is het vanwege de bijzonderheden van bepaalde industriële gebieden, zoals de farmaceutische, chemische en olie-exploratie-industrie, noodzakelijk om siliconen afdichtingsringen te kiezen.

Afdichtingsprestaties

Vergeleken met rubberen afdichtingsringen zijn siliconen afdichtingsringen efficiënter. Gas- en vloeistofafdichtingen van siliconen zijn effectief in het voorkomen van lekken omdat het rubber minder snel broos en hard wordt en de afdichtingen een relatief lange levensduur hebben.

Een van de voordelen van het gebruik van siliconenafdichtingen is dat dit een belangrijke factor is die siliconenafdichtingen populair heeft gemaakt in industriële sectoren zoals de autoproductie, ruimtevaartsystemen, elektronica en andere industrieën die siliconenafdichtingen in grote hoeveelheden nodig hebben.

Kosten

Een veel voorkomende reden waarom siliconen afdichtingen duurder zijn dan gewone rubberen ringen is de kwaliteit van het materiaal. Dit komt doordat de kosten van siliconengrondstoffen hoog zijn en het productieproces complex.

Bij speciale gelegenheden overtreffen de hoge temperatuurbestendigheid, chemische bestendigheid en uitstekende afdichtingsprestaties van siliconenafdichtingen echter hun kosten en zijn ze acceptabeler dan traditionele rubberen afdichtingen.

Al met al hebben deze twee afdichtingsmethoden (siliconenafdichtingen en gewone rubberen afdichtingen) dezelfde basisprincipes, maar hebben ze elk hun eigen voor- en nadelen.

In de praktijk van afdichtingsmaterialen worden geschikte afdichtingsmaterialen geselecteerd op basis van de behoeften van het project en de werkelijke omstandigheden.

Wanneer Siliconenrubber kiezen?

In tegenstelling tot natuurrubber kan siliconenrubber een veelzijdige keuze zijn in bepaalde toepassingen omdat:

1. Extreme omgeving

Hiermee kunnen we het bereik waarbinnen siliconen kunnen werken sterk definiëren, wat erg handig is, vooral in grote keukens en industriële keukens waar soms extreme temperaturen voorkomen. Denk bijvoorbeeld aan toepassingen in de lucht- en ruimtevaart, waar onderdelen moeten werken bij temperaturen boven aanvaardbare grenzen, of waar medische apparaten cumulatief moeten worden blootgesteld aan verschillende sterilisatieprocedures.

2. Medische en Food Grade toepassingen

Biocompatibiliteit en het gebruik in prothesen, katheters en medische slangen maken siliconen van medische kwaliteit tot een onmisbaar materiaal. In plaats daarvan moet food-grade silicone prioriteit krijgen voor bakgerei en keukengerei omdat het niet in voedsel trekt, vaatwasmachinebestendig is en niet plakt.

3. Elektrische en elektronische apparatuur

Omdat siliconen bestand zijn tegen hoge spanningen en isolerende eigenschappen hebben zowel elektriciteitsbedrijven als fabrikanten van siliconen en elektronica het onmisbaar gevonden in kabels, connectoren en andere elektronische onderdelen.

Het staat bekend om zijn milieuvriendelijke aard en is daarom erg populair in de halfgeleiderindustrie.

Wanneer gewoon rubber kiezen

1. Alledaags Items en algemene instellingen

De reden hiervoor is dat eenvoudige, alledaagse dingen zoals het vervoeren van ladingen of eenvoudige consumptiegoederen zelden iets anders vereisen dan gewoon rubber. Er wordt gedacht dat de grotere rekelasticiteit verband houdt met de lage kosten, waardoor het compatibel is met sportkleding zoals ballen, schoenen en elastiekjes.

2. Industriële toepassingen

In minder veeleisende industriële omgevingen waar blootstelling aan chemicaliën en temperatuurschommelingen geen belangrijke overwegingen zijn, kan een rubber met een lagere sterktevoorkeur voldoende geschikt zijn voor het gebruik. Dit wordt vaak gekozen voor transportbanden, afdichtingen en pakkingen en eenvoudige onderdelen.

3. Duurzaamheid en biologische afbreekbaarheid

Wat veel mensen misschien niet in overweging nemen, is dat het eco-voordeel van rubber is dat het afbreekt wanneer het begraven wordt - een belangrijke factor in de milieuvriendelijke productie en het milieubewustzijn van het product. Deze eigenschap is handig voor artikelen die uiteindelijk worden weggegooid omdat ze gemakkelijk kunnen worden gerecycled in deze categorieën, zoals verpakkingen.

De toekomst van rubberproducten

Door de voortdurende ontwikkeling en vooruitgang van de materiaalwetenschap zal siliconenrubber waarschijnlijk synoniem worden met gewoon rubber en kan het verschil tussen siliconenrubber en gewoon rubber vervagen.

Nu verbeteren hybride materialen, zoals fluorelastomeer synthetische elastomeren, de prestaties in veel van deze veeleisende toepassingen. Na verloop van tijd zullen de verschillen tussen deze rubbersoorten echter cruciaal worden voor ontwikkelaars van vaping en hun gebruikers.

Onderzoek naar groene rubberproducten van de volgende generatie wordt verondersteld het imago van de bandenindustrie te corrigeren. Nu we langzaam evolueren naar een uitgesproken groene cultuur, is composteerbaar rubber een recente trend geworden met als bijkomend voordeel dat het milieu er beter van wordt.

Conclusie

De markt voor rubberproducten is enorm en siliconen- en gewoon rubber vormen slechts een klein deel van alle rubberproducten. Hoewel het aantal subgenres oneindig kan zijn, hebben we het hier over die subgenres die hun eigen kenmerken hebben en een speciale plaats innemen in boeken over materiaalkunde. Elk type heeft zijn eigen eigenschappen, toepassingen en unieke plaats in het grote geheel van de materiaalkunde.

Het begrijpen van deze contrasten tussen materialen is echter niet alleen voor academici, maar is ook een nuttig hulpmiddel dat ingenieurs, ontwerpers en iedereen die producten bouwt moet begrijpen om de juiste materialen voor het product te kiezen. Een integraal onderdeel van het begrijpen van beide materialen is het begrijpen van de nuances van rubber en siliconen. Hierdoor kunnen beter geïnformeerde beslissingen worden genomen, waardoor de toepassing van beide materialen veiliger, efficiënter en praktischer wordt.

De controverse tussen siliconen en rubber is geen zwart-wit kwestie, maar een complexe evenwichtsoefening waarbij de toepassingssituaties op een samengestelde manier worden herkend en de technologie dienovereenkomstig wordt geselecteerd. Op weg naar stabielere, gebruiksgebaseerde materialen moeten we de goede en slechte kanten van elke component erkennen.

Van het alledaagse comfort van feel reliable tot de baanbrekende prestaties van de siliconenrubberDe herhalende materialen die worden gebruikt bij de productie van een enorme reeks producten die we regelmatig gebruiken, verdienen het om op een veel dieper niveau door ons allemaal gekend en gewaardeerd te worden.