Obecnie guma silikonowa i zwykła guma są wykorzystywane w różnych dziedzinach naszego codziennego życia. Od gumowych uchwytów, przez przybory kuchenne, po komponenty medyczne i lotnicze, gumę silikonową i zwykłą gumę można znaleźć wszędzie. Podczas projektowania produktów, zwłaszcza tych wzmocnionych elementami gumowymi, wybór odpowiedniego rodzaju gumy pomiędzy silikonem a zwykłą gumą ma kluczowe znaczenie. Rozumiejąc subtelne różnice między dwoma materiałami, ktoś może stworzyć bardziej satysfakcjonujący produkt niż ktoś, kto nie zwraca uwagi na zawiłości.

Wybierając materiały do wykorzystania w produkcji różnych produktów i towarów, konieczne jest rozpoznanie zalet i wad wielu rodzajów gumy dostępnych obecnie na rynku konsumenckim. Wiele produktów gumowych udowodniło swoją wszechstronność. Gumy silikonowe i zwykłe gumy to dwa najczęściej omawiane rodzaje gumy stosowane w różnych branżach. Materiały te mają bardzo różne właściwości, zastosowania, a nawet ich procesy produkcyjne znacznie się różnią.

W tym wpisie na blogu nie tylko edukujemy producentów, konsumentów i ekspertów branżowych na temat różnorodności rodzajów przetwarzania gumy; zapewniamy im również wgląd w różnorodność rodzajów przetwarzania gumy.

Podstawowa wiedza na temat silikonu i zwykłej gumy

Czym jest guma silikonowa?

Guma silikonowa to polimer węglowodorowy, którego głównymi składnikami są krzem, węgiel, wodór i tlen. Jest to sztuczny materiał syntetyczny. Jest popularny ze względu na swoje doskonałe właściwości, takie jak dobra odporność na ciepło, doskonała elastyczność i biokompatybilność. Sprawia to, że jest to wiodący wybór do zastosowań, które podlegają dużym zmianom temperatury lub innym niekorzystnym warunkom.

Kauczuk silikonowy jest powszechnie stosowany w aplikacjach, w których występują ekstremalne temperatury i zagrożenia środowiskowe, takich jak uszczelki i szczeliwa w sektorze motoryzacyjnym. Jej wszechstronność wynika z możliwości tworzenia różnych gatunków, w tym silikonów przewodzących, trudnopalnych i medycznych.

Czym jest zwykła guma?

Często nazywany gumą lub kauczukiem naturalnym, jest ekstrahowany z lateksu, naturalnego produktu drzewa kauczukowego, który jest naturalnym związkiem wytwarzanym przez drzewo kauczukowe. Główne składniki chemiczne są oddzielane, pozostawiając cis-1,4-poliizopren i pewne zanieczyszczenia w postaci białek, wody i związków nieorganicznych. Jego właściwości to wysoka elastyczność materiału, dobra wytrzymałość na rozciąganie, znaczna odporność na zużycie i ścieranie oraz odporność na rozpuszczalniki i wilgoć.

Zwykła guma jest niedrogą opcją do wielu codziennych zastosowań, takich jak opony czy buty. Można ją znaleźć wszędzie i w wielu przedmiotach. Chociaż zwykła guma nie jest tak wytrzymała jak silikon pod względem odporności chemicznej, materiał ten ma z nim wiele wspólnego pod względem elastyczności i wytrzymałości na rozciąganie.

Pochodzenie gumy silikonowej

Elastomery silikonowe, związek, który pojawił się w ostatnich czasach, stały się bardzo rzadkim materiałem o doskonałej odporności termicznej, chemicznej i elektrycznej, a także właściwościach elastycznych (głównie w ekstremalnych warunkach). Zwykła guma, choć jest typowym materiałem do wielu zastosowań, nie posiada z natury wszystkich właściwości, które oferuje guma silikonowa.

1. Czym wyróżnia się silikon

Guma silikonowa jest wyjątkowa, ponieważ może wytrzymać temperatury od -55 do 300 stopni Celsjusza, nie wykazując żadnych oznak mechanicznych lub fizycznych zmian jakości, które zwykle występują w ekstremalnie wysokich lub niskich temperaturach. To czyni go idealnym do takich zastosowań. Po pierwsze, silikony nie topią się, nie palą ani nie topią jak zwykła guma; są stabilne termicznie, obojętne chemicznie i nie reagują na ekstremalne siły. Dlatego silikony sprawdzają się dobrze w warunkach, w których większość gumy uległaby zniszczeniu w odpowiednim czasie.

2. Poznaj chemię

Jeśli chodzi o odporność chemiczną, to tutaj sprawa się rozmywa. Nienaruszona guma (ponownie używana w normalnych warunkach) może rozpuszczać różne związki. Jednak silikon na bazie gumy zapewnia temu materiałowi bezkompromisową odporność nie tylko na najbardziej agresywne lub żrące czynniki, ale także na atak chemiczny. Ta właściwość sprawia, że jest to skuteczny wybór dla szerokiej gamy chemikaliów, z wyjątkiem sytuacji, w których inne gumy zawiodłyby całkowicie.

Zrozumienie podstawowych różnic

Skład chemiczny

Kauczuk silikonowy jest wytwarzany z krzemionki, pierwiastka występującego pod ziemią, który pod względem masy ustępuje tylko tlenowi. Składnik ten chemicznie determinuje właściwości polimeru, w szczególności jego doskonałą odporność na ciepło.

Chociaż kauczuk naturalny znany jest z mniej złożonego składu chemicznego w porównaniu do kauczuku syntetycznego, który z kolei oparty jest na węglowodorach. Z tego powodu zwykła guma jest bardziej narażona na działanie silnych czynników środowiskowych w porównaniu do gumy syntetycznej. guma silikonowa.

Zachowanie mechaniczne

Kauczuk silikonowy wykazuje wysoką odporność na zużycie i wydłużenie, co pozwala mu wytrzymać różne obciążenia mechaniczne spowodowane ściskaniem, odkształcaniem i ścinaniem bez pękania lub zmiany początkowego kształtu. Z kolei guma ma zazwyczaj doskonałą sprężystość i odporność na zużycie, co oznacza, że nadaje się do powierzchni, które często stykają się z twardymi i sztywnymi przedmiotami i są narażone na uderzenia.

Odporność termiczna

Guma silikonowa może uzyskać najwyższe noty w testach w ekstremalnych temperaturach, ponieważ zachowuje swoje właściwości w temperaturach do 260°C (500°F) i do -70°C (-100°F). Powszechnie stosowana guma ma zwykle charakter organiczny i dlatego jej zastosowanie jest ograniczone do zakresu wysokich temperatur wynoszącego około 60°C (140°F).

Zastosowania i branże

Krzem dla przemysłu elektronicznego i medycznego

Bioinertność silikonów jest uważana za główną zaletę, dzięki czemu branża ta jest ważna w dziedzinie medycyny, gdzie dostarczane są urządzenia takie jak protezy i implanty. Oprócz właściwości elektrycznych, silikon skutecznie otacza i izoluje komponenty elektroniczne, zwłaszcza w wysokich temperaturach.

Guma powszechnie stosowana w oponach i częściach samochodowych

Ogromna wytrzymałość gumy rozciąga się na jej właściwości mechaniczne, co czyni ją standardem w przemyśle motoryzacyjnym, obejmującym produkcję opon, uszczelek i różnych elementów mechanicznych. Absorbujące wstrząsy i odporne na wstrząsy właściwości (EVA) są wykorzystywane nie tylko w sprzęcie sportowym i obuwiu, ale także w konstrukcji obuwia, gdzie miękkie lądowanie i amortyzacja stopy są ważnymi wymaganiami.

Różnice w produkcji

Proces wulkanizacji

Produkcja zwykłej gumy wymaga wulkanizacji, procesu chemicznego stosowanego do przekształcania kauczuku naturalnego lub pokrewnych polimerów w bardziej trwały materiał. Metoda ta zazwyczaj wymaga użycia siarki i innych środków utwardzających podczas podgrzewania gumy. W rzeczywistości guma silikonowa nie musi być wulkanizowana jak polimery, ponieważ od samego początku zaczyna tworzyć sieć.

Formowanie i przetwarzalność

Ze względu na większą stabilność termiczną, guma silikonowa jest preferowanym wyborem w wielu branżach, ponieważ można go formować w bardzo złożone kształty przy użyciu wielu różnych procesów, w tym formowania tłocznego, formowania transferowego i formowania wtryskowego ciekłej gumy silikonowej (LSR). Alternatywą dla zwykłej gumy jest użycie silikonu, który jest bardzo plastyczny, ale wymaga bardziej precyzyjnej kontroli temperatury i ciśnienia maszyny podczas produkcji.

Wpływ na środowisko i zrównoważony rozwój

Biodegradowalność i utylizacja

Najczęściej stosowaną substancją jest guma. Chociaż jest to kauczuk naturalny, rozkłada się, jeśli zostanie pozostawiony na dłuższy czas. Ponieważ proces ten może być powolny i wymagać specyficznych warunków, wyniki również będą powolne. Wadą środowiskową gumy silikonowej może być również to, że nie rozkłada się ona łatwo.

W rzeczywistości, w ciągu ostatnich kilku dekad, odpady silikonowe stały się mniej kłopotliwe ze względu na ciągły rozwój nowych technologii i recyklingu. Innowacyjne technologie recyklingu stopniowo łagodzą problem odpadów silikonowych.

Zasoby odnawialne

Kauczuk naturalny może być pozyskiwany z drzew kauczukowych uprawianych na ekologicznych plantacjach. Dodatkowo, coraz więcej producentów i konsumentów preferuje kauczuk pozyskiwany z odpowiedzialnych i ekologicznych praktyk, więc proces produkcji jest przyjazny dla środowiska. Kauczuk silikonowy jest jednak wytwarzany głównie z silanów uzyskiwanych z krzemianów znajdujących się w zmielonym piasku, będącym produktem ubocznym spalania biomasy.

Rozważania dotyczące kosztów

Koszty produkcji

Powodem, dla którego guma silikonowa jest droższa w produkcji, może być charakter surowców i bardziej złożone techniki produkcji. Ponadto proces formowania miękkiej gumy silikonowej często wymaga drogich specjalnych form, co również zwiększa cenę początkowego produktu.

Długotrwała wytrzymałość

Od guma silikonowa ma wyższe koszty początkowe w porównaniu z innymi materiałami, trwałość gumy silikonowej jest często warta poniesionych kosztów. Produkcja silikonu często przekracza jego wydajność w zastosowaniach, w których odporność na ciepło i właściwości starzenia są korzystne. Produkty silikonowe działają dłużej i oszczędzają dużo czasu.

Studium przypadku: Uszczelki silikonowe a zwykłe uszczelki gumowe

Silikonowe pierścienie uszczelniające i zwykłe gumowe pierścienie uszczelniające są powszechnymi materiałami uszczelniającymi, ale istnieją pewne różnice w wydajności i zastosowaniu.

Materiał

Zwykłe gumowe pierścienie uszczelniające są wykonane z kauczuku naturalnego lub syntetycznego, podczas gdy silikonowe pierścienie uszczelniające są wykonane z kauczuku silikonowego. Kauczuk jest kauczukiem naturalnym, pochodzącym z lateksu produkowanego przez drzewa kauczukowe, podczas gdy kauczuk silikonowy jest wytwarzany z łańcuchów polimerowych, które są długołańcuchowymi cząsteczkami pochodzącymi z rafinowanej ropy naftowej i węgla. Można zauważyć, że guma silikonowa jest lepsza od zwykłej gumy pod względem odporności na wysoką temperaturę i korozję, więc ma bardziej praktyczne znaczenie dla różnych specjalnych zastosowań.

Odporność na temperaturę

Uszczelki silikonowe charakteryzują się lepszymi właściwościami roboczymi niż standardowe uszczelki gumowe w zakresie temperatur od -60°C do 230°C. Dzięki temu mogą działać płynnie w określonym zakresie temperatur. Ta wysoka wydajność temperaturowa daje materiałowi wiele zalet i jest szeroko stosowana w zastosowaniach wymagających odporności na wysokie temperatury, takich jak samochodowe węże klimatyzacyjne, uszczelki benzynowe i systemy sprężonego powietrza, silniki odrzutowe samolotów, urządzenia fotowoltaiczne i inne dziedziny. Standardowe uszczelki gumowe mają ograniczony zakres temperatur pracy w porównaniu z zakresem temperatur otoczenia, zazwyczaj -40°C -120°C.

Odporność chemiczna

Materiały uszczelniające wykonane z silikonu są bardziej odporne na czynniki chemiczne niż ich zwykłe gumowe odpowiedniki. Małe uszczelki silikonowe, takie jak o-ringi, uszczelki itp., są szeroko stosowane w trudnych warunkach.

Na przykład kwasy, zasady i rozpuszczalniki organiczne powodują korozję zwykłych uszczelek gumowych, ale uszczelki silikonowe mogą wytrzymać te media i działać. Dlatego też, ze względu na specyfikę niektórych dziedzin przemysłu, takich jak przemysł farmaceutyczny, chemiczny i poszukiwań ropy naftowej, konieczne jest wybranie silikonowych pierścieni uszczelniających.

Wydajność uszczelniania

W porównaniu z gumowymi pierścieniami uszczelniającymi, pierścienie uszczelniające z materiału silikonowego poprawiają skuteczność uszczelniania. Uszczelnienia gazowe i płynne wykonane z silikonu skutecznie zapobiegają wyciekom, ponieważ guma jest mniej podatna na kruche i twarde, a uszczelki mają stosunkowo długą żywotność.

Wśród zalet stosowania uszczelek silikonowych jest to główny czynnik, który sprawił, że uszczelki silikonowe stały się popularne w sektorach przemysłowych, takich jak produkcja motoryzacyjna, systemy lotnicze, elektronika i inne branże, które wymagają uszczelek silikonowych w dużych ilościach.

Koszt

Częstym powodem, dla którego uszczelki silikonowe kosztują więcej niż zwykłe pierścienie gumowe, jest jakość materiału. Wynika to z faktu, że koszt surowców silikonowych jest wysoki, a proces produkcji jest złożony.

Jednak w szczególnych przypadkach odporność na wysokie temperatury, odporność chemiczna i doskonałe właściwości uszczelniające uszczelnień silikonowych przewyższają ich koszt i są bardziej akceptowalne niż tradycyjne uszczelnienia gumowe.

Podsumowując, te dwie metody uszczelniania (uszczelki silikonowe i zwykłe uszczelki gumowe) mają te same podstawowe zasady, ale każda z nich ma swoje zalety i wady.

W praktyce stosowania materiałów uszczelniających w praktyce, odpowiednie materiały uszczelniające są wybierane na podstawie potrzeb projektu i rzeczywistych warunków.

Kiedy wybrać gumę silikonową?

W przeciwieństwie do kauczuku naturalnego, guma silikonowa może być wszechstronnym wyborem w niektórych zastosowaniach, ponieważ:

1. Ekstremalne środowisko

Dzięki temu możemy znacznie określić zakres, w którym silikon może działać, co jest bardzo pomocne, szczególnie w dużych kuchniach i kuchniach przemysłowych, w których czasami występują ekstremalne temperatury. Rozważmy przypadek zastosowań lotniczych, gdzie części muszą pracować w temperaturach przekraczających dopuszczalne limity, a urządzenia medyczne muszą być narażone na różne procedury sterylizacji.

2. Zastosowania medyczne i spożywcze

Biokompatybilność i zastosowanie w protetyce, cewnikach i rurkach medycznych sprawiają, że silikon klasy medycznej jest materiałem niezbędnym. Zamiast tego, silikon spożywczy powinien być priorytetem dla przyborów do pieczenia i przyborów kuchennych, ponieważ nie wsiąka w żywność, można go myć w zmywarce i jest nieprzywierający.

3. Sprzęt elektryczny i elektroniczny

Oprócz zdolności silikonu do wytrzymywania wysokich napięć i jego właściwości izolacyjnych, zakłady energetyczne, a także producenci silikonu i elektroniki uznali go za niezbędny w kablach, złączach i innych elementach elektronicznych.

Jest on znany ze swojej ekologicznej natury i dlatego jest bardzo popularny w przemyśle półprzewodników.

Kiedy wybrać zwykłą gumę

1. Codzienność Elementy i ustawienia ogólne

Powodem jest to, że proste, codzienne czynności, takie jak transport ładunków lub prostych towarów konsumpcyjnych, rzadko wymagają czegoś innego niż zwykła guma. Uważa się, że jej większa elastyczność jest związana z jej niskim kosztem, dzięki czemu jest kompatybilna z odzieżą sportową, taką jak piłki, buty i gumki.

2. Zastosowania przemysłowe

Na przykład, w mniej wymagających środowiskach przemysłowych, w których narażenie na działanie substancji chemicznych i wahania temperatury nie są głównymi czynnikami, guma o niższej preferowanej wytrzymałości może być zadowalająco odpowiednia do jej zastosowania. Jest ona często wybierana podczas pracy z taśmami przenośnikowymi, uszczelkami i prostymi częściami.

3. Zrównoważony rozwój i biodegradowalność

Wiele osób może nie brać pod uwagę, że ekologiczną zaletą gumy jest to, że ulega ona degradacji po zakopaniu - jest to kluczowy czynnik w przyjaznej dla środowiska produkcji i świadomości ekologicznej produktu. Ta cecha jest przydatna w przypadku przedmiotów, które są ostatecznie wyrzucane ze względu na możliwość łatwego recyklingu w tych kategoriach, takich jak opakowania.

Przyszłość produktów gumowych

Ze względu na ciągły rozwój i postęp w nauce o materiałach, guma silikonowa prawdopodobnie stanie się synonimem zwykłej gumy, a różnica między gumą silikonową a zwykłą gumą może się zatrzeć.

Obecnie materiały hybrydowe, takie jak syntetyczne elastomery fluoroelastomerowe, poprawiają wydajność w wielu z tych wymagających zastosowań. Z czasem jednak różnice pomiędzy tymi rodzajami gumy powinny stać się kluczowe dla twórców urządzeń vaping i ich użytkowników.

Badania nad ekologicznymi produktami gumowymi nowej generacji mają poprawić wizerunek branży oponiarskiej. W miarę jak powoli zmierzamy w kierunku zdecydowanie ekologicznej kultury, kompostowalna guma stała się najnowszym trendem z dodatkową korzyścią dla środowiska.

Wnioski

Rynek wyrobów gumowych jest ogromny, a odmiany silikonu i zwykłej gumy stanowią jedynie niewielką część wszystkich wyrobów gumowych. Jednakże, chociaż liczba jej podgatunków może być nieskończona, mówimy o tych podgatunkach, które mają swoje własne cechy i specjalne miejsce w książkach o materiałoznawstwie. Każdy rodzaj ma swój własny zestaw właściwości, zastosowań i unikalne miejsce w wielkim gobelinie materiałoznawstwa.

Jednak zrozumienie tych kontrastów między materiałami nie jest tylko dla naukowców, ale jest także użytecznym narzędziem, które inżynierowie, projektanci i wszyscy inni budujący produkty muszą zrozumieć, aby wybrać odpowiednie materiały dla produktu. Integralną częścią zrozumienia obu materiałów jest zrozumienie niuansów gumy i silikonu. To z kolei umożliwi podejmowanie bardziej świadomych decyzji, dzięki czemu zastosowanie obu materiałów będzie bezpieczniejsze, wydajniejsze i bardziej praktyczne.

Kontrowersja między silikonem a gumą nie jest sprawą czarno-białą, ale złożonym aktem równoważenia, który rozpoznaje sytuacje zastosowania w sposób złożony i odpowiednio dobiera technologię. Na drodze do bardziej stabilnych materiałów użytkowych, musimy uznać dobre i złe strony każdego komponentu.

Od codziennego komfortu i niezawodności po przełomowe osiągi. guma silikonowaPowtarzające się materiały, które są wykorzystywane do produkcji szerokiej gamy produktów, z których regularnie korzystamy, zasługują na to, abyśmy wszyscy je poznali i docenili na znacznie głębszym poziomie.