Verschil tussen gevulkaniseerd en ongevulkaniseerd rubber

Belangrijkste verschil - Gevulkaniseerd versus ongevulkaniseerd rubber

Vulkanisatie is een chemisch proces dat de eigenschappen van de meeste elastomeren, waaronder natuurlijke en synthetische rubberproducten, verbetert. Het wordt beschouwd als de meest revolutionaire uitvinding in de polymeerindustrie. Vulkanisatie werd voor het eerst ontdekt door Charles Goodyear. Het was echter Thomas Hancock die voor het eerst patenteerde op een commerciële methode voor vulkanisatie. De rubbers die niet het vulkanisatieproces hebben ondergaan, worden ongevulkaniseerde rubbers genoemd. Het belangrijkste verschil tussen gevulkaniseerd en ongevulcaniseerd rubber is dat gevulkaniseerd rubber trekt zich terug in zijn oorspronkelijke vorm, zelfs na het aanbrengen van een grote mechanische spanning.

Dit artikel geeft een overzicht van,

1. Wat is gevulkaniseerd rubber?
     - Definitie, eigenschappen, proces van vulkanisatie

2. Wat is ongevulcaniseerd rubber?
     - Definitie, eigenschappen, structuur

3. Wat is het verschil tussen gevulkaniseerd en ongevulcaniseerd rubber? 

Wat is gevulkaniseerd rubber

Rubber dat het vulkanisatieproces heeft ondergaan, wordt gevulkaniseerd rubber genoemd. Tijdens het proces van vulkanisatie worden chemische bindingen gevormd tussen de onafhankelijke polymeerketens van een bepaalde rubber, resulterend in een moleculair netwerk binnen de polymeermatrix. Deze nieuwe chemische bindingen worden vaak dwarsverbindingen genoemd. Ketens van zwavelatomen, enkele zwavelatomen, koolstof-koolstofatomen of meerwaardige metaalionen kunnen deze verknopingen vormen. Gevulkaniseerd rubber wordt stijf en minder plakkerig door de vorming van dit moleculaire netwerk. Het belangrijkste is dat de gevulkaniseerde rubbers zich terugtrekken in hun oorspronkelijke vorm na het vrijkomen van grote mechanische spanningen. Het proces van vulkaniseren vermindert dus de hoeveelheid permanente vervorming en vergroot de retroactieve krachten. Met andere woorden, het proces van vulkanisatie vermindert de plasticiteit, terwijl de elasticiteit wordt vergroot.

Er zijn vier soorten vulkanisatiesystemen (uithardingssystemen);

- zwavel systeem,

- peroxide systeem,

- urethaan crosslinkers,

- metaaloxiden.

Het zwavel-systeem is het meest voorkomende en algemeen toegepaste uithardingssysteem in de wereld. Het is een langzaam vulkaniserend systeem dat een grote hoeveelheid zwavel, hoge temperaturen en lange verwarmingsperioden vereist. De meest kritische parameters van het vulcanisatieproces zijn de tijd die verstreken is voordat deze begint (schroeiplek), de snelheid van vulkanisatie en de mate van vulkanisatie. Een instrument genaamd reometer kan worden gebruikt om deze parameters te bepalen. 

Zwavel vulkanisatiesysteem

Wat is ongevulcaniseerd rubber

Het rubber dat het vulcanisatieproces niet heeft ondergaan, wordt ongevulkaniseerd rubber genoemd. Niet-gevulcaniseerd rubber is niet sterk en ondergaat gemakkelijk permanente vervormingen wanneer een grote mechanische belasting wordt uitgeoefend. Niet-gevulcaniseerde rubbers zijn meestal plakkerig.

Natuurlijke en synthetische voorlopers van polyisopreen

Verschil tussen gevulkaniseerd en ongevulkaniseerd rubber

Definitie

Gevulkaniseerd rubber: Gevulkaniseerd rubber is rubber dat het vulkanisatieproces heeft ondergaan.

Niet-gevulkaniseerd rubber: Niet-gevulkaniseerd rubber is rubber dat het vulkanisatieproces niet heeft ondergaan.

Structuur van het rubber

Gevulkaniseerd rubber: Gevulkaniseerd rubber heeft een intermoleculair systeem met sterk verknoopte polymeerketens.

Niet-gevulkaniseerd rubber: Niet-gevulcaniseerde rubber heeft alleen polymeerketens, geen cross-links of intermoleculaire netwerken.

Werkwijze

Gevulkaniseerd rubber: Het proces wordt uitgevoerd door het rubber te verhitten, gemengd met een vulkanisatiemiddel in een vorm onder druk.

Niet-gevulkaniseerd rubber: Zo'n proces is niet nodig.

Vervorming onder een grote mechanische belasting

Gevulkaniseerd rubber: Gevulkaniseerd rubber trekt zich gedwongen terug in zijn oorspronkelijke vorm zonder vervormingen op te leggen zodra de mechanische spanning is opgeheven.

Niet-gevulkaniseerd rubber: Niet-gevulcaniseerde rubber veroorzaakt vervorming bij grote mechanische belastingen.

Chemische samenstelling van het uitgangsmateriaal

Gevulkaniseerd rubber: Chemische samenstelling wordt veranderd door de toevoeging van hardingsmiddelen.

Niet-gevulkaniseerd rubber: Er is geen verandering in de chemische samenstelling.

Referenties:
Eirich, F. R. (2012). Wetenschap en technologie van rubber. Elsevier.
Mark, J.E., Erman, B., & Eirich, F. R. (2013). Wetenschap en technologie van rubber (4de uitgave). Academische pers.
 
Afbeelding met dank aan:
"Sulphur vulcanization." Door Cjp24 - Eigen werk (CC0) via Commons Wikimedia 
"NatVsSynPolyisoprene" door Smokefoot - Eigen werk (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia