Chemie- und Grundstoffindustrie

Betrachtung und Messung von Gummi mit einem Digitalmikroskop

Gummi ist eine elastische Polymerverbindung, die in verschiedenen Branchen verwendet wird, unter anderem für Reifen, Schläuche und Riemen. In diesem Abschnitt werden Beispiele für die Betrachtung und Messung von Gummi mit einem Digitalmikroskop vorgestellt.

Unterschiede zwischen Natur- und Synthesekautschuk
Eigenschaften von Natur- und Synthesekautschuk
Arten, Eigenschaften und Anwendungen von typischem Synthesekautschuk
Formbezogene Kategorien von Gummi
Härte von Gummi
Beispiele für die Betrachtung und Messung von Gummi mit einem Digitalmikroskop

Unterschiede zwischen Natur- und Synthesekautschuk

Naturkautschuk

Gummiprodukte, die durch Vulkanisierung* von Rohkautschuk – dem getrockneten Saft des Kautschukbaums (Latex) – hergestellt werden, werden als Naturkautschuk (Natural Rubber – NR) kategorisiert.

* Vulkanisierung:: Schwefel wird dem Rohkautschuk zugesetzt und erhitzt, um eine intermolekulare Bindung herzustellen, die die Elastizität und Festigkeit des Gummis verbessert. Seit seiner zufälligen Entdeckung im Jahr 1839 durch den Amerikaner Charles Goodyear hat sich Kautschuk zu einem industriellen Werkstoff entwickelt.

Synthesekautschuk

Synthesekautschuk ist ein Oberbegriff für Gummi, der chemisch aus Erdöl synthetisiert wurde. Es gibt mehr als 100 Arten von Synthesekautschuk, die aus verschiedenen Rohstoffen hergestellt werden. Synthesekautschuk wurde während des Zweiten Weltkriegs entwickelt und ist ein relativ neues Produkt. Da Naturkautschuk, der hauptsächlich in Südostasien produziert wurde, in den Vereinigten Staaten und Deutschland nur schwer zu bekommen war, begannen beide Länder mit der Produktion von Synthesekautschuk im eigenen Land. Seitdem hat sich sein Einsatz weit verbreitet.

Eigenschaften von Natur- und Synthesekautschuk

Naturkautschuk macht etwa 40% des weltweiten Verbrauchs aus, die restlichen 60% entfallen auf Synthesekautschuk. Sie werden je nach Anwendung entsprechend eingesetzt.

Naturkautschuk

Vorteile: Aufgrund seiner hohen Elastizität und Reißfestigkeit wird Naturkautschuk häufig für große Reifen für Lastwagen und Busse sowie für verschiedene andere industrielle Anwendungen verwendet.
Nachteile: Naturkautschuk ist wenig wetter-, hitze- und ölbeständig und daher anfällig für Licht, Hitze, Regen und andere Einflüsse.

Synthesekautschuk

Vorteile: Im Vergleich zu Naturkautschuk hat Synthesekautschuk weniger Verunreinigungen und bietet eine höhere Leistungsstabilität. Durch die Veränderung der Zusammensetzung der Rohstoffe ist es möglich, Gummi mit einer Vielzahl von Eigenschaften herzustellen, darunter eine hohe Beständigkeit gegen Hitze, Chemikalien oder Abrieb.
Nachteile: Synthesekautschuk hat eine geringere Elastizität und Reißfestigkeit als Naturkautschuk.

Arten, Eigenschaften und Anwendungen von typischem Synthesekautschuk

Synthesekautschuk kann im Allgemeinen entweder als Allzweckkautschuk oder als Spezialkautschuk kategorisiert werden. Die typischen Namen, Eigenschaften und Anwendungen sind wie folgt.

Allzweckkautschuk

Isopren-Kautschuk (IR)

Mit fast den gleichen Eigenschaften wie Naturkautschuk hat Isopren-Kautschuk eine gute Farbe und einen geringen Geruch und benötigt auch bei niedrigen Temperaturen keine Wärmespeicherung. Naturkautschuk bietet jedoch eine bessere Wetter- und Hitzebeständigkeit.

Anwendungen:: Wird häufig für Auto- und Flugzeugreifen, Förderbänder und Tischtennisschläger mit Farbzusatz verwendet.

Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR)

Styrol-Butadien-Kautschuk ist der am häufigsten hergestellte Allzweckkautschuk und bietet eine bessere Abrieb- und Alterungsbeständigkeit als Naturkautschuk. Aufgrund seiner geringen Ölbeständigkeit ist er jedoch nicht für O-Ringe und Dichtungen geeignet.

Anwendungen:: Wird häufig für Autoreifen, Schuhsohlen und Bodenbeläge verwendet.

Butadien-Kautschuk (BR)

Butadien-Kautschuk ist nach Styrol-Butadien-Kautschuk die am zweithäufigsten produzierte Kautschukart. Er bietet eine bessere Elastizität und Abriebfestigkeit als Naturkautschuk. Aufgrund seiner geringen Ölbeständigkeit ist er jedoch nicht für O-Ringe und Dichtungen geeignet.

Anwendungen:: Wird häufig für Autoreifen, Gummiriemen und Schläuche verwendet. Er ist außerdem der Hauptrohstoff für den Kunststoff ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol).

Spezialkautschuk

Nitril-Kautschuk (NBR)

Nitril-Kautschuk ist sehr öl-, abrieb- und alterungsbeständig und wird häufig für ölbeständigen Gummi verwendet.

Anwendungen:: Wird häufig für O-Ringe, Gummimanschetten, Dichtungen und Verschlüsse verwendet.

Chloropren-Kautschuk (CR)

Chloropren-Kautschuk bietet eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen Hitze, Wetter, Ozon und Flammen.

Anwendungen:: Wird häufig als Beschichtungsmaterial für Fahrzeuggurte, Schläuche, Drähte und Kabel verwendet und wird aufgrund seiner hohen Haftfähigkeit auch in Klebstoffen und Farben eingesetzt.

Butyl-Kautschuk (IIR)

Butyl-Kautschuk bietet eine hohe Hitze-, Vibrations- und Chemikalienbeständigkeit sowie hervorragende elektrische Isolationseigenschaften.

Anwendungen:: Aufgrund der geringen Gasdurchlässigkeit des Gummis wird dieser häufig für Reifenschläuche, als schalldämmendes Material für Audiogeräte und als Beschichtungsmaterial für elektrische Leitungen verwendet.

Ethylen-Propylen-Kautschuk (EPM/EPDM)

Ethylen-Propylen-Kautschuk bietet eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen Alterung, Witterung, Ozon und Verfall bei der Verwendung im Freien. Die Beständigkeit gegen Öl ist jedoch sehr gering.

Anwendungen:: Wird häufig für Automobilteile (Kühlerschläuche, Riemen usw.), Beschichtungen für elektrische Leitungen und Baumaterialien verwendet.

Acryl-Kautschuk (ACM)

Neben der ausgezeichneten Hitze-, Wetter- und Ozonbeständigkeit bietet Acryl-Kautschuk auch eine hohe Ölbeständigkeit bei hohen Temperaturen. Die Beständigkeit gegen Kälte und Chemikalien ist jedoch gering.

Anwendungen:: Wird häufig für Ölschläuche, Dichtungen und Versiegelungen von Autos verwendet.

Silikongummi (Q)

Trotz seiner geringen Zugfestigkeit und Festigkeit bietet Silikongummi eine sehr hohe Beständigkeit gegen Kälte und Hitze, Witterung und Ozon sowie eine hohe elektrische Isolierfähigkeit.

Anwendungen:: Wird häufig für Lebensmittelverpackungen/-behälter und medizinische Produkte verwendet, da es für den Körper unschädlich und sehr hitzebeständig ist.

Fluor-Kautschuk (FKM)

Fluor-Kautschuk ist sehr hitze- und chemikalienbeständig, aber sehr teuer.

Anwendungen:: Häufig verwendet für Lebensmittel- und pharmazeutische Anlagen und Anlagenkomponenten.

Urethan-Kautschuk (U)

Urethan-Kautschuk bietet eine hervorragende Zugfestigkeit und Tragfähigkeit sowie eine hohe Öl- und Abriebfestigkeit. Die Hitze- und Wasserbeständigkeit ist jedoch gering.

Anwendungen:: Wird häufig für Komponenten verwendet, die schwere Objekte abstützen, z. B. für Reifen, Schuhsohlen und Rollen.

Formbezogene Kategorien von Gummi

Platten: Gummi kann zu Platten verarbeitet werden.
Diese Form wird dann für die Verarbeitung zu Dichtungen, Manschetten und Verschlüssen verwendet.
Schaumgummi: Kautschuk kann mit einem Schaummittel gemischt und zu einer porösen Struktur (Schwamm) verarbeitet werden.
Es gibt zwei Haupttypen von Schaumgummi.

Härte von Gummi

Eine Härteskala von 0 bis 100 wird verwendet, um die Härte von Gummi anzugeben, wobei 0 die weichste und 100 die härteste ist.

a: Marshmallow

b. Fruchtgummi

c: Reifen

d: Baseball

e: Golfball

Beispiele für die Betrachtung und Messung von Gummi mit einem Digitalmikroskop

Im Folgenden werden die neuesten Beispiele für die Betrachtung und Messung von Gummi mithilfe eines Digitalmikroskops der Modellreihe VHX von KEYENCE vorgestellt.