Die Gummialterung ist einer der Hauptgründe für das Versagen von Dichtungen. Also, was ist Gummialterung und welche Faktoren können zur Gummialterung führen?
Phänomen des Alterns
Während der Verarbeitung, Lagerung und Verwendung von Gummi und seinen Produkten verschlechtern sich die physikalischen, chemischen und mechanischen Eigenschaften von Gummi aufgrund der kombinierten Wirkung interner und externer Faktoren allmählich und verlieren schließlich ihren Gebrauchswert. Diese Veränderung wird als Gummialterung bezeichnet.
Zu den Symptomen gehören Rissbildung, Klebrigkeit, Verhärtung, Erweichung, Pulverisierung, Verfärbung und Schimmelbildung.
Alterungsfaktoren
A) Sauerstoff: Sauerstoff im Kautschuk unterliegt einer Radikalkettenreaktion mit Kautschukmolekülen, was zu einem Bruch der Molekülkette oder einer übermäßigen Vernetzung führt, was zu Veränderungen der Kautschukeigenschaften führt. Oxidation ist einer der wichtigsten Gründe für die Alterung von Gummi.
B) Ozon: Ozon hat eine viel höhere chemische Aktivität und ist zerstörerischer als Sauerstoff. Es bewirkt auch, dass Molekülketten brechen, aber die Wirkung von Ozon auf Gummi variiert je nachdem, ob das Gummi verformt ist oder nicht. Bei Verwendung als Verformungskautschuk (hauptsächlich ungesättigter Kautschuk) treten Risse in Richtung der Spannungseinwirkung auf, bekannt als "Ozonrisse"; Beim Auftragen auf verformten Gummi bildet sich auf der Oberfläche nur ein Oxidfilm ohne Risse.
C) Hitze: Eine Erhöhung der Temperatur kann zu thermischer Rissbildung oder thermischer Vernetzung von Kautschuk führen. Aber die grundlegende Funktion von Wärme ist die Aktivierung. Das Erhöhen der Sauerstoffdiffusionsrate und das Aktivieren der Oxidationsreaktion kann die Oxidationsreaktionsrate von Gummi beschleunigen, was ein allgemeines Alterungsphänomen ist – thermische Sauerstoffalterung.
D) Licht: Je kürzer die Lichtwelle, desto größer die Energie. Die schädigende Wirkung auf Gummi ist die energiereiche UV-Strahlung. UV-Strahlung kann nicht nur direkt den Bruch und die Vernetzung von Gummimolekülketten verursachen, sondern auch Lichtenergie absorbieren und freie Radikale erzeugen, wodurch der Prozess der Oxidationskettenreaktion ausgelöst und beschleunigt wird. Externes Licht spielt eine wärmende Rolle. Ein weiteres Merkmal der Lichteinwirkung (im Gegensatz zur Wärmeeinwirkung) besteht darin, dass sie hauptsächlich auf der Oberfläche von Eichenholz wächst. Eine Probe mit hohem Klebstoffanteil kann auf beiden Seiten Netzrisse aufweisen, sogenannte „leichte Deckschichtrisse“.
E) Mechanische Belastung: Unter der wiederholten Einwirkung von mechanischer Belastung werden Gummimolekülketten aufgebrochen, um freie Radikale zu bilden, die Oxidationskettenreaktionen auslösen und einen mechanochemischen Prozess bilden. Mechanischer Bruch von Molekülketten und mechanisch aktivierte Oxidationsprozesse. Welcher den Vorteil hat, hängt von seinen Bedingungen ab. Außerdem kann es unter Belastung leicht zu Ozonrissen kommen.
F) Feuchtigkeit: Feuchtigkeit spielt eine zweifache Rolle: Wenn Gummi Regen in feuchter Luft ausgesetzt oder in Wasser eingeweicht wird, ist es anfällig für Schäden, die durch Faktoren wie wasserlösliche Substanzen und hydrophile Gruppen im Gummi verursacht werden, die extrahiert und aufgelöst werden , hydrolysiert oder durch Wasser absorbiert. Besonders unter der Wechseleinwirkung von Wasserimmersion und atmosphärischer Einwirkung werden Gummischäden beschleunigt. In einigen Fällen schadet Wasser dem Gummi jedoch nicht und hat sogar den Effekt, die Alterung zu verzögern.
G) Öl: Bei längerem Kontakt mit Ölmedien während des Gebrauchs kann Öl in den Gummi eindringen und ein Aufquellen verursachen, was zu einer verringerten Festigkeit und anderen mechanischen Eigenschaften des Gummis führt. Der Grund, warum Öl Gummi zum Aufquellen bringen kann, liegt darin, dass nach dem Eindringen von Öl in den Gummi Moleküle miteinander diffundieren, was zu Veränderungen in der Netzwerkstruktur von Vulkanisaten führt.
H) Andere Faktoren, die Gummi beeinflussen, umfassen chemische Medien, Metallionen mit variabler Wertigkeit, hochenergetische Strahlung, Elektrizität und Biologie.