Siliconevulcanisatie is het uithardingsproces waarbij siliconepolymeren worden verknoopt tot een elastisch, stabiel netwerk.
In de technische praktijk is vulkanisatie geen momentopname, maar een tijdsafhankelijk proces dat wordt beïnvloed door temperatuurverdeling, gevoeligheid van de samenstelling, nabewerking en de geometrie van het onderdeel.
De meeste ingenieurs begrijpen siliconenvulcanisatie niet verkeerd omdat ze de theorie niet kennen.
Ze begrijpen het verkeerd omdat ze het behandelen als een materiële eigenschap in plaats van een procesgedrag.
Op papier lijkt vulkanisatie een beheersbaar proces: temperatuur, tijd, katalysator, crosslinkdichtheid.
Tijdens de productie rekt het uit, vervormt het en laat het vingerafdrukken achter die niet zichtbaar zijn in laboratoriummonsters.
In die kloof schuilen de problemen.
Fout 1: Vulkanisatie als "voltooid" beschouwen bij het ontvormen.
Ontvormen is niet het einde van het vulkanisatieproces.
Het is precies het punt waarop het onderdeel stevig genoeg is om vast te pakken.
Bij compressie- en spuitgieten harden we uit tot vormstabiliteit, Het gaat niet om chemische afwerking. Het netwerk blijft zich ontwikkelen nadat de mal opengaat, vooral in peroxide-uitgeharde systemen en dikke secties.
Zo ziet dit er in de praktijk uit:
- De hardheid van de kust neemt gedurende de dagen toe.
- Compressieset verbetert of verergert afhankelijk van de nazorg.
- De vormvastheid neemt af na verzending, niet vóór inspectie.
Ingenieurs valideren onderdelen vaak te vroeg.
Ze meten na 24 uur, vergrendelen de specificatie en gaan verder.
Zes maanden later komt het gedrag in het veld niet overeen met de gegevens, en niemand kan verklaren waarom.
Dit wordt onderschat omdat de schimmelcyclus als definitief wordt ervaren.
In werkelijkheid is het slechts de eerste grens.
Fout 2: Aannemen dat de temperatuur uniform is omdat de pers stabiel is.
Een pers kan stabiel zijn en toch een ongelijkmatige vulkanisatie veroorzaken.
De massa van het gereedschapsstaal, de diepte van de holte, de geometrie van het onderdeel en zelfs de balans van de kanalen beïnvloeden hoe warmte zich daadwerkelijk door siliconen verplaatst. Siliconen geleiden warmte slecht. Het blijft achter, houdt warmte vast en er ontstaan ongemerkt temperatuurgradiënten.
Bij gereedschappen met meerdere holtes komt dit tot uiting als:
- Variatie in hardheid tussen de holtes
- Inconsistente scheursterkte bij identiek materiaal.
- Eén holte doorstaat de compressietest, terwijl een andere dat niet doet.
Ingenieurs vertrouwen vaak op de temperatuur van de drukplaat omdat deze wordt gecontroleerd en geregistreerd.
Wat ze niet zien is de thermische vertraging in de siliconen zelf.
Dit wordt over het hoofd gezien omdat bij vroege bemonstering meestal de voorkeur wordt gegeven aan holtes aan de rand.
Holtes in het midden leggen het probleem pas later bloot, wanneer de volumes toenemen.
Fout 3: Geloven dat de genezingstijd lineair verloopt
Een verdubbeling van de uithardingstijd betekent niet een verdubbeling van de kwaliteit van het uithardingsmiddel.
Op een gegeven moment leidt extra warmte niet langer tot een hogere crosslinkdichtheid, maar tot bijwerkingen:
- Vluchtige bijproducten opgesloten in dikke lagen
- Oppervlakteoxidatie
- Broosheid gemaskeerd door aanvankelijke hardheidsmetingen
We zien dit gebeuren wanneer ingenieurs de uithardingstijd verlengen "voor de zekerheid".“
De onderdelen doorstaan tests op korte termijn, maar falen bij verouderings- of vermoeiingstests.
De niet-lineariteit is ongemakkelijk.
Het betekent dat er een raam, geen hellingbaan.
De meeste teams onderschatten dit, omdat spreadsheets de voorkeur geven aan een lineaire structuur.
De chemische samenstelling van siliconen doet dat niet.
Fout 4: Nabehandeling negeren als een proces, niet als een afvinkvakje.
Nabehandeling wordt vaak gezien als een schoonmaakbeurt.
In werkelijkheid wordt daar het uiteindelijke materiaalgedrag bepaald.
De luchtstroom, de afstand tussen de onderdelen, de beladingsdichtheid en de opwarmingssnelheid spelen allemaal een rol. Een overvolle oven hardt anders uit dan een oven met weinig onderdelen, zelfs bij dezelfde ingestelde temperatuur.
Na verloop van tijd zien we:
- geurverschillen tussen batches
- Inconsistente extracteerbare stoffen
- Reglementaire testfouten die "willekeurig" lijken te zijn.“
Ingenieurs onderschatten de nabewerking omdat het gebeurt na Vormgeving, vaak buiten hun directe controle.
Maar na het uitharden wordt siliconen flexibel – of juist niet.
Als de nabewerking niet gecontroleerd wordt, is de vulkanisatie niet voltooid. Het is slechts uitgesteld.
Fout 5: Aannemen dat één formulering gelijk staat aan één vulkanisatiegedrag
Twee materialen met dezelfde hardheid volgens het specificatieblad vulkaniseren niet op dezelfde manier.
Het type vulstof, de lengte van de polymeerketen, het gehalte aan remstoffen en de gevoeligheid van de katalysator hebben allemaal invloed op hoe tolerant – of juist kwetsbaar – het uithardingsproces is.
In de productieomgeving doet dit zich voor wanneer:
- Een "direct vervangbaar onderdeel" heeft een langere uithardingstijd nodig.
- Het afval neemt toe zonder zichtbare gebreken.
- Het flitsgedrag verandert zelfs met identieke tools.
Ingenieurs vertrouwen op de specificaties omdat deze vergelijkbaar lijken.
De productie merkt het verschil omdat het proces zich niet meer op dezelfde manier gedraagt.
Dit wordt onderschat omdat kwalificatie zich richt op resultaten, niet op procesgevoeligheid.
Siliconenvulcanisatie: veelgestelde vragen voor ingenieurs
Is de siliconenvulkanisatie voltooid wanneer het onderdeel uit de mal wordt gehaald?
Nee. Ontvormen geeft alleen de vormvastheid aan. Chemische verknoping kan dagen of weken doorgaan, vooral in peroxidehardende systemen en dikke secties.
Waarom verandert de hardheid van siliconen na de productie?
Omdat de vulkanisatie na het vormen doorgaat. Voortdurende verknoping, uithardingsomstandigheden en thermische geschiedenis kunnen ervoor zorgen dat de Shore-hardheid en de compressievervorming in de loop van de tijd variëren.
Waarom gedragen identieke siliconenonderdelen zich verschillend in verschillende holtes?
Silicone heeft een lage thermische geleidbaarheid. Verschillen in de locatie van de matrijs, de massa van het gereedschap en de warmteoverdracht leiden tot ongelijkmatige uitharding, zelfs bij stabiele perstemperaturen.
Leidt een langere uithardingstijd altijd tot betere prestaties van siliconen?
Nee. Vulkanisatie is geen lineair proces. Een te lange uithardingstijd kan vluchtige stoffen insluiten, de broosheid verhogen of de vermoeiingssterkte op lange termijn verminderen.
Waar vulkanisatie daadwerkelijk plaatsvindt
Vulkanisatie is geen momentopname.
Het is een traject—van het laden in de pers tot het uitharden, rijpen en daadwerkelijke gebruik.
Ingenieurs krijgen er doorgaans op een gegeven moment mee te maken.
De maakindustrie heeft er door de tijd heen mee te maken.
Dat verschil verklaart de meeste meningsverschillen.
Als vulkanisatie als een vaststaand proces wordt beschouwd, lijken problemen ondoorgrondelijk.
Als het als een dynamisch proces wordt beschouwd, beginnen de patronen zich te herhalen en worden ze beheersbaar.
Dat is de grens die de meeste teams niet zien, totdat er maanden later in stilte iets misgaat.
Belangrijkste punten uit de ingenieurswereld
De vulkanisatie van siliconen moet worden beschouwd als een proceskenmerk, niet als een materiaaleigenschap.
Als het uithardingsproces, de thermische vertraging en de variabiliteit na de uitharding buiten beschouwing worden gelaten, treden er op de lange termijn defecten op zonder duidelijke onderliggende oorzaak.
Klik voor meer informatie over Wat is siliconenvulcanisatie?.
