Odolnosť voči teplote zohráva hlavnú úlohu pri výbere pryžových materiálov pre náročné prostredia. Rôzne druhy pryže zvládajú rozličné teploty dosť dobre, od extrémne nízkych hodnôt pod mínus 50 stupňov Celzia až po veľmi vysoké teploty presahujúce plus 200 stupňov. Vezmite si napríklad silikónovú pryž, ktorá sa vyznačuje tým, že si zachováva pružnosť a odolnosť aj po dlhodobom pôsobení tepla. Práve táto odolnosť voči teplu vysvetľuje, prečo je taká vhodná pre použitie napríklad v tesneniach motorov alebo všadeprítomných priemyselných tesneniach určených na ťažké podmienky. Zohľadniť treba aj termické cyklovanie. Čo sa deje, keď materiály striedavo pôsobí mrazivý chlad a horúco? Začnú sa opotrebovávať rýchlejšie, ako sa očakáva. Preto je výber správnej pryže mimoriadne dôležitý v odvetviach, ktoré sa denne stretávajú s kolísaním teploty – napríklad pri leteckých komponentoch alebo automobilových dieloch, ktoré sú denne vystavené rôznym počasnostiam.
Gumové materiály používané v priemyselných aplikáciách musia odolávať agresívnym chemikáliám bez toho, aby sa rozpadali. Tento problém denne čelia ropný a plynárenský sektor aj chemické výrobne, kde pracovníci pracujú s rôznymi druhmi agresívnych látok vrátane silných kyselín, rôznych palív a priemyselných olejov. Pri výbere gumených komponentov má zmysel konzultovať si tabuľky chemického odolnosti, pretože tieto príručky ukazujú, ako sa rôzne gume reagujú pri kontakte s určitými látkami v priebehu času. Pre náročné podmienky, kde sa pracuje s petrolejovými výrobkami, inžinieri často volia FKM alebo fluoroelastomér, ktorý veľmi dobre odoláva teplu a chemikáliám, zatiaľ čo NBR alebo nitrilbutadiénová guma má výbornú odolnosť voči olejom a palivám. Táto voľba má veľký význam na miestach ako rafinérie, kde poruchy zariadení znamenajú odstávky a nákladné opravy. Výber správnej gume pre každú úlohu nie je dôležitý len na predchádzanie poruchám, ale aj na zabezpečenie hladkého a nepretržitého chodu prevádzky.
Pri pohľade na pryžové diely, ktoré musia odolávať dynamickej záťaži, veľmi záleží na mechanických vlastnostiach, ako je pevnosť v ťahu a pružnosť pred pretrhnutím. Zamyslite sa nad dopravnými pásmi, ktoré neustále bežia v továrňach, alebo hadicami, ktoré sa preťahujú po staveniskách celý deň. Tieto komponenty sú neustále vystavené pohybu, únave spôsobenej opakovaným zaťažovaním, opotrebeniu pri kontakte s povrchmi a všeobecnému opotrebeniu v priebehu času. Preto sa mnohí výrobcovia dnes uchyľujú k vystuženým elastomérom. Majú totiž zabudované extra prvky, ktoré pomáhajú znižovať napätie v kritických bodoch, čo znamená, že odolávajú opotrebeniu oveľa dlhšiu dobu. Výsledkom sú teda trvacejšie pryžové diely, ktoré zabezpečujú hladký chod operácií v továrňach aj na staveniskách. Poznanie toho, ako dlho rôzne pryžové komponenty zvyčajne vydržia pri zaťažení, pomáha manažérom plánovať výmeny vopred, namiesto riešenia neočakávaných porúch uprostred výrobného procesu.
Fluorokaučuky, známe aj ako FKM alebo Viton, vynikajú v náročných prostrediach, pretože vykazujú vynikajúcu odolnosť voči chemikáliám aj teplu. Tieto materiály vydržia teploty až do približne 200 stupňov Celzia, čo z nich robí obľúbenú voľbu v odvetviach ako výroba lietadiel a automobilov, kde diely musia odolávať extrémnym podmienkam. Oproti iným bežným kaučukom FKM vykazuje lepší výkon pri vystavení agresívnym látkam, ako benzín, motorový olej a priemyselné rozpúšťadlá, a pritom sa nepodradí v priebehu času. Vezmite napríklad EPDM alebo prírodný kaučuk – jednoducho nevydržia tak dlho, keď sú vystavené podobným náročným podmienkam. Preto inžinieri často špecifikujú použitie FKM pri návrhu komponentov, ktoré musia prežiť v chemicky agresívnom alebo veľmi horúcom prostredí.
Silikónová guma sa výborne osvedčuje v situáciách, kde dochádza k prudkým zmenám teploty, pretože si zachováva pružnosť aj za extrémne vysokých alebo nízkych teplôt. V našich laboratórnych testoch sme preverili tieto materiály a ukázalo sa, že odolávajú tlakovému namáhaniu, najmä keď sú opakovane vystavené extrémnemu teplu. Vezmite napríklad automobilové diely – niektoré silikónové komponenty musia vydržať teplotný rozsah od mínus 50 stupňov Celzia až po viac než 200 stupňov Celzia bez toho, aby zlyhali. Každý, kto pracuje so silikónom v tepelných aplikáciách, by mal venovať pozornosť tomu, ako tuhý alebo mäkký je materiál, a aké prísady boli použité počas výroby. Práve tieto detaily robia rozdiel medzi výrobkom, ktorý vydrží roky, a takým, ktorý sa po niekoľkých cykloch rôznych teplôt rozpadne.
EPDM guma vyniká tým, že sa nerozkladá ľahko pri pôsobení slnečného svetla alebo ozónu, čo má veľký význam pre predmety ponechané vonku. Stačí pomyslieť na strešné hydroizolácie budov alebo tesnenia okolo automobilových dverí, ktoré sú denne vystavené poveternostným podmienkam. Tento jav potvrdzujú aj priemyselné testy, ktoré súhlasia s tým, čo vidíme v reálnych podmienkach. Tieto materiály naďalej správne fungujú aj po niekoľkých rokoch pôsobenia vonkajšieho prostredia. Pri práci s EPDM je veľmi dôležité dosiahnuť správnu zmes zložiek. Niektoré zloženia fungujú lepšie v závislosti od toho, čo presne musí byť chránené. Správny výber zabezpečí, že budovy a vozidlá budú chránené pred rôznymi vonkajšími vplyvmi bez potreby častého výmeny.
Neustály cyklus mrazu a rozmrazovania skutočne značne ovplyvňuje elastomérové materiály, urýchľuje procesy starnutia a niekedy vedie až k úplnému rozpadu materiálu. Tento jav vidíme veľmi často v reálnych aplikáciách, kde elastoméry začnú praskať alebo sa stať krehkými pri opakovanom vystavení teplotným výkyvom deň čo deň. Výskum z miest, ako je Scientific Reports, ukazuje, že lepidlá používané s týmito materiálmi strácajú svoju priľnavosť po opakovanom vystavení mrazu a rozmrazovania, čo je najmä viditeľné v dopravnej infraštruktúre v oblastiach s sezónnym zamrznutím v severovýchodnej Číne. Pri riešení tohto druhu problémov má veľký význam výber správneho polyméru. Inžinieri zistili, že použitie testov, ako je Direct Tension Tester alebo Crack Sealant Adhesion Test, im umožňuje vybrať vhodnejšie materiály pre lokality, kde sú podmienky mrazu a rozmrazovania súčasťou každodenného života. Tieto testovacie metódy poskytujú praktické poznatky, ktoré nie je možné získať iba teoretickou analýzou.
UV degradácia ostáva veľkým problémom pre elastoméry, pretože výrazne skracuje ich životnosť a výkon. Keď je guma rozkladaná UV svetlom, výrazne sa zvyšuje počet porúch výrobkov ponechaných na slnku. Výskumy ukazujú, že pridanie antioxidantov výrazne pomáha v boji proti tomuto UV poškodeniu, čo znamená, že gumové diely ostanú funkčné oveľa dlhšiu dobu. Stačí sa pozrieť na automobilový priemysel alebo výstavbné materiály – tieto odvetvia zistili, že tieto prísady skutočne zázračne pôsobia proti slnečnému poškodeniu. Gumové komponenty ošetrené vhodnými antioxidantmi vydržia oveľa lepšie pri kontinuálnej expozícii silnému slnečnému svetlu, čo vysvetľuje, prečo výrobcovia čoraz viac rozlišujú stratégie posilnenia materiálov pred uvedením nových produktov na trh.
Keď strávia gumové materiály príliš veľa času ponorené vo vode, ich mechanické vlastnosti a pevnosť spojenia sa značne menia. To má veľký význam pre akýkoľvek materiál používaný v prostredí s konštantnou vlhkosťou alebo pod vodou. Podľa najnovších štúdií sa ukazuje, prečo je dôležité pochopiť, ako rôzne typy gúm reagujú na vodu. Niektoré gumové zlúčeniny si zachovávajú svoje vlastnosti pomerne dobre proti poškodeniu vodou, ale iné začnú rozpadávať už po niekoľkých týždňoch za podobných podmienok. Odborníci v oblasti často zdôrazňujú, že výber správnej formulácie robí všetký rozdiel. Materiály musia odolávať týmto vodou spôsobeným zmenám, ak majú vydržať v reálnych situáciách, ako napríklad potrubia vo vnútri budov alebo diely na loďoch. Každý, kto navrhuje výrobky pre vlhké prostredie, by mal toto zohľadniť už od začiatku pri výbere materiálov, pretože správna voľba na začiatku ušetrí komplikácie neskôr.
Spôsob, akým sa gumené tesnenia orežú, má vplyv na účinnosť tesnenia a na to, aby všetko správne fungovalo v rôznych aplikáciách. Spôsob, akým sa tesnenie oreže, priamo ovplyvňuje, ako dobre bude tesniť, a preto je dôležité orezať tesnenie správnym spôsobom, aby sa zabránilo únikom a zabezpečilo sa dlhé trvanie súčiastky. V súčasnosti existuje niekoľko spôsobov, ako výrobcovia režú gumené materiály. Výsekom sa výborne vyrábajú štandardné tvary, avšak má to obmedzenia v zložitosti. Vodné rezačky zvládnu hrubšiu gumu bez jej roztavenia, čo zachová fyzikálne vlastnosti materiálu. Lasery sú vynikajúce pre veľmi zložité tvary, kde klasické nástroje nedosahujú. Mnohé dielne dnes riadia rezné operácie pomocou CAD systémov, ktoré prekladajú výkresy na presné pohyby. Tento digitálny prístup pomáha udržať konzistentnosť aj pri veľmi tesných toleranciách. Pri výbere medzi rôznymi rezacími metódami musia výrobcovia zvážiť nielen to, čo technológia ponúka, ale aj to, čo dáva zmysel pre konkrétnu úlohu. Porozumenie týmto možnostiam pomáha inžinierom vybrať si správny materiál aj najvhodnejšiu metódu rezu pre ich špecifické potreby v priemyselných podmienkach.
Rôzne techniky vytvárania používané pri výrobe gumových dielov - kompresné, injekčné a transferové vytváranie - majú významný vplyv na to, aký bude hotový výrobok. Každá metóda má svoje vlastné výhody a nevýhody, ktoré určujú veci ako povrchový pocit, pružnosť a trvanlivosť dielu pred jeho opotrebovaním. Vezmime si napríklad injekčné vytváranie. Poskytuje pomerne rovnomerné výsledky a je dostatočne rýchle pre sériovú výrobu, no vyžaduje presné dodržiavanie teplotných podmienok a pozorné sledovanie cyklov, aby sa predišlo rôznym chybám. Kompresné vytváranie dáva zmysel pri výrobe väčších dielov a v mnohých prípadoch umožňuje úsporu nákladov, aj keď v porovnaní s inými metódami zvyčajne vyžaduje dlhší čas na dokončenie každého cyklu. Dôkladné dodržiavanie detailov je veľmi dôležité, pretože drobné zmeny v nastavení teploty alebo v čase vytvárania môžu rozhodujúco ovplyvniť kvalitu výsledného produktu a zabrániť vzniku chybných dielov. Analýza skutočných testovacích výsledkov pomáha výrobcom doladiť svoje postupy, aby dosiahli lepšie materiály bez poškodenia ich pevnosti alebo trvanlivosti. Koniec koncov, nikto nechce gumové diely, ktoré sa rozpadnú už po niekoľkých použitiach, najmä keď existujú alternatívy, ktoré vydržia oveľa dlhšie.
Dokončovacie úpravy majú skutočne vplyv na výkon výrobkov z gumy, keďže zvyšujú ich trvanlivosť aj odolnosť voči chemikáliám. Po hlavnej fáze vulkanizácie tieto dodatočné kroky buď zahrejú materiál, alebo použijú špeciálne chemikálie na stabilizáciu štruktúry a odstránenie tých nepriateľských zvyškových napätí, ktoré postupne oslabujú gumu. K dispozícii je aj niekoľko rôznych prístupov. Termálne dokončovanie znamená zahrievanie gumených súčastí na určitých teplotách, zatiaľ čo chemické metódy využívajú rôzne činidlá, ktoré gumu dodatočne posilnia. Vezmite napríklad tepelnú úpravu – táto metóda zvyšuje pevnosť v ťahu a zároveň zlepšuje odolnosť gumy voči teplu, čo je pre súčiastky vystavené vysokému namáhaniu veľmi výhodné. Pozrime sa na to, čo sa deje v automobilovom priemysle alebo pri výrobe lietadiel, kde tesnenia a tesniace dosky z gumy vydržia po správnej dodatočnej úprave oveľa dlhšie. Keď výrobcovia presne pochopia, čo každá technika dokáže najlepšie, môžu si vybrať tú správnu pre svoje potreby. To v konečnom dôsledku vedie k silnejším materiálom a výrobkom, ktoré prostú vďaka svojej odolnosti vydržia dlhšie aj za náročných podmienok.
Testovanie gumových materiálov pri nízkych teplotách je veľmi dôležité na zistenie, či budú správne fungovať v extrémne chladných podmienkach. Priemyselné normy ako ASTM D1329 a ISO 812 opisujú konkrétne spôsoby, ako skontrolovať správanie gumy pri natiahnutí v mrazivých podmienkach. Tieto testy sú významné, pretože ukazujú, či materiál ostáva dostatočne pružný, aby sa nepraskal ani nelámal pri mrazivom počasí, čo je veľmi dôležité napríklad pre tesnenia automobilových dverí alebo tesnenia priemyselných zariadení. Pri týchto testoch väčšina vzoriek gumy zväčša stráca pružnosť a stáva sa menej natiahnuteľnou so znižujúcou sa teplotou, čo inžinierom presne ukazuje, aký výkon možno očakávať v reálnych podmienkach. Dôkladné dodržiavanie týchto testovacích pokynov pomáha výrobcom vedieť, že ich výrobky budú fungovať aj vtedy, keď zasiahnu silné zimné búrky, alebo keď sú inštalované v oblastiach s arktickým podnebím, kde teplota pravidelne klesá pod bod mrazu.
Techniky simulácie starnutia urýchľujú proces zisťovania, ako gumené materiály vydržia v priebehu rokov, a to tak, že vytvárajú mimoriadne nepriaznivé vonkajšie podmienky, ktoré sa prejavujú už za dni alebo týždne. Pri testovaní materiálov sú tieto vystavené extrémnym teplotám, vysokým hodnotám vlhkosti a intenzívnemu UV žiareniu, aby bolo možné sledovať, ako sa rozkladajú a menia svoje vlastnosti v priebehu času. Tieto testy poskytujú výrobcom kľúčové informácie o tom, ktoré materiály sú najvhodnejšie pre rôzne použitie a ako spoľahlivé budú výsledné výrobky v reálnych podmienkach. Automobilový priemysel zaznamenal vďaka urýchleným testom starnutia mimoriadne dobré výsledky najmä pri vývoji pneumatík, ktoré musia vydržať tisíce kilometrov jazdy za rôznych počasnostných podmienok. Analýza miest, kde materiály počas testov zlyhávajú, pomáha inžinierom vyriešiť problémy už v skorých štádiách, čo výrazne ušetrí náklady a zvýši bezpečnosť v mnohých odvetviach, ktoré sa spoliehajú na odolné gumové komponenty.
Pozorovanie hodnôt adhézie pomáha určiť, ako dlho budú gumové väzby trvať, keď budú vystavené opakovaným stresovým cyklom. Prečo je to dôležité? No, na miestach ako autá a továrne, kde sa veci neustále otriasajú, tieto malé stresové body môžu v skutočnosti spôsobiť zlyhanie lepidiel v priebehu času. V laboratóriách sa vykonávajú rôzne testy, ako sú testy na odlupovanie a testy na strihanie, aby sa zistilo, aké silné sú tieto väzby a či rôzne materiály fungujú dobre spolu. To dáva inžinierom jasnejší obraz o tom, čo sa stane, keď sa materiály stretnú pod tlakom v reálnom svete. V priemyselných usmerneniach a výskumných dokumente sa uvádzajú konkrétne čísla, na ktoré sa môžu výrobcovia zamerať pri vývoji nových výrobkov. Základom je, že tieto merania nám hovoria, či gumené časti zostanú pri všetkom tom odrazovaní a vibráciách bez straty priľnavosti alebo úplne sa rozpadnú.
EN
