Migration und Vulkanisation - Wie klappt das ?
Sie stehen vor Herausforderungen bei der Vernetzung Ihrer Gummiartikel? Besonders bei sensiblen Anwendungen mit Kontakt zu Trinkwasser sind die Anforderungen hoch. Eine unzureichende Vernetzung kann zur Diffusion unerwünschter Reaktionsprodukte führen – ein Grund für das Versagen bei der Migrationsprüfung. Entdecken Sie hier, wie 3rd18 – The Rubber Consultant spezifische Probleme löst und nachhaltigen Erfolg für unsere Kunden schafft.
Die Herausforderung: Migration in Trinkwasseranwendungen
In der Theorie klingt es einfach, in der Praxis war es ein kritischer Fehler: Unser Kunde versuchte, ein 6 mm starkes Bauteil in einem extrem kurzen Zeitfenster von nur 5 Minuten zu vulkanisieren. Mit einer klassischen Schwefel basierten Mischung ist dies ein Wettlauf gegen die Zeit, den man kaum gewinnen kann.
Das Ergebnis war vorprogrammiert: Durch die unzureichende Vernetzung lösten sich Stoffe aus dem Material und verunreinigten das Trinkwasser. Trotz zahlreicher Versuche blieb die Zulassung in weiter Ferne – bis wir die Theorie der Vernetzungskinetik gezielt anwendeten.
Unser Ansatz
Modellbasierte Simulation statt "Trial & Error"
Um die Ursache des negativen Migrationstest zu identifizieren, wurde der Ist-Zustand des 6-mm-Bauteils mittels Simulation untersucht. Basis hierfür war die Bestimmung der Vernetzungskinetik der verwendeten schwefelvernetzenden Mischung, um das Reaktionsverhalten bei verschiedenen Temperaturen exakt abzubilden. Auf dieser Datengrundlage berechneten wir den lokalen Vernetzungsgrad über den gesamten Querschnitt.
Die Simulation bei 180 °C verdeutlicht die Herausforderung: Wie im nebenstehenden Diagramm ersichtlich, ist das Bauteil nach 300 Sekunden (5 Minuten) im Kern noch nicht einmal zur Hälfte vernetzt. Eine vollständige Reaktion würde unter diesen Bedingungen 12 bis 15 Minuten erfordern. Da eine solche Vervierfachung der Vulkanisationszeit wirtschaftlich nicht darstellbar ist, wurde deutlich, dass das Problem nicht allein über die Prozesszeit, sondern über die Materialcharakteristik gelöst werden muss.
Die Lösung
Materialoptimierung und Validierung
Die Lösung basierte auf dem Einsatz einer spezialisierten, schwefelvernetzten Mischung der Compounds AG, die explizit für den Einsatz im Trinkwasserkontakt entwickelt wurde. Um die Wirksamkeit dieser Umstellung abzusichern, wurde für das neue Material analog zur ursprünglichen Mischung eine detaillierte Vernetzungssimulation durchgeführt.
Das Ergebnis dieser Untersuchung ist in der nebenstehenden Abbildung dargestellt. Die Simulation bestätigt, dass die Materialcharakteristik der Compounds-Mischung eine vollständige Vernetzung im geforderten Zeitfenster ermöglicht, ohne die Prozessparameter unwirtschaftlich zu dehnen. Durch diesen gezielten Materialwechsel und die Anpassung der Vulkanisationsparameter konnte die geforderte Migrationsprüfung erfolgreich bestanden werden. Das unterste Bild zeigt den optimierten Zeitbereich mit den für die Vulkanisation wichtigen Parametern.
Das Ergebnis
Bestandene Migrationsprüfung und wirtschaftliche Fertigung
Dank der von 3rd18 – The Rubber Consultant empfohlenen optimierten Mischung und den angepassten Prozessparametern konnte unser Kunde das Bauteil erfolgreich vernetzen.
Das Resultat war eindeutig: Die Migrationsprüfung wurde bestanden, und das Produkt konnte bedenkenlos für Trinkwasseranwendungen eingesetzt werden. Darüber hinaus konnte der Kunde seine Bauteile nicht nur qualitativ hochwertig, sondern auch wirtschaftlich fertigen. Dies ist ein Paradebeispiel dafür, wie fundiertes Wissen und innovative Simulation den entscheidenden Unterschied machen.