Starzenie się gumy jest jedną z głównych przyczyn uszkodzeń uszczelnień. Czym jest starzenie się gumy i jakie czynniki mogą prowadzić do starzenia się gumy
Zjawisko starzenia
Podczas przetwarzania, przechowywania i użytkowania gumy i jej wyrobów, na skutek łącznego działania czynników wewnętrznych i zewnętrznych, właściwości fizyczne, chemiczne i mechaniczne gumy stopniowo się pogarszają, a ostatecznie tracą swoje walory użytkowe. Ta zmiana nazywa się starzeniem gumy.
Objawy obejmują pękanie, kleistość, stwardnienie, zmiękczenie, sproszkowanie, odbarwienie i tworzenie się pleśni.
Czynniki starzenia
A) Tlen: Tlen w kauczuku przechodzi radykalną reakcję łańcuchową z cząsteczkami kauczuku, co powoduje zerwanie łańcucha molekularnego lub nadmierne usieciowanie, co skutkuje zmianami właściwości gumy. Utlenianie jest jedną z ważnych przyczyn starzenia się gumy.
B) Ozon: Ozon ma znacznie wyższą aktywność chemiczną i jest bardziej niszczący niż tlen. Powoduje również pękanie łańcuchów molekularnych, ale wpływ ozonu na gumę różni się w zależności od tego, czy guma jest zdeformowana, czy nie. W przypadku stosowania jako guma do odkształceń (głównie guma nienasycona) pojawiają się pęknięcia w kierunku działania naprężeń, znane jako „pękanie ozonowe”; Po nałożeniu na zdeformowaną gumę na powierzchni tworzy się tylko warstewka tlenku bez pęknięć.
C) Ciepło: Podwyższenie temperatury może spowodować pękanie termiczne lub sieciowanie termiczne gumy. Ale podstawową funkcją ciepła jest aktywacja. Zwiększenie szybkości dyfuzji tlenu i aktywacja reakcji utleniania może przyspieszyć szybkość reakcji utleniania gumy, co jest powszechnym zjawiskiem starzenia - termicznego starzenia tlenowego.
D) Światło: Im krótsza fala świetlna, tym większa energia. Niszczący wpływ na gumę mają wysokoenergetyczne promienie ultrafioletowe. Oprócz bezpośredniego powodowania pękania i sieciowania łańcuchów molekularnych kauczuku, promieniowanie ultrafioletowe może również pochłaniać energię świetlną i wytwarzać wolne rodniki, wyzwalając i przyspieszając proces łańcuchowej reakcji utleniania. Światło zewnętrzne pełni rolę grzewczą. Inną cechą działania światła (w przeciwieństwie do działania ciepła) jest to, że rośnie ono głównie na powierzchni dębu. Próbka o dużej zawartości kleju może wykazywać pęknięcia sieciowe po obu stronach, znane jako „lekkie pęknięcia warstwy zewnętrznej”.
E) Obciążenie mechaniczne: Pod wpływem powtarzającego się działania naprężenia mechanicznego łańcuchy molekularne kauczuku zostaną zerwane, tworząc wolne rodniki, wywołując reakcje łańcuchowe utleniania i tworząc proces mechanochemiczny. Mechaniczne pękanie łańcuchów molekularnych i procesy utleniania aktywowane mechanicznie. To, który z nich ma przewagę, zależy od jego warunków. Ponadto łatwo jest spowodować pękanie ozonu pod wpływem stresu.
F) Wilgoć: Rola wilgoci jest dwojaka: gdy guma jest narażona na deszcz w wilgotnym powietrzu lub zamoczona w wodzie, jest podatna na uszkodzenia, które są spowodowane takimi czynnikami, jak substancje rozpuszczalne w wodzie i grupy hydrofilowe w gumie, które są ekstrahowane i rozpuszczane hydrolizowane lub wchłaniane przez wodę. Szczególnie przy naprzemiennym działaniu zanurzenia w wodzie i ekspozycji atmosferycznej uszkodzenie gumy zostanie przyspieszone. Jednak w niektórych przypadkach woda nie uszkadza gumy, a nawet opóźnia jej starzenie.
G) Olej: W przypadku długotrwałego kontaktu z mediami olejowymi podczas użytkowania olej może wnikać w gumę i powodować pęcznienie, co skutkuje zmniejszeniem wytrzymałości i innych właściwości mechanicznych gumy. Powodem, dla którego olej może powodować pęcznienie gumy, jest to, że po wniknięciu oleju do gumy cząsteczki dyfundują między sobą, co powoduje zmiany w strukturze sieci wulkanizatów.
H) Inne czynniki wpływające na gumę to media chemiczne, jony metali o zmiennej wartościowości, promieniowanie wysokoenergetyczne, elektryczność i biologia.