l05F8"D[g8 VMO ,F.A|[ZL 0MP JLP VFZP UM-Fl6IF DlC,F SM,[H 5MZA\NZ
MATRIJSVERVUILING - vkrt.org · • Sunpar 2280 30 • Perkadox 14/40 MB 8 ... DLC, etc.) VKRT...
-
Upload
nguyenlien -
Category
Documents
-
view
216 -
download
1
Transcript of MATRIJSVERVUILING - vkrt.org · • Sunpar 2280 30 • Perkadox 14/40 MB 8 ... DLC, etc.) VKRT...
MATRIJSVERVUILING
Onderzoek naar parameters die matrijsvervuiling veroorzaken, enmogelijke oplossingsrichtingen
VKRT 14-2- 2013 1Ben van Baarle
Invloed temperatuur
Vervuiling
Temperatuur °C
VKRT 14-2- 2013 2Ben van Baarle
Invloed injectiesnelheidVervuiling
Cyclussen
175
80
25
Injectiesnelheid
VKRT 14-2- 2013 3Ben van Baarle
Factoren matrijsvervuiling
• Laagmoleculaire bestanddelen• Chemische reacties• Vaste mengselbestanddelen• Versnellers en reactieproducten
VKRT 14-2- 2013 4Ben van Baarle
Materialen driehoek
Mengsel
Proces Matrijs
PRODUCT
VKRT 14-2- 2013 5Ben van Baarle
Matrijsonderzoek
• Staalsoort • Ruwheid• Lossingsmiddel• Semi-permanente coatings• Permanente coatings
VKRT 14-2- 2013 6Ben van Baarle
Matrijs compression moulding
VKRT 14-2- 2013 Ben van Baarle 7
20 mm
50 mm
NBR-mengsel• NBR acn 33% 100 delen• Stearinezuur 1• Zinkoxide RS 5• Vulkanox NKF 2• N660 Carbon Black 50• Kaolien 30 • DOP 15• TMTD 1• TETD 1• CBS 1,5• Zwavel (80%) 0,4
VKRT 14-2- 2013 8Ben van Baarle
EPDM-mengsel• EPDM 100 delen• Stearinezuur 1• Zinkoxide UM 5• MBI 1• N 550 Carbon Black 67,5• Sunpar 2280 30• Perkadox 14/40 MB 8• Zwavel 0,3
VKRT 14-2- 2013 9Ben van Baarle
Element analyse NBR-zCounts
EnergyOC
Zn
S
Cr FeZn
Ca
VKRT 14-2- 2013 10Ben van Baarle
Element analyse EPDM-pCounts
O
C
ZnS
Cr FeZn
Energy
VKRT 14-2- 2013 11Ben van Baarle
Vorming van zinksulfide
2 ( R – Sx – H ) + ZnO oxidatie
- 2H
R – Sx – R + ZnS + H2O
VKRT 14-2- 2013 12Ben van Baarle
Matrijs
VKRT 14-2- 2013 13Ben van Baarle
Vervuilingsfront
ontluchting injectie
vloeifront
InsertMicroscoopfoto 60x
VKRT 14-2- 2013 14Ben van Baarle
Invloed lossingsmiddel
Polymeer Blanco Siloxaan Fluor
NBR-z 40 200 50EPDM-p 20 100 10NR/BR 20 150 10CR 20 100 10VMQ >600 >600 >600FKM >600 >600 >600VKRT 14-2- 2013 15Ben van Baarle
Element analyse blanco insertsPolymeer Elementen Verbinding OpmerkngNBR-z Zn, S, Ca ZnS KristallenEPDM-p Zn, S, C ZnS KristallenNR/BR Zn, S, Si ZnS KristallenCR Zn, Mg, S,
Cl, Fe, OZnS, ZnCl2 Kristallen
ChloorpittingVMQ - - -FKM - - -VKRT 14-2- 2013 16Ben van Baarle
Permanente coatingsCoating NBR-z EPDM-p NR/BR CR
Blanco 20 20 40 30Chroom 20 20 40 40Nikkel <10 20 <10 <10Nitriden 50 20 40 40Teflon 5 µ 20 20 30 30Teflon 50 µ >600 >600 >600 >600
VKRT 14-2- 2013 17Ben van Baarle
Conclusies
• Zinkoxide initiator matrijsvervuiling • Edele staalsoorten toepassen?• Ruwheid nauwelijks van invloed• Toepassen van barriëre vormers
VKRT 14-2- 2013 18Ben van Baarle
Hypothese
• Vorming van (latent) zinksulfide die neerslaat als kristallen op het ‘ruwe’ matrijsoppervlak, waarop vervolgens vluchtige bestanddelen kunnen hechten: – 1e fase anorganische vervuiling– 2e fase organische vervuiling
• Geen zinkoxide of zwavel: vermindert het ontstaan van matrijsvervuiling
VKRT 14-2- 2013 19Ben van Baarle
Zinkoxide een noodzaak?
• Zink varianten• CaO, MgO of zinkzouten• Nano zinkoxide (40 nm)
• Electrochemisch onderzoek• Polarisatie onderzoek
• Permanente coatings• Non-metal coatings• Metal coatings
VKRT 14-2- 2013 20Ben van Baarle
Henry Ford in zijn T-Ford
VKRT 14-2- 2013 21Ben van Baarle
Postvervoer
VKRT 14-2- 2013 22Ben van Baarle
Masterbatch s-SBR
• S-SBR 100• Roet (N 375) 50• Enerflex 75 5• Zwavel 1,75• TBBS 1,5• Stearinezuur 2• Zink varianten (variabel)
VKRT 14-2- 2013 23Ben van Baarle
Reocurven zinkoxide
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 300
2
4
6
8
10
Z inc ox ide
Z nO 5 phr Z nO 1 phr Z nO 3 phr Z nO 10 phr
T im e (m .m .)
Torq
ue (d
Nm
)
0
2
4
6
8
10
VKRT 14-2- 2013 24Ben van Baarle
Metaaloxiden
0 10 20 3 0 4 0 5 0 600
2
4
6
8
10
D ifferent oxides as activator in S B R m asterbatch
S ta n d a rd M g O C a O
Torq
ue (d
Nm
)
T im e (m .m .)
VKRT 14-2- 2013 25Ben van Baarle
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 300
2
4
6
8
10
Z nO 3 phr Z n-s teara te 10 ph r Z n-m onog lycero la te 6 phr
Z inc com p lexes
T im e (m .m .)
Torq
ue (d
Nm
)
0
2
4
6
8
10
Zink complexen
VKRT 14-2- 2013 26Ben van Baarle
Electro-negativiteit
• Uitgangspunten- atoomconfiguratie als ZnO- electronegativiteit Sanderson
Electronegativiteit S = Ӽ = D/DaD = electron dichtheidDa=electron dichtheid molecuul
VKRT 14-2- 2013 27Ben van Baarle
Invloed oxiden op (Mh-Ml) Oxide SANDERSON (Mh-Ml)
BaO 0,95 2,0
CaO 1,06 3,0
CdO 1,47 4,5
MgO 1,23 3,0
PbO 1,55 4,5
ZnO 1,70 8,0
VKRT 14-2- 2013 28Ben van Baarle
Invloed metaaloxidenInvloed elektronegativiteit op Mh-Ml
BaO CaO MgO CdO PbO ZnO0123456789
0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8Electronegativiteit
Mh-
Ml (
160°
C)
VKRT 14-2- 2013 29Ben van Baarle
Nano zinkoxide 40nmParameter ZnO
(0 dln)ZnO
(0,1 dln)ZnO
(0,2 dln)ZnO RS 3
(3 dln)Mh-Ml (dNm) 72,33 77,09 79,54 78,6Ts1 (min:sec) 4:48 4:44 4:21 4:48T90(min:sec) 22:05 12:45 10:24 11:53
VKRT 14-2- 2013 30Ben van Baarle
Electro-chemisch proces?
Hypothese heterogene katalyse:
1 Fe₂O₃ + 3 H₂S Fe₂S₃ + 3H₂O
Fe₂S₃ + 3 ZnO 2 Fe₂O₃ + 3 ZnS
VKRT 14-2- 2013 31Ben van Baarle
3 Op oppervlak aantoonbaar ZnS
Polarisatie matrijs 190°C
Staal
Persplaat
Teflon
Teflon Staal
Persplaat
DC 200 mV
VKRT 14-2- 2013 32Ben van Baarle
Polarisatiecurven 190 C
0.0E+00
5.0E-06
1.0E-05
1.5E-05
2.0E-05
2.5E-05
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000
Tijd [s]
Stro
om I
[A/c
m2]
VKRT 14-2- 2013 33Ben van Baarle
Aantonen van Zinksulfide Uit experimenten met polarisatie curven blijkt dat het geen electro-chemisch proces is.
Chemische analyses (AP-TPR-MS) van het compound tonen aan dat ZnS in het compound wordt gevormd.
Dit ZnS is in situ (latent) aanwezig en kristalliseert uit op een niet edel metaal oppervlak
Uit de element analyse op de inserts blijken de elementen Zn en S aantoonbaar.
VKRT 14-2- 2013 34Ben van Baarle
Banden compound
• Masterbatch NR/BR• Masterbatch 185,35• Zinkoxide RS 5• Stearinezuur 3• TBBS 1,2• Zwavel 2,25
VKRT 14-2- 2013 35Ben van Baarle
Evaluatie ‘non metal’ coatings
Coatings 5x 10x 20x 50x
MC 1504 0 0 0 0
PVD 0 0 0 0
PPS 0 0 0 0Emaille 0 0 0* 0*Hybride 0 0 0 0
VKRT 14-2- 2013 36Ben van Baarle
Magnetiet (Fe₃O4)
Oplossing van NaOH en KNO₃ koken bij 145 °C(toepassing alleen op koolstofhoudend staal)
Oppervlakbehandeling: chemisch oxidatieproces
IJzer(2)oxide + zuurstof IJzer(3)oxide
VKRT 14-2- 2013 37Ben van Baarle
Spuitgieten 600 shots
Coating NR/BR(zwavel)
NBR(zwavel)
CR(ZnO)
RVS (ref) +/- + +/-TC 1504 ++ ++ ++PPS ++ + +/-Hybride ++ + +/-
Magnetiet ++ ++ +/-
VKRT 14-2- 2013 38Ben van Baarle
Evaluatie coatings
Kunststof5 micron spuiten coating, geen gesloten oppervlak, kans op vervuiling (Teflon)50 micron dun vel, geen vervuiling, kans op smelt, grote toleranties (Teflon, PPS)
Galvanisch 5 –20 micron, geen gesloten oppervlak,kans op vervuiling (Chroom)
PVD / CVD 0,2 – 0,5 micron, gesloten dunne laag, niet toepasbaar voor grote vormstukken (nitriden, vanadium, DLC, etc.)
VKRT 14-2- 2013 39Ben van Baarle
Evaluatie coatings
Hybride Multi-layer
Dunne coating niet geschikt voor grote vormstukken. (Haniet)
Chemisch proces
Eenvoudig proces, mits het bedrijf er voor is ingericht. Dunne laag 0,2 micron, geen vervuiling! (Magnetiet)
Keramisch Eenvoudig proces. Dikkelaag 80-100 micron. Grote toleranties. Volledig gesloten laag? (Emaille)
VKRT 14-2- 2013 40Ben van Baarle
Conclusies• Een coating semi-permanent of permanent
aangebracht op een metalen ondergrond moet een volledig gesloten oppervlak bezitten om te voorkomen dat reactie producten (meestal in situ aanwezig in de polymere matrix) neerslaan op het metaaloppervlak (van de matrijs)
• Nano-zinkoxide is een goed alternatief voor ZnO• Een magnetiet coating is een interessante
toepassing
VKRT 14-2- 2013 41Ben van Baarle