Graphen in der Kautschukmischung: So bewerten Sie ein Graphen-Kautschukadditiv

Von Frans Alkemade, CEO, Graphene Integrations

Die Kautschukmischung ist ein ausgereiftes Handwerk. Ein guter Mischungsentwickler kann allein anhand der Mischkurve sagen, wie sich eine Rezeptur verhalten wird. Wenn also ein neuer Füllstoff auftaucht, sind die Fragen praktischer Natur: Was bewirkt er in meiner Mischung, wie kommt er in meinen Mischer, und was macht er mit Vulkanisation und Verarbeitung? Dieser Artikel beantwortet diese Fragen für Graphen und insbesondere für unser Graphen-Kautschukadditiv (Graphene Rubber Additive).

Warum Mischungsentwickler sich Graphen ansehen

Kautschukmischungen sind auf verstärkende Füllstoffe angewiesen, um Abrieb, Weiterreißen und Wärmeaufbau zu widerstehen. Graphen ist aus mehreren Gründen interessant:

• Verstärkung: Graphen ist eines der festesten gemessenen Materialien (Lee et al., Science, 2008), und dünne Plättchen mit hohem Aspektverhältnis können mit einer großen Polymeroberfläche wechselwirken.
• Wärmeableitung: Graphen leitet Wärme sehr gut, was bei Teilen interessant ist, die sich beim Walken erwärmen, etwa Riemen und Reifenmischungen.
• Barriere: Flache Plättchen können die Gaspermeation verlangsamen, relevant für Innenseelen, Schläuche und Dichtungen.
• Antistatik: Bei geeigneten Füllgraden kann Graphen zur elektrischen Leitfähigkeit beitragen.

Dies sind Dinge, bei denen Graphen helfen soll. Wir veröffentlichen keine Leistungswerte für Kautschuk. Jede Mischung wird mit der aktuellen Mischung des Kunden verglichen.

Was das Additiv ist

• Träger: vordispergiert in einem auf Ihre Mischung abgestimmten Träger, sodass kein trockenes Graphenpulver auf das Walzwerk oder in den Innenmischer gelangt.
• Anwendungen: Riemen, Schläuche, Dichtungen, Flachdichtungen, Form- und Extrusionsartikel sowie Reifenmischungen.
• Dosierung: 1 % bis 7 % nach Gewicht, je nach Anwendung, mit einer empfohlenen Startdosierung für jeden Versuch.
• Status: enthält keinen Ruß, zum Patent angemeldet (patent pending), hergestellt in den USA in Charlotte, NC.

Um es klar zu sagen: Unser Additiv enthält keinen Ruß. Das bedeutet nicht, dass es den Ruß in Ihrer Rezeptur ersetzt. Ob Graphen Ihr bestehendes Füllstoffsystem reduzieren, ergänzen oder neben ihm bestehen kann, ist genau die Art von Frage, die ein Versuch beantwortet.

So kommt es in die Mischung

Trockene Nanomaterialien sind in Kautschuk schwierig. Sie fliegen auf, stauben und brauchen viel Scherung, um aufgebrochen zu werden. Ein vordispergiertes Additiv wird eher wie ein Prozessöl oder eine flüssige Masterbatch-Komponente zugegeben. Nennen Sie uns Ihr Polymer (Naturkautschuk, SBR, NBR, EPDM oder andere), Ihre Mischausrüstung und Ihre Mischfolge, dann stimmen wir den Träger ab und schlagen vor, wann im Zyklus es zugegeben werden sollte.

Ein Plan für den Mischungsversuch

1. Wählen Sie eine Referenzmischung mit vollständigem Datensatz: Mooney-Viskosität, Vulkanisationskurve, physikalische Eigenschaften und etwaige Anwendungstests.
2. Legen Sie das Experiment fest. Graphen zusätzlich zur aktuellen Rezeptur oder Graphen mit einer reduzierten Menge eines vorhandenen Füllstoffs. Führen Sie beides als getrennte Reihen durch.
3. Mischen Sie parallel. Gleiche Ansatzgröße, gleicher Füllgrad des Mischers und gleiche Mischfolge. Dokumentieren Sie Mischenergie und Auswurftemperatur.
4. Prüfen Sie die Verarbeitung. Mooney-Viskosität und Anvulkanisation (Scorch), dann die Vulkanisationskurve am Rheometer. Graphen kann die Vulkanisation beeinflussen, vergleichen Sie also die Vulkanisationszeiten, bevor Sie Eigenschaften vergleichen.
5. Prüfen Sie die physikalischen Werte. Zugfestigkeit, Dehnung, Modul und Härte, dann Weiterreißfestigkeit und Abrieb. Verwenden Sie dieselbe Probenvorbereitung wie bei Ihrer Referenz.
6. Prüfen Sie, was das Teil braucht. Wärmeaufbau, Druckverformungsrest, Medienbeständigkeit, Permeation oder Leitfähigkeit, je nach Anwendung.
7. Betrachten Sie die Dispergierung. Schneiden Sie eine vulkanisierte Probe auf und prüfen Sie auf Stippen oder Agglomerate.

Fehler, die man vermeiden sollte

• Zwei Dinge gleichzeitig ändern. Wenn Sie im selben Versuch Graphen zugeben und das Vulkanisationssystem ändern, wissen Sie nicht, was das Ergebnis verschoben hat.
• Zu wenige Füllgrade. Ein einzelner Füllgrad sagt wenig aus. Zwei oder drei rund um die Startdosierung zeigen einen Trend.
• Die Vulkanisation ignorieren. Vergleichen Sie Eigenschaften bei gleichwertigem Vulkanisationsgrad, nicht bei gleicher Zeit und Temperatur, wenn sich die Vulkanisationskurven unterscheiden.

Was wir nicht behaupten

Wir behaupten keine Werte zu Abrieb, Weiterreißen, Rollwiderstand oder Haltbarkeit für Kautschukmischungen mit unserem Additiv, und wir haben keine Kundenfallstudien, die wir teilen könnten. Ihr Rheometer und Ihr Prüflabor zeigen Ihnen, ob es sich einen Platz in der Rezeptur verdient.

„Gummileute mischen einen Ansatz, vulkanisieren ihn und reißen ihn auseinander. Genau so sollte man jeden Füllstoff beurteilen, auch unseren.“ — Frans Alkemade

Handhabung im Mischsaal

Rühren oder schütteln Sie die Behälter vor Gebrauch, wiegen Sie die Zugaben für jeden Ansatz ab und notieren Sie die Chargennummer auf der Ansatzkarte. Da das Additiv flüssig ist, kann beim Beschicken kein Feinstaub entweichen, was auch den Mischsaal sauberer hält.

Weiterführende Artikel

Siehe So wählen Sie den Träger einer Graphen-Dispersion, unseren Leitfaden für Kunststoff-Compoundeure und Graphen in der Automobilindustrie.

Lesen Sie die Pressemitteilung zum Kautschukadditiv, besuchen Sie die Seite Graphen-Polymere und -Elastomere oder fordern Sie ein Angebot und Muster an.

Häufige Fragen

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