Siliconenrubber versus rubber: hoe kiest u tussen deze twee elastische materialen?
Materiaalkeuze is cruciaal in sectoren zoals consumentenelektronica, autoafdichtingen, keukengerei en medische apparatuur. Hoewel zowel siliconenrubber als rubber elastomeren zijn, verschillen ze aanzienlijk in hoge- en lagetemperatuurbestendigheid, chemische stabiliteit, verwerkingsmethoden en levensduur. Dit artikel biedt uitgebreide inzichten in productcompatibiliteit, kosten en marktstrategie en biedt een wetenschappelijke basis voor materiaalkeuze voor uw productprojecten, zodat u het juiste materiaal kunt kiezen op basis van uw specifieke behoeften.
Wat is siliconenrubber?
Siliconenrubber: Organische siliconenrubbermaterialen zijn polysiloxaanverbindingen met een siloxaanbinding (Si-O-Si) als basisstructuur. Het zijn organosiliciumverbindingen die ten minste één organische groep bevatten die rechtstreeks aan een siliciumatoom in hun moleculaire structuur is gebonden.
Deze thermohardende elastische materialen, met siloxaanbindingen als ruggengraat, worden voornamelijk gebruikt in producten zoals siliconenrubber en siliconenharsen. Ze bieden een extreem breed temperatuurbereik (-120 °C tot +300 °C), een stabiele structuur en een hoge biologische inertie.
Gewoon siliconenrubber bestaat voornamelijk uit siloxaanketens met methylgroepen en een kleine hoeveelheid vinylgroepen. De toevoeging van fenylgroepen verbetert de hoge- en lagetemperatuurbestendigheid van siliconenrubber, terwijl de toevoeging van trifluorpropyl- en cyanogroepen de hitte- en oliebestendigheid verbetert. Siliconenrubber vertoont een uitstekende lagetemperatuurbestendigheid en blijft over het algemeen bruikbaar bij -55 °C. De toevoeging van fenylgroepen verhoogt deze bestendigheid tot temperaturen tot -73 °C. Siliconenrubber vertoont ook een uitstekende hittebestendigheid, kan langdurig worden gebruikt bij 180 °C en behoudt zijn elasticiteit weken of langer bij temperaturen iets boven de 200 °C. Het is ook bestand tegen transiënte temperaturen van meer dan 300 °C.
Siliconenrubber heeft een uitstekend ademend vermogen en de hoogste zuurstofdoorlaatbaarheid van alle synthetische polymeren. Bovendien is siliconenrubber fysiologisch inert en niet-klonterend, waardoor het veel gebruikt wordt in de medische sector.
Siliconenrubber wordt gecategoriseerd in hittegevulkaniseerd (hoogtemperatuurgevulkaniseerd siliconenrubber HTV) en kamertemperatuurgevulkaniseerd (RTV). RTV-types worden verder onderverdeeld in polycondensatie- en additiereactietypes. Hoogtemperatuursiliconenrubber wordt voornamelijk gebruikt bij de productie van diverse siliconenrubberproducten, terwijl kamertemperatuursiliconenrubber voornamelijk wordt gebruikt als lijm, gietmateriaal of mal. Hittegevulkaniseerd siliconenrubber is het meest gebruikte type en wordt verder onderverdeeld in methylsiliconenrubber (MQ), methylvinylsiliconenrubber (VMQ, het meest gebruikte type met het grootste productassortiment) en methylvinylfenylsiliconenrubber (PVMQ) (dat bestand is tegen lage temperaturen en straling). Andere typen zijn nitrilsiliconenrubber en fluorsiliconenrubber.
Wat is rubber?
Rubber, waaronder natuurrubber en diverse synthetische rubbersoorten (zoals NBR, EPDM, styreen-butadieenrubber, chloropreenrubber, enz.), bestaat voornamelijk uit koolstofketenstructuren. De elasticiteit is te danken aan de uitzettings- en krimpeigenschappen van de onvernette ketens. Rubber is een zeer elastisch polymeermateriaal dat bij kamertemperatuur grote vervormingen kan veroorzaken onder invloed van externe krachten en snel terugkeert naar zijn oorspronkelijke vorm nadat de externe kracht is weggenomen. Het wordt veel gebruikt in industriële producten zoals banden, afdichtingen, transportbanden en kabels, en in de medische en elektronische sector.
Waarom is het belangrijk om het verschil te begrijpen tussen siliconenrubber en rubber?
De belangrijkste verschillen tussen siliconenrubber en conventioneel rubber liggen voornamelijk op vier belangrijke gebieden: samenstelling, hittebestendigheid, chemische stabiliteit en toepassingsgebieden. De ruggengraat van siliconenrubber bestaat uit silicium-zuurstofverbindingen en biedt superieure weerstand tegen hoge en lage temperaturen (-100 °C tot 350 °C) en milieuveiligheid. Conventioneel rubber, met zijn koolstof-koolstofruggengraat, biedt voordelen op het gebied van oliebestendigheid, flexibiliteit en kostenbeheersing. Inzicht in de verschillen tussen beide kan u helpen bij het kiezen van het meest geschikte materiaal voor uw project, wat het succes ervan garandeert.
Op basis van bovenstaande kenmerken kan siliconenrubber als volgt worden gecategoriseerd:
- Voorkeurstoepassingen voor siliconenrubber:
- Medisch: Prothetische hartkleppen, bij hoge temperatuur steriliseerbare instrumenten (hoge biocompatibiliteit).
- Contact met voedsel: fopspenen, bakvormen (FDA-gecertificeerd voor voedselveiligheid).
- Extreme omgevingen: afdichtingen van ruimtevaartuigen, bougiekabels van auto's (zijn bestand tegen extreme temperatuurschommelingen).
- Voordelen van General Rubber:
- Industriële afdichtingen: Oliekeerringen voor chemische apparatuur, brandstofleidingen (uitstekende oliebestendigheid).
- Dagelijks gebruik: Banden, schokdempers (gebalanceerde hoge elasticiteit en slijtvastheid).
- Toepassingen met een hoge kosten: algemene afdichtingen, industriële slangen (30%-50% lagere prijs).
Wat maakt het uit of siliconenrubber of rubber het beste is?
Wanneer kiest u voor siliconenrubber?
Extreme hoge/lage temperaturen: boven 100 °C of onder -30 °C. Siliconenrubber heeft een breed temperatuurbereik (-50 °C tot 200 °C), waardoor het bijzonder geschikt is voor omgevingen met hoge temperaturen. Medische katheters vereisen bijvoorbeeld hittebestendig siliconenrubber om stabiliteit tijdens sterilisatie te garanderen.
Voor direct menselijk contact of medische toepassingen (zoals katheters en afdrukmateriaal) dient siliconenrubber van medische kwaliteit te worden gekozen. Dit rubber moet gecertificeerd zijn volgens ISO 10993 en andere normen om steriliteit en biocompatibiliteit te garanderen. Voor voedingsmiddelen die niet-giftig en geurloos moeten zijn, wordt siliconenrubber aanbevolen.
Voor weerbestendigheid, langdurige blootstelling aan de buitenlucht, UV-bestendigheid, verouderingsbestendigheid , enz., wordt siliconenrubber aanbevolen.
Wanneer is rubber geschikt voor gebruik?
Elasticiteitsvereisten
Wanneer een materiaal een hoge elasticiteit nodig heeft om vervorming of demping op te vangen, zoals in banden en schokdempers.
Vereisten voor slijtvastheid
In omgevingen waar sprake is van veel wrijving of langdurig gebruik (zoals transportbanden, afdichtingen, transportbanden en contactpunten met hoge druk) kan de slijtvastheid van rubber slijtage en materiaalverlies beperken.
Vereisten voor chemische bestendigheid
Als de omgeving wordt blootgesteld aan olie, zuren, logen of hoge temperaturen (zoals in brandstofsystemen van auto's en chemische pijpleidingen), zijn materialen die zeer chemisch resistent zijn, zoals nitrilrubber en fluorrubber, geschikter.
Omgevingen met lage temperaturen
Voor omgevingen met een temperatuur lager dan -50 °C moet EPDM of siliconenrubber worden gebruikt om flexibiliteit bij lage temperaturen te garanderen.
Waar het siliconenrubbermateriaal wordt gebruikt?
1. Zegels:
Siliconenrubber heeft een uitstekende hitte- en corrosiebestendigheid en wordt veel gebruikt bij de productie van afdichtingen zoals rubberen pakkingen, afdichtringen en O-ringen.
Het behoudt zijn afdichtende eigenschappen in omgevingen met hoge temperaturen en is bestand tegen corrosie door verschillende chemicaliën.
2. Elektronica- en elektrotechnische industrie: Siliconenrubber wordt veel gebruikt in de elektronica- en elektrotechnische industrie, bijvoorbeeld als isolatie voor kabels en draden, als omhulsel voor elektronische componenten en als afdichtingsmiddel en pakking voor elektronische toepassingen.
3. Medische hulpmiddelen:
Siliconenrubber is hittebestendig en chemisch stabiel, veroorzaakt geen allergische reacties en is eenvoudig te reinigen en te steriliseren.
Daarom wordt het veel gebruikt in medische hulpmiddelen, zoals chirurgische instrumenten, katheters en kunstmatige organen.
4. Voedselverwerkende industrie: Siliconenrubber voldoet aan de hygiënenormen voor voedsel en kan direct in contact komen met voedsel. Het wordt veel gebruikt in voerbakken, afdichtingsringen en bakvormen.
5. Bouwtechniek: Siliconenrubber heeft een uitstekende weer- en verouderingsbestendigheid en wordt veel gebruikt in bouwprojecten voor afdichting, waterdichting, geluidsisolatie en buitentoepassingen.
6. Automobielindustrie: Siliconenrubber wordt veel gebruikt in de automobielindustrie, bijvoorbeeld in afdichtingen, buisverbindingen en veersystemen.
7. Baby- en kinderproducten: Omdat de eisen ten aanzien van veiligheid en niet-toxiciteit strenger zijn, wordt siliconenrubber ook veel gebruikt in de baby- en kinderproductenindustrie, bijvoorbeeld voor fopspenen, accessoires voor borstkolven, kommen en borden, en placemats.
Waar wordt het rubbermateriaal voor gebruikt?
Vervoer
Natuurrubber wordt voornamelijk gebruikt bij de productie van banden (ongeveer 70% van het natuurrubber wereldwijd wordt voor dit doel gebruikt). Het wordt ook veel gebruikt in auto-afdichtingen, schokdempers en andere componenten om trillingen en geluid tijdens het rijden te verminderen.
Industriële
Rubber wordt gebruikt in afdichtingen, transportbanden en schokdempers. Rubberen afdichtingen voorkomen bijvoorbeeld vloeistoflekkage, oliekeerringen, mechanische afdichtingen en antislipmatten. Schermen en voeringen van slijtvast rubber zijn geschikt voor mijnbouwapparatuur en hebben een levensduur die tot acht keer langer is dan die van gewone rubberproducten.
MEDISCHE
Medische rubberproducten, zoals handschoenen, katheters en stoppers, moeten voldoen aan strenge hygiënenormen en een goede biocompatibiliteit vertonen om schade aan patiënten te voorkomen.
Dagelijks leven
Rubberproducten worden gebruikt in schoenzolen, regenkleding, speelgoed en andere toepassingen en zorgen voor slijtvastheid en veiligheid.
Hoe kies je siliconenrubber of rubber?
De keuze tussen siliconenrubber en rubber moet worden bepaald op basis van de specifieke vereisten van de toepassing op het gebied van temperatuurbestendigheid, chemische stabiliteit en mechanische sterkte.
Hittebestendigheid
Siliconenrubber heeft een breder temperatuurbereik. Gewoon siliconenrubber is bestand tegen temperaturen van -60 °C tot 250 °C, terwijl hittebestendig siliconenrubber temperaturen van meer dan 300 °C gedurende korte perioden kan weerstaan. Rubber is over het algemeen stabiel tussen -30 °C en 100 °C en heeft de neiging om buiten dit bereik te verharden of te verweken.
Evalueer de toepassingstemperatuur en de omgevingsfactoren van het projectproduct: in extreme omgevingen heeft siliconenrubber de voorkeur.
Chemische stabiliteit
Siliconenrubber is bestand tegen de meeste zure en alkalische oplossingen, met uitzondering van sterke basen en fluorwaterstofzuur. Van alle rubbersoorten biedt fluorrubber een sterke corrosiebestendigheid, maar kan het nog steeds zwellen en breken in sterke zuren.
Mechanische sterkte en elasticiteit
Rubber biedt een hogere elasticiteit (een terugveringspercentage van meer dan 85%) en een uitstekende slijtvastheid, waardoor het geschikt is voor schokabsorptie en antisliptoepassingen. Siliconenrubber heeft een zwakke scheurweerstand en kan gemakkelijk permanent vervormd worden door scherpe voorwerpen. Verduidelijk de eisen voor mechanische sterkte en slijtvastheid: rubber heeft de voorkeur voor toepassingen met hoge slijtage.
Veroudering en onderhoud
Rubber is gevoelig voor uv-straling en moet bij buitengebruik elke twee jaar worden geïnspecteerd en vervangen. Normale oxidatie van siliconenrubber kan worden hersteld met tandpasta, maar vermijd wrijven met alcohol. Kosten en verwerking
Grondstoffen voor siliconenrubber van voedingskwaliteit zijn 3 tot 5 keer duurder dan natuurlijk rubber en vereisen speciale apparatuur voor het vormen. Rubber is eenvoudig te verwerken met behulp van traditionele vulkanisatietechnieken. Het is bovendien recyclebaar en milieuvriendelijk. Gezien de veiligheid en naleving van de regelgeving is siliconenrubber echter geschikter voor toepassingen in de voedings- of medische sector.
Ten slotte kunnen monsters uit de eerste productiereeks worden getest op thermische veroudering, treksterkte, druk- en terugvering en blootstelling aan chemicaliën om het materiaalselectieproces verder te verfijnen.
Kosten- en prijs/prestatieverhouding
De kosten en kosteneffectiviteit van siliconenrubber en rubber moeten worden bepaald op basis van het specifieke toepassingsscenario:
Kostenvergelijking
Siliconenrubber: De grondstofprijs is relatief hoog (ongeveer 30-60 yuan/kg), maar de benuttingsgraad van het materiaal is hoog en er ontstaat geen afval tijdens de verwerking.
Rubber: De grondstofkosten zijn relatief laag (ongeveer 10-30 yuan/kg), maar er kan 5-10% verlies optreden tijdens het mengen en handmatig bijsnijden en nabewerken zijn vereist.
De prijs is ongeveer 1.5 tot 2 keer zo hoog als die van rubber, maar de levensduur is lang (ongeveer vier keer zo lang) en het onderhoud is minimaal.
Kosteneffectiviteitsanalyse
Massaproductie: Rubberen mallen zijn beter geschikt voor toepassingen met lage kosten vanwege de lage kosten en snelle verwerking. Hierdoor zijn ze ideaal voor projecten met een groot volume en een lage kostprijs.
Massaproductie: Siliconenrubber kent lagere totale kosten vanwege de hoge mate van automatisering en lage arbeidskosten.
Producten met complexe structuren: Siliconenrubber biedt een hoge precisie en een productie zonder braam, waardoor het geschikt is voor precisieproductie. Voor rubber is het lastig om aan de hoge precisievereisten te voldoen.
Hittebestendigheid: De temperatuurbestendigheid van siliconenrubber (-60°C tot 250°C) is veel hoger dan die van rubber (-30°C tot 100°C), maar rubber is stabieler bij lage temperaturen.
Hoe produceer je siliconenrubberproducten versus rubberproducten?
Siliconenrubber is geschikt voor maatwerk in kleine series of voor producten met hoge eisen aan temperatuurbestendigheid, veiligheid en milieubescherming. Rubber is geschikt voor functionele producten in grote volumes.
Hoe controleer je de kwaliteit van siliconenrubberproducten?
- Inspectie en beoordeling van grondstoffen: Controleer de hardheid (Shore A), treksterkte en scheursterkte; controleer de certificering van de grondstoffen (FDA/LFGB);
- Vormproductie en -controle: Precisiecontrole van de mal om bramen en bramen te voorkomen;
- Massaproductietests en steekproefsgewijze inspecties om de stabiliteit van de batch te garanderen en defecten zoals kleurverschillen, bellen en ruw rubber te voorkomen.
Hoe controleer je de kwaliteit van rubberproducten?
Belangrijke aspecten van kwaliteitscontrole voor rubberproducten zijn onder meer grondstoffenbeheer, controle van het productieproces en het testen van het eindproduct.
Beheer van grondstoffen
De kwalificaties van leveranciers (bijv. ISO-certificering en leveringscapaciteit) moeten streng worden gescreend. Grondstoffen moeten worden getest op schadelijke stoffen en fysieke eigenschappen (bijv. treksterkte en elasticiteitsmodulus) om het gebruik van grondstoffen met een hoog gehalte aan onzuiverheden te voorkomen.
Controle van het productieproces
- Formulering en procesparameters: Controleer nauwkeurig de vulkanisatietemperatuur, -tijd en de volgorde van toevoeging van het compoundeermiddel om ongelijkmatige menging of onder-/overvulkanisatie te voorkomen. Zorg voor een stabiel vulkanisatieproces (vulkanisatietijd en -temperatuur) om aanbranden en problemen met het lossen van de mal tijdens de verwerking te voorkomen. Nauwkeurige vulstofverhoudingen zijn vereist om scheuren en veroudering te voorkomen.
- Optimaliseer het matrijsontwerp om problemen met het verwijderen van randen of maatafwijkingen te voorkomen.
- Onderhoud van apparatuur: Kalibreer regelmatig apparatuurparameters, zoals mengers en kalanders, om de operationele nauwkeurigheid te garanderen.
Testen van eindproducten
Concentreer u op het testen van prestatie-indicatoren zoals treksterkte, scheursterkte en hardheid om ervoor te zorgen dat het product voldoet aan de veiligheidsnormen (bijv. GB 4806.11-2023).
Hoe maak ik siliconenrubber en rubberproducten schoon?
Voor siliconenrubberproducten kiezen we over het algemeen voor warm water met een neutraal reinigingsmiddel of voor desinfectie met een hoge temperatuur. Reinigen met sterke zuren en alkaliën vermijden we.
Voor rubberproducten kiezen we er meestal voor om af te nemen met een vochtige doek of een zwak alkalisch reinigingsmiddel. Niet verhitten op hoge temperaturen om verharding/veroudering te voorkomen.
Meer veelgestelde vragen
Siliconenrubber is een synthetisch polymeermateriaal met een hoofdketen bestaande uit silicium-zuurstofbindingen. Het is extreem goed bestand tegen hoge en lage temperaturen, uv-straling en veroudering. Rubber (zoals natuurrubber of nitrilrubber) bestaat voornamelijk uit koolstofketens en heeft een sterkere elasticiteit, maar heeft duidelijke nadelen wat betreft hoge temperaturen, licht, chemische corrosie, enz.
De op maat gemaakte siliconenproducten van ZSR zijn zeer goed bestand tegen veroudering en hoge en lage temperaturen, waardoor veilig gebruik gegarandeerd is.
Rubber (zoals fluorrubber en nitrilrubber) presteert beter op het gebied van oliebestendigheid, slijtvastheid, sterke hechting, enz. en is goedkoper. Hierdoor is het geschikt voor apparatuur in de productie van bijvoorbeeld afdichtingen en O-ringen in auto's. Siliconenrubber is daarentegen geschikter voor situaties met hoge veiligheidseisen, zoals in de voedingsmiddelen-, medische en babyverzorgingssector.
Hoewel sommige toepassingen vervangen kunnen worden (zoals hogetemperatuurbestendigheid), heeft rubber nog steeds bepaalde voordelen op het gebied van oliebestendigheid, treksterkte en structurele drukbelasting. Of het vervangen kan worden, vereist een uitgebreide beoordeling op basis van het specifieke gebruiksscenario.
Siliconenrubber van medische of voedingskwaliteit is een niet-giftig en milieuvriendelijk materiaal dat geen schadelijke stoffen zoals BPA en ftalaten bevat. Het kan niet volledig worden gerecycled en hergebruikt, maar kan wel als inert vast afval worden behandeld. Rubber kan worden gerecycled, maar er is een probleem met vervuiling door verbranding.
Natuurrubber is gevoelig voor degradatie door uv-straling, ozon en oxidatie. Het is raadzaam om een beschermende coating aan te brengen en het materiaal in een afgesloten verpakking, beschermd tegen licht, te bewaren. Additieven of gemodificeerde rubbers (zoals EPDM) worden in de industrie vaak gebruikt om veroudering te vertragen.
Rubber is duurzamer bij hoge temperaturen, UV-straling en chemische corrosie. Daarentegen is rubber beter bestand tegen fysieke impact en olie.
Siliconenrubber van medische kwaliteit is vriendelijker voor de huid en brengt geen allergische reacties met zich mee.
Ja, bijvoorbeeld een structuur met een “siliconen-gecoate rubberen kern” om een dubbele functionaliteit te bereiken.
Noch gewone siliconen, noch rubber zijn biologisch afbreekbaar. Siliconenrubber is echter stabieler en geeft minder schadelijke stoffen af.
TPU/rubber is beter bedrukbaar, terwijl siliconenrubber een oppervlaktebehandeling vereist.
Samenvatting
Bij siliconenrubber en rubber gaat het niet om welke beter is. De materiaalkeuze hangt af van de toepassingseisen, het budget, de omgevingsomstandigheden, het veiligheidsniveau en de fysieke eigenschappen.
Rubber: Rubber is geschikter voor industriële, oliebestendige, drukbestendige en structureel functionele toepassingen, en voor kosteneffectieve en duurzame producten, omdat het de kosten en slijtvastheid optimaliseert.
Siliconenrubber: Bestand tegen extreme omgevingen, niet-giftig, milieuvriendelijk en veilig. Geschikt voor hoge temperaturen, medische toepassingen, kindvriendelijke toepassingen en esthetische toepassingen en toepassingen buitenshuis.
“Siliconenrubber is de voorkeurskeuze voor extreme omstandigheden en voedsel-/medische veiligheid. Rubber is de voorkeurskeuze vanwege de kosteneffectiviteit en de voordelen van recycling. Als beide vereist zijn, kan een strategie voor materiaalcombinaties worden toegepast om de concurrentiepositie van het product te versterken.” Als u een project heeft waarbij materiaalselectie nodig is, neem dan contact op met ZSR voor professioneel advies om uw projectdoelen zo snel mogelijk te bereiken.
Verder lezen
Voor afdichtingstoepassingen is ons groepsbedrijf ook gespecialiseerd in industriële siliconen O-ringen en aanverwante componenten.
Technisch gerelateerd
Over auteur: ZSR Internationale Groep
ZSR International Group (Hong Kong) Co., Limited is een totaalleverancier van gegoten siliconenproducten en biedt oplossingen voor het gieten van siliconenproducten in de consumentenproductensector. Wij bieden OEM-services, van het ontwerp van siliconenproducten tot de contractproductie ervan. We beschikken over de mogelijkheden voor het vervaardigen van siliconenmatrijzen op maat, gegoten siliconenproducten van vloeibaar siliconenrubber ( LSR ), gegoten siliconenproducten van massief siliconen en gegoten siliconenproducten in meerdere kleuren. We kunnen ook siliconenproducten op maat gieten, LSR-producten op maat gieten en siliconenproducten in meerdere kleuren gieten met behulp van druppelinjectie ( co-injectie ).
