Aldring av gummimansjetter for veggbokser Thale Sofie Wester Plesser Seniorforsker SINTEF Byggforsk SINTEF Byggforsk 1 Veggboks med rørmansjett Veggboks Rørmansjett Påstrykningsmembran SINTEF Byggforsk 2 1
Har påstrykningsmembranen innvirkning på aldring av gummimansjettene? SINTEF Byggforsk 3 Materialkombinasjoner 7 gummimansjetter fra 7 leverandører: Eten-propen-dien gummi (EPDM) 3 varianter Styren-butadien gummi (SBR) 2 varianter Nitril-butadien gummi (NBR) 1 variant Olefin kopolymer 1 variant 1 påstrykningsmembran: Énkomponent Styren-butadien kopolymer og karbonat fyllstoff (f.eks. dolomitt) SINTEF Byggforsk 4 2
Forsøksoppsett Serie A: Mansjett + membran 3 temperaturer: 30, 60 og 70 ºC Tidsrom: 5,5 måneder Serie B: Mansjett 3 temperaturer: 30, 60 og 70 ºC Tidsrom: 5,5 måneder SINTEF Byggforsk 5 Gummi - sammensetninger Polymer, f.eks.: Styren-butadien ( SBR) Nitril-butadien ( NBR) Eten-propen-dien ( EPDM) Fyllstoffer, f.eks.: Carbon black Silika Talkum Karbonater (kalsiumkarbonat eller dolomitt) Stabilisatorer Antioksidanter Vulkaniseringssystemer Aktivatorer: ZnO/Stearinsyre Svovel Akseleratorer: svovelforbindelser Prosessoljer Mykgjørere Harpikser SINTEF Byggforsk 6 3
Aldringsprosesser i gummier Polymeren reagerer med oksygen Polymerkjedene brytes opp Antall kryssbindinger endres Mykgjørere forsvinner Fyllstoff forsvinner Viskoelastiske egenskaper Relaksering Kryp SINTEF Byggforsk 7 Hvordan oppdage aldring? Vi valgte disse metodene... Visuell inspeksjon av prøvene Sprekker o.l. Måling av hardhet ved inntrykning (Shore A) Ofte: Øket hardhet mindre fleksibel gummi Infrarødspektroskopi (FTIR ATR) Endringer i kjemisk sammensetning SINTEF Byggforsk 8 4
Shore A hardhet Visuell inspeksjon Prøve Gummi Serie A m. membran Observasjoner Serie B u. membran 1 EPDM Ingen endring Overflate: groper 4 EPDM Ingen endring Ingen endring 6 EPDM Ingen endring Overflate: groper 2 SBR Ingen endring Overflate: ru. Sprekker 1) 3 SBR Ingen endring Ingen endring. Sprekker 1) 5 Olefin kopolymer Mer opak Gulnet 7 NBR Ingen endring Hvit utfelling 1) Sprekkdannelse ved mekanisk belastning SINTEF Byggforsk 9 Hardhet Shore A Rørmansjetter av SBR ved 70º C 95 90 85 80 75 70 65 60 55 50 Prøve 2, Med mebran Prøve 2, Uten membran Prøve 3, Med membran Prøve 3, Uten membran 0 50 100 150 200 Døgn SINTEF Byggforsk 10 5
Absorbance Hardhet Shore A Prøve Gummi Shore A start Shore A, 185 døgn Serie A m. membran Serie B u. membran 1 EPDM 55 + 27 % + 20 % 4 EPDM 58 + 38 % + 18 % 6 EPDM 57 + 32 % + 32 % 2 SBR 52 + 44 % + 29 % 3 SBR 73 + 22 % + 17 % 5 Olefin kopolymer 57 + 14 % + 10 % 7 NBR 60 + 36 % + 22 % SINTEF Byggforsk 11 0,10 Prøve 1, ubehandlet Prøve 1, 5,5 måneder ved 70 C, med membran 0,09 Prøve 1, 5,5 måneder ved 70 C, uten membran 0,08 0,07 0,06 0,05 0,04 Infrarødt lys Detektor 0,03 0,02 0,01 FTIR ATR -0,00 3000 2000 Wavenumbers (cm-1) 1000 SINTEF Byggforsk 12 6
Absorbance Fra noen prøver forsvinner det noe...... Sinkstearat... Talkum 0,08 Prøve 6, uten membran, 70 C Prøve 6, med membran, 70 C 0,07 Prøve 6, ubehandlet 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0,00-0,01-0,02-0,03-0,04 1600 S S S 1400 T 1200 1000 Wavenumbers (cm-1) 800 S T SINTEF Byggforsk 13 Type Serie A m. membran Sinkstearat Serie B u. membran Serie A m. membran Talkum Serie B u. membran EPDM - - - Ingen endring SBR + + - Ingen endring Olefin kopolymer NBR Inneholder ikke sinkstearat Ingen endring + Ingen endring Inneholder ikke talkum Ingen endring SINTEF Byggforsk 14 7
909 Absorbance 964 697 Mansjett av styren-butadien gummi... m 0,07 *Prøve 2, uten membran *Prøve 2, med membran 0,06 *Prøve 2, ubehandlet n trans-1,4 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0,00 m m vinyl 1200 1000 800 Wavenumbers (cm-1) SINTEF Byggforsk 15 Vi ser på forholdet mellom styren og trans-1,4 enheter i styren-butadien gummien... m n Ubehandlet Uten membran Med membran Prøve 2 0,5 0,4 1,0 Prøve 3 0,6 0,7 1,9 Hva skjer? Det kommer til styrenenheter i kontakt med membranen. SINTEF Byggforsk 16 8
Absorbance EPDM gummi... 0,08 Prøve 6, uten membran, 70 C Prøve 6, med membran, 70 C 0,07 Prøve 6, ubehandlet 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0,00 trans-1,4-0,01-0,02-0,03-0,04 1600 1400 1200 1000 Wavenumbers (cm-1) 800 SINTEF Byggforsk 17 Oppsummering Gummimansjettene endres ved varmebehandling i nærvær av membran i fravær av membran Men... Hastigheten øker i nærvar av membran I nærvaær av membranen skjer det andre endringer enn når det ikke er membran til stede Derfor er det viktig å se på systemer, ikke bare på enkeltkomponenter SINTEF Byggforsk 18 9
Takk for oppmerksomheten SINTEF Byggforsk 19 10