Rubber extrusie

Wat is rubber extrusie?

Bij rubber extrusie wordt ongevulkaniseerde rubbercompound onder druk door een vormgevende matrijs geperst. Die matrijs, ook wel spuitmond of extrusie-doorn genoemd, bepaalt de dwarsdoorsnede van het eindproduct. Het materiaal wordt via een verwarmde extruder gevoerd, waarbij een roterende schroef het rubber plastificeert, mengt en continu naar de uitgang transporteert. Het resultaat is een doorlopend profiel met een uniforme, nauwkeurig gedefinieerde geometrie.

Na de extrusie volgt vulkanisatie: het extrudaat doorloopt een verhittingsprocedure waarbij de rubberketens elastisch verbonden worden, waardoor het materiaal zijn definitieve mechanische en thermische eigenschappen verkrijgt. Dit uithardingsproces vindt plaats in een continue warmtetunnel, een autoclaaf of via stoom.

Het geëxtrudeerde profiel wordt vervolgens op maat afgesneden, gecoild of direct als eindproduct verpakt. Doordat de doorsnede over de volledige lengte identiek blijft, is de techniek uitermate geschikt voor de serieproductie van flexibele, elastische componenten met strakke maattoleranties.

Verwarmingstechniek in het rubber extrusieproces

Temperatuurbeheersing is een van de meest kritische factoren bij rubber extrusie. De rubbercompound moet in de cilinder voldoende worden opgewarmd om plastisch te worden, maar mag niet te vroeg beginnen met vulkaniseren. Te hoge temperaturen in de cilinder leiden tot voortijdige uitharding (scorch), te lage temperaturen resulteren in een inhomogeen extrudaat met oppervlakkige defecten.

In de praktijk wordt de temperatuur per cilinderzone apart geregeld met bandelementen: micaniet uitvoeringen tot 350°C of keramische bandelementen tot 550°C. Thermokoppels meten de temperatuur per zone, en druksensoren bewaken de smeltdruk voor de matrijs. Die combinatie van verwarming en meting zorgt ervoor dat het rubber met de juiste viscositeit en temperatuur de matrijs bereikt.

Voordelen van rubber extruderen

Rubber extruderen biedt ten opzichte van alternatieve vormmethoden zoals gieten of persen een aantal belangrijke voordelen. Het continu karakter van het proces maakt hoge productiesnelheden mogelijk zonder complexe gereedschapswissels, wat de stuksprijs bij hogere volumes sterk reduceert. De gecontroleerde druk- en temperatuuromstandigheden in de extruder zorgen voor een homogeen en herhaalbaar eindproduct met constante profielkwaliteit.

Vrijwel alle gangbare rubbersoorten zijn geschikt voor extrusie, en door de matrijs aan te passen zijn zowel eenvoudige als complexe profielen, holle doorsneden en coëxtrusie van meerdere materialen realiseerbaar. Het continue proces kent bovendien nauwelijks materiaalverspilling in vergelijking met snij- of freesmethoden.

Wat wordt er gemaakt met rubber extrusie?

De toepassingen van rubber extrusie zijn breed en lopen uiteen over tientallen industriële sectoren. Het extrusieproces leent zich voor elk product waarbij een gelijkblijvende dwarsdoorsnede over een bepaalde lengte vereist is. Hieronder lichten we een aantal van de meest voorkomende productcategorieën toe.

Afdichtingsprofielen

Afdichtingsprofielen zijn veruit de meest geproduceerde categorie binnen de rubber extrusie. Denk aan portier afdichtingen voor auto's en treinen, kozijn afdichtingen voor ramen en deuren, en industriële deurdorpels voor cleanrooms of koelcellen.

Het extrusieproces maakt het mogelijk om holle profielen, lipprofielen en D-vormige doorsneden te produceren die bij indrukken een lucht- of waterdichte afsluiting vormen. De geometrie wordt in de matrijs nauwkeurig bepaald en blijft over de volledige extrusie lengte stabiel, wat essentieel is voor betrouwbare afdichting.

Rubberslangen

Rubberslangen voor vloeistof- en gastransport worden eveneens via extrusie vervaardigd. Een binnenste rubber buis wordt geëxtrudeerd, eventueel omvlochten met textiel- of staalversterking, en daarna voorzien van een buitenmantel van een tweede rubberlaag.

Zo ontstaan drukbestendige, flexibele slangen die bestand zijn tegen oliën, koelmiddelen, lucht en chemicaliën. De wanddikte, de binnendiameter en de materiaalkeuze worden precies afgestemd op de bedrijfscondities van de eind applicatie.

Rubber kabelmantels en isolatie

In de kabelindustrie is extrusie de standaardmethode om geleidende aders te omhullen met een elektrisch isolerende rubberlaag. Siliconen rubber, EPDM of EPR worden continu over de geleider geëxtrudeerd, waarna vulkanisatie de definitieve isolatie-eigenschappen vastlegt.

Het resultaat zijn kabels die bestand zijn tegen hoge temperaturen, vocht en chemische aantasting. Ook beschermende buitenmantels voor flexibele leidingen worden via dit principe aangebracht.

Rubber transportbanden

Rubberen transportbanden worden geproduceerd door meerdere lagen rubber en textiel of staalkoord gezamenlijk te extruderen en samen te lamineren. De bovenste slijtlaag, de tussensteunen en de onderste loopvlaklaag worden elk afzonderlijk of gecombineerd geëxtrudeerd en daarna als pakket gevulkaniseerd.

Op deze manier zijn banden met precies de juiste hardheid, grip en belastbaarheid te realiseren voor toepassingen in de voedingsmiddelen-, mijnbouw- of logistieke sector.

Schuimrubberen strips

Schuimrubberen profielen en strips zijn een bijzondere variant waarbij een geëxpandeerde rubbercompound door de matrijs wordt geperst. Het schuimende middel in de compound zorgt tijdens de vulkanisatie voor een celstructuur die het materiaal soepeler, lichter en beter comprimeerbaar maakt dan massief rubber.

Schuimrubberen strips worden veelvuldig ingezet als trillingsdempende onderleggers, zachte afdichtingen of beschermende randprofielen in de bouw en machinebouw.

Meest gebruikte materialen voor rubber extrusie

De keuze van het type rubber is bepalend voor de prestaties van het eindproduct. Elk materiaal heeft een eigen chemische basis en daarmee een uniek profiel van eigenschappen op het gebied van temperatuurbestendigheid, chemische weerstand, hardheid en verouderingsgedrag. Hieronder een overzicht van de rubbersoorten die het vaakst worden ingezet bij extrusieprocessen.

EPDM: ethyleen-propyleen-dieen-monomeer

EPDM is een synthetisch rubber met een uitstekende weerstand tegen ultraviolette straling, ozon en weersomstandigheden. Het materiaal blijft over een breed temperatuurbereik (doorgaans van -50°C tot +150°C) elastisch en veroudert niet snel bij buitentoepassingen.

EPDM bindt slecht met vetten en minerale oliën, maar is juist een uitstekende keuze voor toepassingen waarbij waterbestendigheid en duurzaamheid in een buitenomgeving vereist zijn.

• Kozijn- en portier afdichtingen
• Dakrandprofielen en bouwkundige afdichtingen
• Tuinslangen en waterafvoer profielen
• Rubberen strips voor gevelbekleding
• Elektrische isolatie omhulsels voor buitenapparatuur

NBR: nitril-butadieen-rubber

NBR is het standaard materiaal voor toepassingen waarbij contact met aardoliederivaten, hydraulische oliën of brandstoffen onvermijdelijk is. De nitrilgroepen in de polymeerstructuur zorgen voor een hoge weerstand tegen zwelling bij blootstelling aan vetten, oliën en koolwaterstoffen.

De temperatuurklasse ligt gewoonlijk tussen -40°C en +120°C. NBR is minder geschikt voor buitentoepassingen omdat het relatief gevoelig is voor UV en ozon.

• Olie- en brandstofslangen
• Hydraulische afdichtingen en O-ringen
• Machineriemen in contact met smeermiddelen
• Handschoenen en beschermende industriële bekledingen

SBR: styreen-butadieen-rubber

SBR is een van de meest geproduceerde synthetische rubbers ter wereld en staat bekend om zijn goede slijtvastheid en mechanische sterkte bij relatief lage kostprijs. Het wordt vaak ingezet als goedkoper alternatief voor natuurrubber in toepassingen met hoge mechanische belasting.

SBR heeft echter beperkte weerstand tegen oliën en is niet geschikt voor buitentoepassingen zonder toevoeging van beschermende middelen.

• Transportbanden
• Loopvlakrubber en vloermatten
• Schoenzolen en sporttoestellen
• Industriële dichtingsprofielen voor binnentoepassingen

CR: chloropreen-rubber

Chloropreen-rubber, beter bekend als Neopreen, combineert een goede oliebestendigheid met een behoorlijke weerstand tegen weer, ozon en vlamverspreiding.

CR heeft een brede gebruikstemperatuur van -40°C tot +120°C en vertoont bij brand een relatief trage uitbreiding van de vlam. Dit maakt het geschikt voor toepassingen waarbij zowel chemische als brandtechnische eisen gesteld worden.

• Mijnbouw- en industriële transportbanden
• Duikpakken en natte beschermende kleding
• Afdichtingen voor industriële apparatuur
• Kabelmantels in maritieme omgevingen

TPE: thermoplastisch elastomeer

TPE is een bijzondere materiaalcategorie die de elastische eigenschappen van rubber combineert met de verwerkbaarheid van thermoplasten. Omdat TPE boven de verwerkingstemperatuur opnieuw vervormd kan worden, is er geen afzonderlijk vulkanisatieproces nodig en is het materiaal in principe recyclebaar.

TPE leent zich uitstekend voor extrusie bij hoge snelheden en is goed kleurbaar, wat het populair maakt in consumenten- en medische toepassingen.

• Flexibele profielen voor consumentenelektronica
• Medische slangen en infuussets
• Zachte handvatten en grepen
• Afdichtingen voor voedselcontact toepassingen

FKM: fluorkoolstof-rubber

FKM, ook bekend onder de merknaam Viton, is een hoogwaardig fluorelastomeer dat bestand is tegen vrijwel alle agressieve chemicaliën, oliën en hoge temperaturen tot 200°C en in piekbelasting zelfs hoger.

Het is het materiaal bij uitstek voor veeleisende proces toepassingen in de chemische industrie, luchtvaart en offshore. De hoge kosten van FKM worden ruimschoots gerechtvaardigd door de extreem lange levensduur in zwaar belaste omgevingen.

• Chemisch bestendige afdichtingsprofielen
• Slangen en O-ringen in de petrochemische industrie
• Verbrandingsmotor afdichtingen in de automobielindustrie
• Hoogtemperatuur kabelmantels

Het belang van de materiaalkeuze bij rubber extruderen

De keuze van het juiste type rubber is niet een technische bijzaak, maar vormt de basis voor het succes van het eindproduct. Een verkeerd gekozen materiaal leidt tot voortijdige slijtage, verlies van afdichtende eigenschappen of falen bij temperatuurextremen, met stilstand en hogere onderhoudskosten als gevolg. De materiaalkeuze wordt bepaald door een combinatie van factoren die samen het toepassingsprofiel beschrijven.

De bedrijfstemperatuur is een van de meest bepalende parameters. Elke rubbersoort heeft een eigen bruikbaar temperatuurbereik: terwijl siliconen rubber en FKM continu tot boven de 180°C functioneren, verliest SBR al bij 100°C zijn mechanische betrouwbaarheid. Daarboven speelt chemische blootstelling een cruciale rol. Oliën, brandstoffen, zuren, logen en solventen werken sterk wisselend in op de verschillende typen rubber, en het is essentieel om materiaal en medium zorgvuldig op elkaar af te stemmen.

Hardheid en drukvervorming bepalen hoe het profiel zich gedraagt onder mechanische belasting. Een te harde compound levert onvoldoende afdichting bij lage aandrukdruk, terwijl een te zachte samenstelling snel en permanent vervormt onder constante compressie. Ook de weerstand tegen ultraviolette straling en ozon is relevant voor buitentoepassingen: materialen als EPDM zijn hiervoor specifiek geoptimaliseerd.

Tot slot spelen certificeringseisen een rol: voor voedselcontact, medische toepassingen of brandvertragende omgevingen gelden specifieke normeringen waaraan het type rubber moet voldoen.

Past rubber extruderen bij jouw gewenste product?

Rubber extrusie is een krachtig productieproces, maar niet voor elk product de optimale keuze. Het proces is het meest geschikt voor producten met een vaste geometrie over de volledige lengte. Controleer hieronder of jouw product aan de kenmerken voldoet waarbij extrusie de aangewezen methode is.

• Het product heeft over de hele lengte dezelfde doorsnede.
• Je hebt grote aantallen nodig tegen een lage prijs per stuk.
• Het product moet flexibel en elastisch zijn.
• Het materiaal moet bestand zijn tegen weer, temperatuur of chemicaliën.
• Het eindproduct wordt na productie op maat afgesneden.

Voldoet jouw product niet aan deze kenmerken, bijvoorbeeld omdat de doorsnede over de lengte varieert of om zeer kleine aantallen gaat, dan zijn alternatieve technieken als spuitgieten of snijden uit plaat doorgaans beter passend. Twijfel je welke methode voor jouw toepassing het meest geschikt is? Het verdient aanbeveling om dat vroegtijdig te toetsen met een specialist.

Rubber extruderen met Rokoma

Rokoma ondersteunt al meer dan 30 jaar de maakindustrie met hoogwaardige componenten voor verwarmingstechniek, meet- en regelapparatuur en grondstoftransport die essentieel zijn in het rubber extrusieproces. Van bandelementen voor cilinder verwarming tot thermokoppels voor nauwkeurige temperatuurregeling en druksensoren die de procesparameters bewaken.

Onze specialisten denken actief mee over je productieproces, van componenten selectie tot procesoptimalisatie, en staan direct bereikbaar voor technisch advies. Neem contact op via info@rokoma.com of bel +31 (0)40 226 5655 voor direct een specialist aan de lijn.