Co powoduje starzenie się gumowego pierścienia uszczelniającego?

Starzenie się uszczelek gumowych jest zwykle spowodowane siłami mechanicznymi, utlenianiem i utlenianiem ozonu. Ogólnie rzecz biorąc, starzenie powoduje, że uszczelki gumowe stają się kruche, przyspieszają rozprzestrzenianie się pęknięć zmęczeniowych, zmniejszają energię krytycznego pękania i skracają ich żywotność. Przyczyny starzenia się gumowych pierścieni uszczelniających są analizowane z następujących punktów:

1. Reakcja pękania mechanicznego zachodzi pod działaniem siły mechanicznej

Ze względu na lepkość polimeru proces relaksacji gumy w cyklu odkształcenia nie został zakończony, a naprężenie szczątkowe uszczelki gumowej nadal wzrasta w następnym cyklu odkształcenia. Gdy gradient naprężeń jest duży, prowadzi to do bezpośredniego pęknięcia kauczuku w łańcuchu molekularnym kauczuku i powstania wolnych rodników prowadzących do łańcuchowej reakcji utleniania i starzenia kauczuku pod działaniem tlenu.

2. Naprężenie mechaniczne osłabia siłę stanu walencyjnego atomów w łańcuchu molekularnym gumy, zmniejszając w ten sposób energię aktywacji reakcji utleniania. Spadek energii aktywacji utleniania ułatwia i przyspiesza utleniające pękanie łańcuchów gumowych.

3. Ciepło wewnętrzne gumowego pierścienia uszczelniającego przyspiesza reakcję utleniania. Gdy gumowy pierścień uszczelniający jest wielokrotnie odkształcany, powoduje tarcie wewnętrzne, generując w ten sposób wewnętrzne ciepło gumy i dalej przyspieszając łańcuchową reakcję utleniania i starzenie się gumy.

4. Pęknięcie ozonu następuje podczas procesu starzenia polegającego na okresowym odkształcaniu uszczelek gumowych, zwłaszcza w wysokich temperaturach.

Dlatego starzenie zmęczeniowe uszczelek gumowych jest w rzeczywistości wynikiem działania siły mechanicznej, temperatury, tlenu, ozonu i innych czynników. Producenci wyrobów gumowych w projektowaniu produkcji uszczelek gumowych, konieczne jest poprawienie ich działania przeciwstarzeniowego.