Slijtvast

Uit Agrofoodwiki

Ga naar: navigatie, zoeken

In veel toepassingen in de voedselverwerkende industrie is krasbestendigheid een belangrijk onderwerp om de hygiënische eigenschappen en reinigbaarheid te handhaven. Een aantal veelgebruikte materialen voor transportbanden zijn polyurethanen, PVC, PP en PE. Buiten goede slijtvaste eigenschappen zijn polyurthanen ook goed bestand tegen snijden en impact. Thermoplastische urethanen zijn daarom een populaire keuze voor transport banden, waarbij de polyether vaak boven de polyester wordt verkozen door hun bestendigheid tegen hydrolyse en andere chemische en thermische inwerking. PVC is een ander populair polymeer waar de snij bestendigheid van kan worden verhoogd door het met vezels te versterken. Een commercieel voorbeeld hiervan is Starweave van Dunlop.

Inhoud


Omschrijving

Terwijl de eisen voor krasbestendigheid toenemen zijn er ook trends die de relatief dure krasbestendige harsen vervangen door polymeren die minder resistent zijn tegen krassen. Hieraan worden dan veelal additieven toegevoegd die de krasbestendigheid weer verhogen. Toch is de voedingsmiddelen industrie voorzichtig met het gebruik van deze additieven aangezien ze naar het oppervlak kunnen migreren en vluchtige organische componenten (VOC) bevatten die kunnen vrijkomen. De chemische industrie heeft hier op ingespeeld door slijtvaste additieven te ontwikkelen die beter presteren, niet migreren en niet vrijkomen. Een aantal bedrijven die hier mee bezig zijn: Ciba, Dow Corning, Evonik en AXEL

Een andere methode om de krasbestendigheid te verhogen is het toevoegen van vulstoffen. Deze anorganische deeltjes als silica of klei zorgen voor verbeterde eigenschappen aan het oppervlak.

Omdat organisch materiaal relatief krasgevoelig is zal het moeten worden gemodificeerd om aan de eisen te voldoen. Door het toevoegen van additieven aan het bulk materiaal kunnen de eigenschappen worden verbeterd, echter heeft dit vaak weer een negatief effect op de flexibiliteit en brosheid van het bulk materiaal. Daarom is het coaten van het oppervlak een goede optie om de oppervlakte eigenschappen aan te passen. Een voorbeeld waar dit veel wordt gedaan is de optische industrie. Lenzen worden vaak gecoat met CR39, een thermohardende hars van allyldiglycolcarbonaat, dat een veel grotere hardheid heeft dan het thermoplastische materiaal, zoals PMMA of PC, van de lenzen zelf. Andere krasbestendige coatings zijn gebaseerd op het gebruik van hardere polymeren als siloxanen of keramische coatings. Voor het aanbrengen van een coating met andere eigenschappen als het bulk materiaal is de hechting een kritische factor.

Diamond-like-carbon Een coating met extreem grote hardheid en slijtvaste eigenschappen is Diamond-like-carbon (DLC). Deze coating geeft de eigenschappen van diamant, zoals slijtvast en chemisch bestendig en kan aangebracht worden op metaal, keramiek en plastics. DLC coatings hebben het voordeel dat de mechanische eigenschappen goed gecontroleerd kunnen worden door het depositie proces. De eigenschappen worden voornamelijk bepaald door de chemische bindingen tussen koolstof. Hierdoor komen de eigenschappen meer overeen met het zachte grafiet of het harde diamant. De mechanische eigenschappen kunnen worden aangepast aan de eigenschappen noodzakelijk voor het product door de proces condities juist te kiezen. Het aanbrengen van deze coating gebeurt in het algemeen door plasma enhanced chemical vapour deposition (PECVD)[1].

Sol-gel coatings Deze coating bestaat uit anorganische oxides of organische gemodificeerde oxides, zoals siloxanen of metaaloxides. Met dit sol-gel proces kunnen organisch-anorganische hybride materialen worden gemaakt, zoals amorf glas en kristallijn keramiek. De combinatie van organische polymere componenten met anorganische componenten zorgt voor enerzijds taaiheid en elasticiteit en anderzijds hardheid en chemische resistentie. Deze coatings worden aangebracht om de krasbestendigheid te vergroten van polycarbonaat en andere polymeren. De meeste sol-gels worden natchemisch aangebracht een uitgestookt bij een temperatuur variërend van 100°C tot 260°C. Voor applicatie op polymeren moet de glasovergang temperatuur dus hoger zijn dan de uitstook temperatuur van de coating. Daarom is deze coating niet geschikt voor PVC (Tg = 87 °C) en PE (Tg = -120°C). Er zijn alternatieven beschikbaar en in onderzoek zoals het gebruik van andere componenten en uithard processen, zoals UV, om de toepasbaarheid te vergroten.

Polyurethaan coatings De urethaan coating chemie kan in drie types onderverdeeld worden:

  1. polyurethaan coatings
  2. polyurea coatings
  3. hybride polyurethaan/polyurea coatings

Pigmenten, vulstoffen, oplosmiddelen en/of additieven kan in ieder type worden ingemengd.

De keuze tussen de verschillende type urethanen is afhankelijk van verschillende parameters. De “gewone” polyurethaan coating (1) is het beste compromis tussen kosten en kwaliteit, maar is gelimiteerd in de eigenschappen. Door meer dan 5% vocht in de ondergrond kunnen er blaren ontstaan op de coating. De vochtigheid tijdens applicatie van de omgeving en het substraat is daarom de limiterende factor voor deze polyurethaan. De hybride systemen (3) kunnen al bij een bredere range aan condities worden aangebracht, echter blijven, door de aanwezigheid van katalysatoren, de hybride systemen meer gevoelig voor vocht dan pure polyurea systemen. Polyurea (2) kan worden toegepast bij extreme condities. De ondergrond kan hierbij vrijwel volledig verzadigd zijn met vocht, polyurea zal geen blaren vormen. Zelfs bij lage temperaturen (-20°C) zal polyurea nog steeds uitharden. Deze coating combineert hoge flexibiliteit met hardheid en is de meest geschikte coating als de volgende eisen worden gesteld:

Keramische coatings Om slijtage tegen te gaan bij machine onderdeling met een hoge wrijving, bijvoorbeeld in pompen, worden keramische coatings veel gebruikt. Hoewel keramische coatings over lage interne cohesie beschikken en dus relatief bros zijn bieden keramische coating, zoals plasma sprayed chroomoxide, de hoogste hardheid van alle thermische gesprayed coatings gecombineerd met chemische inertheid. Wanneer deze coatings goed geseald zijn bieden ze uitstekende bescherming tegen corrosieve vloeistoffen en chemische omgevingen. De chroomoxide coatings kunnen voorzien worden van siliconedioxide die de brosse eigenschap van de keramische coating vermindert en het opbreken van de coating verhindert. Het sputteren van keramische coatings op plastics zou mogelijk moeten zijn aangezien dit bij een lage temperatuur gebeurt [2].

Siliconen Silicone coatings zijn niet krasbestendig maar door het toevoegen van additieven kan de flexibiliteit en hardheid van een silicone coating aangepast worden. Het voordeel van siliconen is de hoge temperatuur bestendigheid en goed reinigbare oppervlak door de water afstotendheid en anti hechtende eigenschappen. Daarbij zijn veel siliconen foodgrade en worden dus gebruikt in keukenattributen. Die thermische stabiliteit wordt veroorzaakt door de Si-O en Si-CH3 bindingen die erg stabiel zijn. Echter zijn deze verbindingen deels ionisch (50%) waardoor ze wel weer makkelijk afbreken onder invloed van sterke zuren en logen bij kamer temperatuur. Voor extreme reinigingsprocedures zijn deze materialen dan ook minder geschikt. Door de flexibiliteit van siliconen zijn ze redelijk goed bestent tegen krassen en beschadigingen door het meeveren en gedeeltelijk “zelf herstellend”vermogen van siliconen.

Bronnen

  1. http://openlearn.open.ac.uk/mod/resource
  2. plasma coatings ltd
Persoonlijke instellingen
Naamruimten
Varianten
Handelingen
Navigatie
Ondersteund door
Hulpmiddelen