Tre samverkande system avgör en valsbeläggning En valsbeläggnings egenskaper bestäms av tre system som samverkar. Det första är kombinationen av polymer, fyllmedel och mjukgörare, som styr hårdhet, styvhet och kemisk beständighet. Det andra är vulksystemet (svavel eller peroxid), som avgör tvärbindningstypen och därmed värmebeständighet, compression set och åldringsegenskaper. Det tredje är processfönstret (scorch, dispersion, reometri), som avgör om receptet över huvud taget går att tillverka utan förvulkning eller porositet, vilket är avgörande för tjocka beläggningar.

Recepturkomponenter Kimrök (N-serien enligt ASTM D1765) doseras 30–80 phr. Finare typer ger mer förstärkning och bättre nötningsbeständighet men också mer hysteres: N220 har högre hysteres än N330, och de två typerna ska inte klumpas ihop. N550 och N660 ger lägre värmeutveckling och något sämre nötning. Valsrecepts kärnavvägning står mellan hysteresvärme vid dynamisk nyplastning och nötningsbeständighet, och valsrecept väljer ofta N550/N660 trots den sämre nötningen. Hysteresen stiger märkbart när kimrökens yta (N2SA) överstiger cirka 100 m²/g.

Vid silika kombinerad med silan (TESPT/Si69) krävs kemisk koppling, annars blir hysteresen hög. Dumptemperaturen bör ligga på 135–155 °C för att silaniseringen ska ske utan att polymeren bryts ned. Den exakta doseringsregeln, om silanet ska anges som fast phr-tal eller som andel av silikamängden, är oklar och saknar en fastställd standard.

Mjukgörare doseras normalt 10–20 phr, i mjuka recept upp till 30–50 phr. Typen väljs efter polaritetsmatchning: paraffinisk mjukgörare till EPDM/IIR, naftenisk eller estermjukgörare till NBR, aromatisk till NR/SBR. Fel typ leder till migrering och urlakning i drift, vilket i sin tur ger hårdnande och krympning.

Som åldringsskydd används 6PPD 0,5–1,5 phr som antiozonant och TMQ 1–3 phr mot värmeåldring (högst 0,5 phr i ljusa recept). Vax skyddar bara statiskt: i dynamiskt belastade valsar spricker vaxfilmen varje varv, så en kemisk antiozonant av PPD-typ krävs.

IPPD ger cirka 20–30 % bättre ozonskydd än 6PPD men missfärgar mer. PPD-ämnenas bruna ytfilm är själva skyddsmekanismen, inte ett fel. Detta gör PPD olämpliga i vita, ljusa eller livsmedelsklassade valsar. Icke-missfärgande alternativ finns (HALS-typ, tiometyl-difenylaminer) men är inte kvantitativt dokumenterade mot PPD när det gäller dynamiskt ozonskydd, så jämförelsen bör verifieras mot leverantörsdata. Ett flerskiktstrick används i ljusa produkter: ett barriärskikt hindrar antidegradanter i en mörk kärna från att vandra ut i den ljusa ytan.

6PPD-kinon, en omvandlingsprodukt i miljön, är akut giftigt för laxfiskar och driver regulatoriskt ersättningsarbete (USTMA/Flexsys, 2025); detta bör bevakas. TMQ:s egen missfärgningsstatus i ljusa recept är oklar och saknar fastställt svar.

Som aktivatorer används ZnO cirka 5 phr tillsammans med stearinsyra cirka 2 phr.

Valet av mjukgörare är en livslängdsvariabel. Esterplasticerare (DOP, DBP, DOA) urlakas av färgvehiklar och valstvättmedel, vilket leder till hårdnande och krympning. Polymera eller högpolära estrar samt flytande NBR, som kovulkas in i nätverket, ger betydligt bättre resistens mot extraktion. Inom REACH har DAE ersatts av TDAE och MES. För livsmedelskontakt är DOA FDA-listad (21 CFR 177.2600), medan DOTP och DINCH är lågmigrerande ftalatersättare.

Vulksystem Fyra vulksystem används. Konventionellt system (CV) doserar svavel 2,0–3,5 phr och accelerator 0,4–1,2 phr och ger polysulfidiska tvärbindningar; det ger bäst dynamik och utmattningsbeständighet men sämst värmebeständighet och är reversionsbenäget. Semi-EV doserar svavel 1,0–1,7 phr och accelerator 1,2–2,5 phr och ger en blandad tvärbindningstyp; det är kompromissen och är vanligt i NR. EV doserar svavel 0,4–0,8 phr och accelerator 2,0–5,0 phr och ger mono- och disulfidiska tvärbindningar; det ger bäst compression set och värmebeständighet men sämre utmattningsbeständighet. Peroxidsystem (med koagent TAC eller TAIC) ger direkta kol-kol-bindningar; det ger bäst värmebeständighet och compression set utan bloom, men sämre riv- och dynamikegenskaper.

Acceleratorerna delas in i familjer. Sulfenamider (CBS, TBBS, MBS) ger fördröjd verkan och är primärvalet; TBBS är scorchsäkrare än CBS. Tiazoler (MBT, MBTS) ger en flack platå och ett brett processfönster. Tiuramer (TMTD, TMTM) är ultrasnabba svaveldonatorer och är primärval för EPDM och IIR. Ditiokarbamater (ZDEC, ZDBC) är ultrasnabba med låg scorchsäkerhet och hör hemma i latexdomänen. Guanidiner (DPG) fungerar som sekundär booster och silan-aktivator. Ditiofosfater används i EPDM; om de är nitrosaminfria är inte fastställt. Primäracceleratorn doseras 0,5–1,5 phr och sekundäracceleratorn cirka 10–40 % av primärdosen. Retarder av typen CTP eller PVI förlänger scorchtiden och är central för stora eller tjocka artiklar.

Sekundäraminbaserade acceleratorer (TMTD, ZDEC, MBS) bildar nitrosaminer, som IARC klassar som troligen cancerframkallande. Säkra ersättare utan sekundär amin är TBzTD, ZBEC och TBSI. DPG:s egen status i detta avseende är oklar.

Svaveldonatorer som DTDM ger mono- och disulfidiska bindningar direkt, vilket ger reversionsmotstånd.

Peroxidvulkens fälla är ytan: radikalmekanismen inhiberas av syre, så öppen luftexponering ger en kladdig, underhärdad yta. Härdningen kräver därför form eller autoklav med ånga eller kväveatmosfär. Detta är direkt relevant vid val av härdmetod för PU- och peroxidsystem på valsar.

Specialsystem: CR vulkas med metalloxid (ZnO cirka 5 phr plus MgO cirka 4 phr), FKM vulkas med peroxid-, bisfenol- eller aminsystem, och IIR vulkas med hartsvulkning.

Efterhärdning (post-cure) skiljer sig per material. FKM efterhärdas i ugn vid 200–232 °C: peroxidkvaliteter når optimalt compression set efter 24 timmar vid 200 °C eller 8 timmar vid 232 °C. Merparten av vinsten nås tidigare, så 24 timmar är ett konservativt värde. Silikon efterhärdas 4 timmar vid 200 °C i en väl ventilerad ugn, vilket driver ut peroxidrester och acetofenon som annars ger cytotoxiska rester och bloom. Gjuten PU efterhärdas 80–100 °C i 16–24 timmar för MDI-baserade system, och 70–80 °C för TDI-baserade system för att undvika missfärgning. Efterhärdning förbättrar främst compression set.

När det gäller reversionsrisk är NR mest känsligt på grund av sin omättade huvudkedja. EPDM är strukturellt resistent men inte immun, och anti-reversionsmedel finns även för EPDM. SBR uppvisar snarare vad som kallas 'marching modulus'. En viktig nyans är att reversionsrisken styrs minst lika mycket av acceleratorsystemet, där ditiokarbamater ger en smal platå och sulfenamider eller semi-EV-system är säkrare, som av baspolymeren. Risken är alltså hanterbar via receptval, även i härdcykler på 24–48 timmar.

Recept och valsegenskaper Hårdheten stiger med mer fyllmedel och högre tvärbindningstäthet, men hårdhet är inte samma sak som nötningsbeständighet eller hysteres: partikelstorlek och partikelstruktur styr dessa delvis oberoende av varandra. Compression set, det vill säga flata punkter (flat spots) som uppstår efter stillestånd i nyp, förbättras av EV- eller peroxidsystem i kombination med efterhärdning. För NBR styr ACN-halten balansen mellan oljebeständighet och köldflexibilitet. Värmeuppbyggnad testas med ASTM D623 (Goodrich-flexometer).

Processteknik Internmixer (Banbury) blandar en sats på 5–8 minuter, mot 25–40 minuter på valsverk. Vulkkemikalierna tillsätts i ett separat lågtempsteg (den så kallade produktiva blandningen) för att undvika scorch. Reometri enligt MDR (ISO 6502-3) ger ML, MH, ts2 och t90, där t90 är den praktiska härdtiden. Mooney-scorch t5 används som processäkerhetsmått.

Lagringstiden för blandat material är cirka 6 månader för masterbatch och cirka 1 månad för färdigblandat material med vulkkemi, vid +5 till +25 °C i mörker.

Vulkanisering av valsar: autoklav Som värmemedium dominerar ånga, eftersom trycket hindrar porbildning. Varmluft används också och har fördelen att den inte rostar stålkärnan, men vissa vulksystem kräver ånga. Hett vatten förekommer likaså. Vattenspray används som kylmetod, men är inte belagd som värmemetod.

Trycket 3–6, upp till 7, bar är väl belagt. Temperaturuppgiften 120–145 °C, som brukar attribueras till REMA, kunde inte verifieras oberoende specifikt för valsautoklaver: generella gummiautoklaver anges i litteraturen till 140–200 °C. En ofta angiven standardcykel på 170 °C och 6 bar är inte spårbart belagd och bör därför inte tas för given.

Uppgifterna om härdtider för tjocka beläggningar beskriver egentligen olika objekt och ska inte blandas ihop. För kärlinfodring (rubber lining) är 6–16 timmar vid cirka 60 psig och 130–140 °C väl underbyggt. Uppgiften "24–48 timmar" för en hel vals är däremot inte oberoende belagd: en riktad motsökning hittade inget stöd utöver två kommersiella webbplatser med likalydande text, så siffran bör presenteras som en leverantörs tumregel, inte som ett verifierat värde. Mekanismen bakom är dock solid: en massiv stålkärna fungerar som en värmesänka, vilket ger en väsentligt längre cykel och kräver en långsam temperaturramp. Detta bör kvantifieras per diameter och tjocklek, en fråga att ta upp med experten. Ett konkret lining-schema från Blair Rubber anger 2 timmar vid 135 °C som standard och 6 timmar för vakuumtjänst, med trestegskylning för hårdgummi på grund av sprickrisk.

Gummi leder värme dåligt (cirka 0,4 W/m·K), så kärnan av en tjock beläggning härdar långt efter ytan. Det kräver låg temperatur och en långsam ramp, i storleksordningen 1–5 °C per minut. Risken är dubbel: reversion och övermognad i ytskiktet samtidigt som centrum riskerar underhärdning, och båda riskerna betonas i litteraturen. Därför föredras reversionsresistenta system (semi-EV, EV, DTDM, peroxid) i tjocka beläggningar.

Porositetsrisken uppstår om fukt, luft eller flyktiga ämnen expanderar när trycket släpps innan tillräcklig härdgrad är uppnådd. Vakuumsäck i kombination med tryckautoklav används för att få gummit att flyta ut och fylla hålrum.

Restspänningar uppstår av härdkrympning och termisk expansion tillsammans. Gradvis nedkylning är obligatorisk för halvhårda, hårda och flerskiktsbeläggningar på grund av sprickrisken.

Processen styrs med termoelement placerade i den tjockaste sektionen, tryck- och temperaturramper med hålltider, samt SCADA-loggning (bland annat från Group Rhodes). Värdena T10, t90 och Tmax hämtas från reometerkurvan.

Ekvivalent härdtid, ett så kallat "cure integrator"-system, är industripraxis (till exempel från Eurotherm): en sensor i ett referensgummiblock ("dummy load") placerad i autoklavens kallaste zon låter regulatorn Arrhenius-integrera temperaturkurvan till "equivalent cure minutes" och avsluta cykeln vid ett ackumulerat tröskelvärde i stället för vid en fast klocktid. Grundregeln att +10 °C ungefär halverar härdtiden är en klassisk Arrhenius-tumregel, bekräftad bland annat i labbmaterial från TU Graz (140–170 °C). Faktorn beror dock på aktiveringsenergin och ligger i praktiken snarare i intervallet 1,8–2,5 gånger per 10 °C: det är en tumregel, inte en naturlag. Detta är dokumenterat för däck och autoklavgods generellt, medan tillämpningen specifikt på valsar är en extrapolering som bör verifieras.

Reometerns t90, uppmätt på en tunn provkropp, gäller inte rakt av för tjockt gods, och den principen är okontroversiell. Siffran "12 mm motsvarar cirka 2,3 gånger tc90" är däremot en forumheuristik (ett expertsvar på ResearchGate), inte en standard, och multiplikatorn beror på tjocklek, diffusivitet och formtemperatur, så den ska tas med försiktighet. Tumregler på "1–1,6 minuter extra per mm" cirkulerar också men saknar ett spårbart standardverk. Modern litteratur (Gough 2017, RCT) har ersatt dessa tumregler med FE-beräkning. Fyndet där är att låg presstemperatur, förvärmt gummi och snabb kylning ger jämnast genomhärdning.

Öppen, atmosfärisk ånghärdning används för objekt som är större än autoklaven rymmer: cirka 9–12 timmar vid lägre temperatur. Det är den minst önskvärda metoden och medför risk för ojämn härdning.

Rumstemperaturhärdning används vid fältreparationer: polyuretanurea härdar på cirka 48 timmar vid 15–50 °C, PU härdas i ugn vid 45–60 °C, och RTV-silikon är ett annat alternativ. Valmets lappningsprocedur för gummivalsar går ut på att fräsa ur en underskuren ficka, applicera tack cement och rågummi, och sedan använda en värmeplatta vid 160 °C i 6–12 timmar.