Wat is nitrilbutadieenrubber (NBR) en waar wordt dit materiaal toegepast?

Nitrilbutadieenrubber wordt afgekort met NBR en wordt ook wel kortweg nitrilrubber genoemd. Dit  is een elastomeer. NBR is een synthetisch polymeer dat men kan verkrijgen door copolymerisatie van acrylnitril en 1,3-butadieen. De volgorde van de acrylnitril- en butadieengroepen in de polymeerketen zijn ongeordend daarom noemt met het materiaal ook wel een “random” copolymeer.

Ontwikkeling van nitrilbutadieenrubber (NBR)
Nitrilrubber is ontwikkelt door het Duitse chemische bedrijf I.G. Farbenindustrie. Tussen de eerste en tweede wereldoorlog hebben onderzoekers van dit bedrijf nitrilrubber ontwikkelt. In eerste instantie noemde men het materiaal Buna N en later Perbunan. Het Duits octrooi werd in 1930 aangevraagd op dit materiaal. Het materiaal kwam in 1934 voor het eerst op de markt en in datzelfde jaar werd in de Verenigde Staten octrooi verleend op nitrilrubber. De naamvoering Buna N is ontstaan door een samentrekking van butadieen en natrium. De letter N staat voor de stof nitril.

Eigenschappen van nitrilbutadieenrubber (NBR)
Nitrilbutadieenrubber heeft een aantal gunstige materiaaleigenschappen. Zo is dit materiaal bestand tegen vetten, koolwaterstoffen, oliën en verdunde zuren. Verder heeft het materiaal een behoorlijke sterkte en elasticiteit. Een nadeel is dat nitrilbutadieenrubber niet goed bestand is tegen weersinvloeden. Ook is het materiaal niet bestand tegen sterke zuren. De maximale gebruikstemperatuur van het materiaal is ongeveer 110°C.

De mechanische eigenschappen van nitrilrubber kunnen verschillen omdat de samenstelling van het materiaal divers is. Als men bijvoorbeeld het gehalte aan acrylnitril gaat verhogen dan zullen de mechanische eigenschappen van NBR verbeteren. Gemiddeld is de hoeveelheid van acrylnitril ongeveer 34 procent maar dit percentage kan variëren van 18 tot circa 50 procent. Door meer acrylnitril toe te passen wordt de weerstand verhoogd tegen de werking van olie en brandstoffen.

Waarvoor wordt Nitrilbutadieenrubber gebruikt?
Nitrilbutadieenrubber wordt in verschillende producten toegepast. Een bekend voorbeeld hiervan zijn de hygiënische handschoenen die bijvoorbeeld in de medische sector worden gebruikt. Daarnaast wordt het materiaal toegepast in dichtingen en pakkingmateriaal zoals O-ringen. Verder worden bekledingen van kabels en leidingen ook wel van NBR gemaakt. 

Wat wordt in de mechanica bedoelt met buiging en flexuur?

Elk materiaal heeft eigenschappen. Deze eigenschappen maken een materiaal geschikt of juist ongeschikt voor een bepaalde toepassing. De flexuur of buiging is ook een eigenschap van een voorwerp of materiaal. Met buiging doelt men op de mate waarmee een materiaal vervormd of vervormbaar is in de richting die loodrecht staat op de lange as.

De vervorming van een materiaal of voorwerp is een gevolg van een kracht die wordt uitgeoefend. Buiging is een samengestelde vorm van belasting omdat aan de ene kant van het voorwerp trek optreed en aan de andere kant druk. Dit is afhankelijk van de richting waarin het voorwerp buigt. De ene kant van het voorwerp wordt iets langer doordat deze oprekt en de andere kant heeft te maken met druk omdat deze in elkaar wordt geperst.

Doorbuiging of deflectie
De mate waarin doorbuiging van een materiaal plaatsvindt wordt ook wel de mate van deflectie genoemd. Omdat materialen een bepaalde mate van elasticiteit hebben is doorbuiging niet per definitie schadelijk. Een balk die gemaakt is van staal kan in een beperkte mate doorbuigen omdat deze balk over elasticiteit beschikt. De elasticiteitsgrens moet echter niet worden overschreden omdat er dan plastische vervorming optreed. Dan is het materiaal zover doorgebogen dat het niet meer in de oorspronkelijke vorm terugkeert.

Metaalmoeheid
Door regelmatig op metaal een bepaalde druk of kracht uit te oefenen kan een metaal meerdere keren buigen. Hierdoor kan metaalmoeheid optreden. Door het voortdurend ineendrukken en oprekken van het metaal ontstaan kleine scheurtjes die er uiteindelijk voor kunnen zorgen dat de mechanische belastbaarheid van het metaal zo wordt verlaagd dat het materiaal knapt of uiteen getrokken wordt.

Wat is insnoering en wanneer ontstaat insnoering?

Insnoering is een situatie die kan ontstaan bij het vervormen van elastisch materiaal. Elastisch materiaal kan plastisch deformeren. Insnoering ontstaat wanneer elastisch materiaal zover wordt opgerekt dat het bijna breekt. In feite is insnoering het moment dat vlak voor de breuk ontstaat. Insnoering kan daardoor alleen ontstaan bij materiaal dat opgerekt kan worden. Bros materiaal kan niet insnoeren.

Hoe ontstaat insnoering?
Een taai materiaal kan men oprekken door een bepaalde kracht op het materiaal uit te oefenen. Hierdoor wordt het materiaal vervormt. Het materiaal zal eerst elastisch vervormen, dit houdt in dat het materiaal oprekt. Als er meer kracht op het materiaal wordt uitgeoefend dan zal het materiaal plastisch vervormen. Plastische vervorming ontstaat wanneer er meer kracht op het materiaal wordt uitgeoefend dan de vastgestelde treksterkte. Een plastische vervorming houdt in dat het materiaal blijvend van vorm is verandert en na het wegnemen van de kracht niet meer in de oorspronkelijke vorm zal terugkeren. Nadat de plastische vorming is ingetreden zal het materiaal gaan vloeien als de kracht op het materiaal aanwezig blijft. Vlak daarvoor vindt de insnoering plaats.

Insnoering ontstaat wanneer de vloeigrens zijn intrede doet.  De oppervlakte van het materiaal dat loodrecht ten opzichte van de kracht staat wordt kleiner. Vanaf dat moment wordt het materiaal dunner en is er minder kracht nodig om het materiaal nog verder op te rekken. Als de vloeigrens wordt overschreden zal het materiaal langer en dunner worden. Dit wordt ook wel vloeien genoemd. Als het vloeien niet wordt gestopt door het wegenemen van de belasting of kracht zal het materiaal ernstig verzwakken en uiteindelijk breken.

Insnoering en constructie
Een constructeur ontwerpt machines en constructies in de werktuigbouwkunde en metaaltechniek. Werknemers in deze functies hebben over het algemeen veel verstand van de eigenschappen van materialen. Deze informatie is van groot belang voor het ontwerpen van constructies, casco’s, frames en machines. Het materiaal waaruit deze objecten bestaan mag niet boven de vloeigrens belast worden omdat de gevolgen dan zeer ernstig kunnen zijn. Hoe hoger de vloeigrens van een metaal hoe taaier het materiaal is.

Constructeurs en engineers hebben veel kennis van de eigenschappen van metalen. Mochten ze echter meer informatie nodig hebben dan kunnen ze over het algemeen contact zoeken met een expert. Dit is meestal een metallurg. De metallurgie is gericht op het onderzoeken en beschrijven van de eigenschappen van metalen. Een metallurg weet daardoor de eigenschappen van metalen goed te benoemen zodat de constructeur hiermee rekening kan houden in zijn of haar ontwerpen.

Wat zijn constructieprincipes in de werktuigbouwkunde en waarom zijn constructieprincipes belangrijk?

Constructieprincipes zijn verbonden aan vakgebieden. Elk vakgebied heeft bepaalde basisprincipes waar constructies aan moeten voldoen om technisch en constructief stevig genoeg te zijn voor het doel waarvoor de constructie is ontworpen. Constructeurs houden met het ontwerp van constructies rekening met de constructieprincipes. Constructeurs die constructies ontwerpen voor de bouw hebben meestal te maken met andere constructieprincipes dan de werktuigbouwkunde. Dit heeft voor een deel te maken met het verschil in de materialen die worden gebruikt. Daarnaast hebben constructieprincipes ook te maken met de krachten die invloed uitoefenen op de constructie. Constructieprincipes vormen belangrijke wetenswaardigheden voor het ontwerp en het bouwen van constructies. Deze wetenswaardigheden zijn door de jaren heen geleerd.

Constructieprincipes in de werktuigbouwkunde
In de werktuigbouwkunde wordt veel gebruik gemaakt van verschillende metalen. En veel toegepast metaal is staal. Wanneer staal niet behandeld is tegen roesten kan een stalen constructie door corrosie op den duur verzwakken. Daarom moet aandacht worden besteed aan het beschermen van een constructie en de verschillende elementen van een constructie tegen corrosie.

Ook de vorm van een constructie is belangrijk. Binnen de werktuigbouwkunde worden verschillende methodes toegepast om staal harder te maken. Naast het thermisch harden worden ook andere methodes toegepast. Zo worden metalen bijvoorbeeld in een bepaalde vorm gebracht, hierdoor ontstaat profielstaal. Voorbeelden hiervan zijn H-balken en T-balken. Deze profielen geven een constructie stevigheid. Naast het gebruik van profielen moet men ook aandacht besteden aan het ontwerp van een constructie. In veel bruggen en andere constructies zijn driehoekverbindingen verwerkt. Een driehoek is een stabiele vorm en wordt daardoor als constructieprincipe gebruikt. Daarnaast kan men voor de toepassing van cilindrische vormen en bogen ook gebruik maken van constructieprincipes. Verschillende schrijvers hebben boeken geschreven over constructieprincipes en de toepassing daarvan in de werktuigbouwkunde en andere constructies. In technische opleidingen bijvoorbeeld op het gebied van werktuigbouwkunde en bouwkunde wordt aandacht besteed aan deze theorie.

Waarom zijn constructieprincipes belangrijk?
Door de eeuwen heen heeft de menselijke beschaving verschillende gebouwen en constructies bedacht en gemaakt. de materialen en technieken die daarvoor zijn gebruikt zijn zeer divers. Elk materiaal heeft specifieke eigenschappen die het materiaal geschikt of ongeschikt maken voor een bepaalde toepassing. Dit is ook zo met constructies en verbindingen. Door schade en schande is de mensheid op het gebied van constructies wijzer geworden. Het is onverstandig om deze lessen uit het verleden ter zijde te schuiven wanneer men een constructie ontwerpt. De kans bestaat dan op herhaling van fouten uit het verleden. Daarom moeten constructeurs, tekenaars en andere ontwerpers van constructies de informatie uit het verleden verwerken in nieuwe constructies. Hierdoor wordt de kwaliteit en veiligheid van constructies verbeterd. Daarnaast is het zo dat men ook spaarzamer met materiaal om kan gaan. Bepaalde holle constructies en holle profielen zijn net zo stevig of zelfs steviger dan massieve staven en massieve constructies. Constructieprincipes vormen een belangrijke bron van informatie die een constructeur veel tijd kan besparen. Hij of zij kan de ervaring van anderen gebruiken en daar een voordeel mee doen.

Wat is het verschil tussen gereedschappen en materialen?

De techniek is een belangrijke sector in het Nederlandse bedrijfsleven. Zonder de technische sector worden geen nieuwe machines, apparaten en producten ontwikkeld en gefabriceerd. Daarnaast kan zonder de technische sector niets worden gebouwd. De technische sector is heel breed. Er worden in deze sector oplossingen bedacht, ontwikkelt en uitgetekend. Daarnaast worden de ontworpen producten in uitvoerende techniek vervaardigd en geproduceerd. Dit kan op verschillende manieren gebeuren. In de techniek word gebruik gemaakt van gereedschappen en materialen. Hieronder zijn de begrippen gereedschap en materiaal nader omschreven.

Wat zijn materialen
Voor het vervaardigen van producten kan gebruik worden gemaakt van verschillende soorten materialen. Materialen hebben specifieke eigenschappen die er voor zorgen dat materiaal geschikt is voor bepaalde toepassingen. Hierbij wordt onder andere gekeken naar de elasticiteit en de sterkte van materialen. Ook de hardheid en de corrosiebestendigheid speelt een rol bij de keuze van materialen. Daarnaast zijn bepaalde materialen heel kostbaar. Goed en zilver zijn bijvoorbeeld goed bestand tegen corrosie en geleiden elektriciteit goed. Deze materialen zijn daardoor geschikt voor verschillende toepassingen. De prijs van deze edelmetalen zorgt er echter voor dat goud en zilver niet overal in de techniek worden toegepast. Vaak wordt gekeken naar goedkopere vervangers die wel zoveel mogelijk dezelfde eigenschappen hebben als de kostbare materialen. Doormiddel van legeringen kunnen de eigenschappen van metalen worden geoptimaliseerd. Een goed voorbeeld hiervan is roestvaststaal. Wanneer roestvaststaal aan zeer hoge kwaliteitseisen met betrekking tot corrosievastheid moet voldoen worden Duplex roestvaststaalsoorten gebruikt. Een legering kan de eigenschappen van verschillende metalen verbeteren. Voor het bevestigen en bewerken van materialen worden gereedschappen gebruikt. In de volgende alinea is informatie weergegeven over gereedschappen.

Wat zijn gereedschappen?
Gereedschap is een algemeen begrip voor verschillende hulpmiddelen waarmee materialen en werkstukken kunnen worden bewerkt en bevestigd. Met gereedschappen worden bewerkingen uitgevoerd door mensen maar ook door machines en dieren. Men spreekt van een instrument wanneer men het heeft over een zeer specialistisch gereedschap. De term werktuig wordt over het algemeen gebruikt voor grotere en zwaardere gereedschappen. De vervaardiging daarvan wordt ook wel de werktuigbouw genoemd. In de werktuigbouwkunde wordt aandacht besteed aan de manier waarop werktuigen ontworpen en vervaardigd kunnen worden. Hiervoor worden onder andere gereedschappen gebruikt.

De mens heeft door de eeuwen heen een grote diversiteit aan gereedschappen ontwikkelt voor diverse doeleinden. Gereedschappen waren in de steentijd eenvoudige krabbers, bijlen en hamers die van vuursteen werden vervaardigd. De bronstijd zorgde er voor dat het gieten van gereedschap in een bepaalde vorm mogelijk was. De komst van de ijzertijd was de eerste grote doorbraak. Door ijzer te gebruiken konden nog meer gereedschappen worden vervaardigd. IJzer is sterker dan brons en daarnaast ook nog smeedbaar.

Tot de toepassing van elektriciteit werden gereedschappen door de mensen zelf in beweging gebracht of werden dieren ingezet. Dit koste veel inspanning. Met de toepassing van elektriciteit kon de mens gereedschap elektrisch aandrijven waardoor de mens minder fysieke inspanning hoefde te leveren. Er ontstond een verschil tussen elektrisch gereedschap en niet-elektrisch gereedschap. Daarnaast zijn er tegenwoordig ook gereedschappen die op luchtdruk werken. Dit zijn pneumatische gereedschappen. Ook oliedruk word toegepast bij gereedschappen. Dit worden ook wel hydraulische gereedschappen genoemd. Gereedschap kan op verschillende manieren worden ingedeeld. Meestal word de indeling van gereedschap gedaan op basis van de toepassing van gereedschap of de sector waar het gereedschap wordt gebruikt. Voorbeelden hiervan zijn meetgereedschappen, tuingereedschappen en schildersgereedschappen. Daarnaast kan gereedschap, zoals eerder genoemd, worden ingedeeld op basis van aandrijving. Gereedschap dat doormiddel van fysieke kracht van de mens met de hand in beweging word gebracht word ook wel handgereedschap genoemd. Handgereedschappen behoren tot de eenvoudigste gereedschappen. Er zijn zeer veel verschillende handgereedschappen door de mens ontwikkeld.

Wat is het verschil tussen materialen en gereedschappen?
Gereedschap word gebruikt om materialen te bewerken of te bevestigingen. Een gereedschap word na het montageproces weer verder gebruikt om andere werkstukken te maken. Een gereedschap word dus niet in het werkstuk zelf verwerkt. Materiaal daarentegen word wel in een werkstuk verwerkt. Materialen worden verbruikt en dienen daarom voortdurend te worden aangevoerd wanneer meerdere werkstukken moeten worden gemaakt. Een werkstuk is in feite het totaal van de materialen die gebruikt zijn om het werkstuk te vervaardigden. Daarbij kan ook een deel van het materiaal niet worden gebruikt. Dit wordt beschouwd als afval of kan eventueel als materiaal dienen voor andere werkstukken. Gereedschappen worden niet verbruikt maar juist gebruikt. Dit is een belangrijk verschil.