Особенности уплотнительных колец
Кольца уплотнительные также как и вся резинотехническая продукция достаточно часто используется в различных сферах промышленности. Благодаря им происходит много технологических процессов. Особенности колец по большому счету зависят от материала, который применяется как основа для изделия.
Уплотнительные кольца производят из каучука, резины, силикона и полиуретана.
Перейдем к разбору материалов уплотнительных колец.
Из чего производят кольца?
Уплотнительные кольца изготавливают из нитриловой резины, фторкаучука и этилен-пропиленового и силиконового каучука. Также принято выделять такие виды сечений у колец:
FPM не является горючим материалом, он может использоваться в абсолютно пустом пространстве. Также, фторкаучук может отличаться высоким уровнем устойчивости к процессу изнашивания, воздействию кислорода и многим другим процессам и веществам, которые мы представили в табличном варианте.
Устойчив к
Неустойчив к
раскаленным водяным парам
А его недостатками являются:
Таким образом, уплотнительные кольца изготавливаются из четырех материалов: нитриловая резина, фторкаучук, этилен-пропилен и силиконовый каучук. По каждому из них, мы рассмотрели технические характеристики и определили температурные режимы.
Материалы уплотнений
Нитрил-бутадиен каучук NBR (резина)
Нитрил-бутадиен каучук есть сополимером нитрила и бутадиена. Соотношение этих соединений определяет свойства вулканизаторов и, в частности определяет их стойкость к температурам и маслам. Содержание нитрила в каучуке может составлять от 18% до 50%. Вместе с ростом содержания в каучуке нитрила повышается устойчивость к воздействию масел, алифатических растворителей и устойчивость к высоким температурам при одновременном снижении устойчивости к низким температурам. Вулканизаты каучука нитрил-бутадиенового характеризуются высокой гибкостью, прочностью на растяжение, сжатие и устойчивостью к маслам.
Большинство уплотнений, используемых в гидравлике и пневматике, производятся на базе NBR.
Нитриловые вулканизанты имеют устойчивость к:
Нитриловые вулканизанты не имеют устойчивости к:
Каучук HNBR акрилонитрил-гидрированный / NEM
Therban, Tornac, Zetpol
Акрилонитрил каучук представляет собой сополимер акрилонитрила и бутадиена, в котором происходит полное или частичное гидрирование двойной связи компонента бутадиен, что увеличивает термостабильность и окисление. Резиновые материалы, полученные таким образом, обладают высокой механической прочностью и улучшенной стойкостью к истиранию. Они так же имеют несколько большую устойчивость к воздействию рабочей среды, чем в случае обычного NBR.
Хлоропреновый каучук CR
Neoprene, Baypren, Butaclor, Denka, Chloroprene
Хлоропреновый каучук представляет собой полимер хлоропрена. Хлоропреновые вулканизаты характеризуются высокой стойкостью к воздействию озона, атмосферному старению и химическому воздействию. Хлоропреновый вулканизат имеет среднюю устойчивость к минеральным маслам и смазочным материалам.
Хлоропреновый каучук устойчив к:
Хлоропреновые вулканизаты не устойчивы к:
Каучук акриловый ACM
Cyanacryl, Europrene AR, Nxitite PA, Nipol AR, Elaprim AR
Акриловый каучук представляет собой сополимер этилакрилата или бутила, или их смеси с мономером. По сравнению с нитрильными вулканизатами демонстрирует улучшенную устойчивость к горячему воздуху, кислороду, озону и маслам. Он нечувствителен к сере и хлору, и таким образом может быть использован для работы в маслах и смазках, содержащих добавки. Акриловый эластомер имеет большую остаточную деформацию при сжатии и меньшую прочность на разрыв по сравнению с нитрильным эластомером.
Вулканизаты акриловые устойчивы к:
Вулканизаты акриловые не устойчивы к:
Каучук силиконовый VMQ/MVQ (силикон)
Silastic, Silicone, Wacker-Silkonkautschuk, Silastomer
Вулканизаты силикона устойчивы к:
Вулканизаты силикона не устойчивы к:
Фторкаучук FPM/FKM (термостойкая резина)
Viton, Fluorel, Tencoflen, Dai El, Noxitite
Вулканизаты фторкаучука устойчивы к:
Вулканизаты фторкаучука не устойчивы к:
Каучук фторсиликоновый FVMQ/MFQ
Каучуки фторсиликоновые являются фторированными каучуками метил-силиконовыми. Они имеют лучшие физико-механические свойства, большую устойчивость к разрыву, низшую остаточную деформацию при сжатии, есть более устойчивыми к топливам, маслам минеральным и синтетическим а так же смазкам. Фторосиликоновые эластомеры устойчивы к погодным условиям, озону, ультрафиолетовому излучению.
Перфлуоркаучук FFPM/FFKM
Karlez, Simriz, Chemraz
Благодаря использованию специальных фторовых мономеров, не имеющих в своем составе водорода i и соответствующего выбора компонентов и методов обработки, могут быть получены упругие эластомеры, устойчивость которых очень близка к свойствам PTFE. В связи с очень высокой ценой FFPM, такие уплотнения используются для герметизации узлов с высокими техническими требованиями, а также с высокой степенью безопасности или где затраты на техническое обслуживание и ремонт больше, чем стоимость самого уплотнения. Они используются в:
Уретановый каучук, сложный AU либо простой EU полиэфир
Vulkollan, Urepan, Desmopan, Elastothone, Pellethane, Adipren, Simputhar
Полиуретаны устойчивы к:
Полиуретаны не устойчивы к:
Стирол-бутадиеновый каучук SBR
Buna H, Is, Buna SB, Europrene, Cariflex S, Solprene, Carom
Стирол-бутадиеновый каучук представляет собой сополимер бутадиена и стирола. Эластичные свойства вулканизированного стирол-бутадиена не хуже эластичных свойств вулканизатов натурального каучука. SBR вулканизаты, однако, показывают повышенную стойкость к: озону, атмосферическому воздействию, высоким температурам, а также устойчивы к истиранию. SBR используется в основном для производства автомобильных шин, подошв для обуви и изделий подвергающихся истиранию.
Вулканизаты стирол-бутадиена устойчивы к:
SBR вулканизаты не устойчивы к:
Этилен-пропиленовый каучук EPDM
Dutral, Keltan, Vistalon, Nordel, Epscyn, Buna AP, Royalene, Polysar
Этилен-пропиленовые каучуки представляют собой сополимеры этилена, пропилена и небольшого количества диена.
Полученным в результате тройным сополимерам характерны химическая стойкость, а при должной стабилизации высокая устойчивость к атмосферическим воздействиям и озону. Они являются хорошими диэлектриками. Смеси для каучуков EPDM рекомендуются для уплотнений, работающих в системах водоснабжения, стиральных машинах и автомобильной гидравлической тормозной системе, на основе гликолей.
Этилен-пропиленовые вулканизаты устойчивы к:
Этилен-пропиленовые вулканизаты не устойчивы к:
Термопластичные каучуки TPE
TPE-E (YBBO) термопластичный каучук на основе полиэфира имеет такие характеристики:
Сильные окисляющие кислоты вызывают набухание.
Тефлон, фторопласт (Политетрафторэтилен) PTFE
Algoflon, Fluon, Halon, Hostaflon, Teflon
PTFE получают полимеризацией тетрафторэтилена (CF2 = CF2). Преимущества этого материала это его низкий коэффициент трения, недостатки- небольшая стойкость к истиранию и деформация материала после длительного воздействия нагрузок.
Полиамид PA (капролон)
Durethan, Dymetrol, Nylon, Ultramid, Tarnamid
Для всех полиамидов характерной есть амидная группа, которая встроена в мономеры различного строения.
Полиамид превосходит другие полимеры следующими свойствами:
Полиоксиметилен (полиацеталь) POM
Полиоксиметилен (полиацеталь) POM
Derlin, Hostaform C, Ultraform, Tarnoform
Отчасти это кристаллический термопласт, полученный из формальдегида путем гомополимеризации POM-H или кополимеризации POM-R. Сополимеры, в отличие от гомополимеров являются устойчивыми к щелочи и очень устойчивы к воде.. POM не усиленный принадлежит к одним из самых жестких и сильных термопластов и имеет очень хорошую стабильность размеров.
PU (полиуретан)
Устойчив к: растворителям, кислотам, минеральным маслам и смазкам, алифатическим углеводородам, гидравлическим типам жидкости HSA и HSB;
Устойчив к воздействию пара, неорганическим кислотам (серная, соляная), скипидару, маслам, гидравлическим жидкостям HSD и HSC, ультрафиолетовое излучение (УФ);
Материалы для уплотнительных колец
Резинотехнические изделия широко применяются в различных областях промышленности, с их помощью осуществляется большое количество технологических процессов. Особой популярностью в этом смысле пользуются уплотнительные кольца. Их свойства во многом зависят от материала, использующегося в качестве основы, и вида самого изделия.
При производстве каждого из них используется свой вид эластомеров. Они делятся на две группы: сшитые химически и так называемые термопластические.
Этот эластомер считается полуфабрикатом, который сшит с помощью серы из соединения каучука и акрила. Уплотнительные кольца NBR непригодны для осуществления электроизоляции. Они обладают высоким уровнем твердости и устойчивостью к износу. Использоваться такие могут при температурах от минус 30 до плюс 100 градусов Цельсия. При перекрытии доступа кислорода к такому кольцу (например, при применении в ГСМ) процесс старения материала значительно замедляется.
Этот материал также относится к категории полуфабрикатов. Он сшивается из фторного каучука посредством использования бисфенола. Такой элемент, как кольцо уплотнительное FPM, будет отличается высоким уровнем химической и температурной устойчивости. Диапазон рабочих температур колеблется от минус 20 до плюс 250 градусов Цельсия. FPM также отличается высокой степенью устойчивости к старению и воздействию кислорода. Он не горюч и может применяться даже в условиях вакуума.
Этот материал также как и NBR не может применяться для осуществления электроизоляции. Уплотнительное кольцо EPDM будет отличаться большим диапазоном рабочих температур и хорошими механическими свойствами. Такое может применяться, как при минус 50, так и при плюс 150 градусах Цельсия. Этот эластомер устойчив к озоновому воздействию и старению. Среди недостатков данного материала стоит выделить излишне сильное набухание, которое становится следствием попадания на его поверхность минеральных, животных или растительных масел.
Этот материал относят к категории силиконовой резины. Он обладает совершенно уникальными свойствами, отличными от всех других композитов. К числу таких относится большой диапазон рабочих температур (от минус 60 до плюс 200 градусов Цельсия, а в некоторых случаях и до плюс 300), низкая степень накопления остаточной деформации после сжатия, а также серьезная устойчивость к старению даже в экстремальных условиях применения. VMQ обладает хорошей эластичностью, гибкостью, прекрасными электрическими и диэлектрическим характеристиками. Материал устойчив к бензину и маслу различного происхождения. Все это обеспечивает его надежность и длительный срок службы (до 35 лет).
Кроме того силиконовая резина может допускаться к контакту с пищей и продуктами питания. Для этого производятся отдельные типы на основе VMQ. Данный материал является экологически чистым и отличается химической инертностью. Он не обладает специфическим запахом и вкусом, не является токсичным. Кроме того, VMQ легко поддается окраске, что обеспечивает широкий диапазон доступных цветов.
Среди недостатков этого композита можно выделить низкий уровень устойчивости к растяжениям, серьезную газопроницаемость, а также плохое сопротивление к истиранию. Данный материал также весьма неустойчив к повреждениям механического типа. Поэтому уплотнительные кольца VMQ рекомендовано применять в статичных соединениях. В остальном силиконовая резина не имеет нареканий.
Современные уплотнительные материалы, применяемые в пищевой промышленности (Окончание)
Типы уплотнительных материалов (4 часть)
Свойства MVQ
MVQ относится к эластомерам. Он хорошо растягивается и возвращается в первоначальное положение с минимальным изменением исходной формы. По сравнению с другими подобными материалами, отличается малой твердостью, поэтому применяется в статичных уплотнениях. Диапазон рабочих температур лежит в пределах от – 60 град С до + 200 град С. Кратковременно выдерживает до + 230 град С. Допускается контакт силикона с пищевыми продуктами, поэтому данный материал может использоваться в комплексах с оборудованием для хранения и охлаждения молока. У MVQ хорошие виброизоляционные свойства, а совместимость с маслами, содержащими добавки, лучше, чем у NBR.
Данные по устойчивости
Высокая. Масла для двигателей и коробок передач, вода до 100 град С, тормозные жидкости на гликолевой основе, животные и растительные жиры и масла, тяжело воспламеняющиеся жидкости группы HFD-R и HFD-S, разбавленные солевые растворы, алкоголь.
Средняя. Озон, кислород, концентрированная гидроокись натрия, гликоли.
Низкая (до нулевой). Ароматические минеральные масла, горючее, силиконовые масла и жиры, алифатические и ароматические углеводороды (бензол, толуол), низкомолекулярные хлорированные углеводороды (трихлорэтилен), водяной пар выше 120 град С (допускается кратковременная стерилизация), концентрированные кислоты и щелочи, алькалии, эфиры, многие растворители, разбавленная гидроокись натрия.
Набухание в маслах в общем незначительное, но его степень во многом зависит от состава масла.
Применение
MVQ используется в тех случаях, когда наличие высокой химической или температурной нагрузки не позволяет выбрать альтернативный вариант. В динамических конструкциях этот материал не применяется, вследствие неудовлетворительного сопротивления механическому воздействию. Среди промышленных отраслей MVQ особенно популярен в фармацевтике, химическом и пищевом производстве. В частности – в системах с молочными танками. Преимущественно из MVQ делают специальные уплотнители, кольца круглого сечения и уплотнения для валов.
Физико-механические характеристики MVQ
Твердость (Шор А) 85 ± 5
Плотность (г / куб. см.) 1,52 ± 0,03
Прочность на разрыв (Н / кв. мм.) ≥ 7
Прочность на растяжение (%) ≥ 130
Натяжение 100% (Р / кв. мм.) ≥ 5
Остаточная деформация 175 град С / 22 ч (%) ≥ 15
Прочность при широком разрыве (Н / кв. мм.) 8
Эластичность отскока (%) 44
Истираемость (куб. мм.) нет данных
Поведение в воздухе 168 ч / 225 град С:
— изменение твердости (Шор А) + 3
Свойства PTFE
PTFE (Тефлон, Teflon, Фторопласт-4, Политетрафторэтитлен, фторополимер) – это полимер тетрафторэтилена. Представляет собой белое, в тонком прозрачном слое, вещество. Не является эластомером. Плотность находится в пределах от 2,18 до 2,21 г / куб. см (по ГОСТ 10007-80). Диапазон рабочих температур – от – 250 до + 260 град С (при испытаниях на воздухе; в различных рабочих средах значения могут быть иными).
Устойчив против атмосферного старения. Может применяться в качестве электроизолятора, а также как уплотнитель в пищевой промышленности, в оборудовании, работающем с охладителями молока. Адгезия (липучесть) и поверхностное натяжение очень низкие. Материал не смачивается большинством органических растворителей, водой и жирами.
Достоинства
Температурная и химическая стойкость PTFE – одна из наиболее высоких. Второе – выше, чем у прочих термопластов и эластомеров. Под влиянием щелочей и кислот (включая смесь соляной и азотной), а также жидкого кислорода, не разрушается. Очень хорошее скольжение. Коэффициент трения, по сравнению с другими материалами, намного ниже. Притом, трение динамическое и статическое – практически одинаковые. Надежно работает почти в любой среде.
Недостатки
Неустойчив по отношению к расплавам щелочных металлов (калий, натрий), фтороводороду, газообразному фтору, трифториду хлора. Под нагрузкой – деформируется. Низкие теплопроводность и устойчивость против истирания. Термическое расширение (это характерно почти для всех пластиков) раз в десять больше, чем у металлов.
Чтобы улучшить механические характеристики, особенно прочность и истираемость, в PTFE вводят наполнители: бронзу, стекловолокно, сталь, дисульфид молибдена, графит, измельченный уголь.
Обслуживание уплотнителей
Техническое обслуживание уплотнителей, установленных в оборудование, подключенное к танкам для охлаждения молока, сводится к их замене через определенные промежутки времени. Периодичность во многом зависит от рабочей среды, то есть, от степени физического и химического воздействия на материал.
Главным признаком выхода из строя эластомера является его затвердевание, вследствие потери эластичности. Из-за этого нарушаются герметизирующие свойства. В молочной промышленности такое обычно происходит из-за сочетания воздействия высокой температуры и агрессивных моющих средств. Если уплотнение не заменить вовремя, то указанные факторы станут причиной ускоренной коррозии танка охладителя, из-за просачивания химических веществ через микроскопические щели между эластомером и металлом.
Свойства материалов диафрагм и уплотнений клапанов
NBR (нитрильный каучук) ― наиболее часто используемый материал при производстве уплотнений.
Проявляет высокую набухаемость:
PU (ECOPUR, полиуретан) ― сложный эластомер, который получают методом термопластичной формовки гранулята, либо методом литья из специальных смесей. Материал имеет свойства в между мягкими, упругими резинами и хрупкими пластиками, стойкими к истиранию. В рабочем температурном интервале полиуретан обладает свойствами близкими к свойствам натурального каучука.
Диапазон рабочих температур:-30°C. +80°C
PA (полиамид) ― не эластичен, при низком давлении возможна незначительная утечка, хорошая химическая устойчивость:
VMQ / MVQ (силиконовый каучук) ― характеризуется стойкостью к высоким и низким температурам.
Возможно использование силикона с пищевыми продуктами.
Обладает устойчивостью к:
Диапазон рабочих температур:-60°C. +200°C, кратковременно до +230°C
FPM / VITON (Фторкаучук) ― отличается высокой химической стойкостью и температурной стабильностью.
Соответствует группе резины 4 (ИРП 1287) согласно ГОСТ 8752-79. Содержание фтора обеспечивает негорючесть материала.
Фтористые эластомеры проявляют незначительное газопропускание и минимальную потерю веса при работе в вакууме.
Обладает хорошей устойчивостью к:
EPDM (СКЭП) ― применяется в производстве резино-технических изделий, для изготовления изоляции проводов и кабелей; СКЭПТ в комбинации с другими каучуками — также для изготовления шин и ряда полипропиленовых деталей; а также в строительстве — в качестве гидроизоляционного и кровельного (рулонного) материала.
Обладает хорошей устойчивостью к:
PTFE (Политетрафторэтилен, тефлон или фтороплaст-Ф4) ― обладает редкими физическими и химическими свойствами и широко применяется в технике и в быту.
Обладает высокой тепло- и морозостойкостью, остается гибким и эластичным при температурах от —70. +270 °C, прекрасный изоляционный материал. Тефлон обладает очень низкими поверхностным натяжением и адгезией и не смачивается ни водой, ни жирами, ни большинством органических растворителей.
Обладает хорошей устойчивостью к:
С целью улучшения механических свойств, главным образом, прочности и истираемости, применяется PTFE с наполнителями: стекловолокно, дисульфид молибдена, бронза, графит либо измельченный уголь
