In industriële apparatuur en vloeistofsystemen is effectieve afdichting cruciaal om de operationele integriteit te waarborgen en medialekkage te voorkomen. De keuze van afdichtingsmaterialen, met name hun vermogen om interne druk te weerstaan, is een fundamentele factor die het succes van de afdichting bepaalt. Een onjuiste keuze kan leiden tot vroegtijdige afdichtingsbreuk, lekkage en mogelijke veiligheidsrisico's. Deze handleiding beschrijft de belangrijkste afdichtingsmaterialen die worden aanbevolen voor verschillende drukbereiken.
I. Toepassingen met lage druk (0 – 5 MPa)
Veelvoorkomende scenario's: pneumatische systemen, lagedrukhydraulische systemen, waterzuiveringsinstallaties, machines voor de voedingsmiddelen- en drankenindustrie, afdichtingen met heen-en-weergaande stangen met lage belasting.
Materiaalselectie:
1. Nitrilrubber (NBR): De meest economische en veelzijdige keuze voor lagedruktoepassingen. Het biedt uitstekende bestendigheid tegen hydraulische oliën, smeermiddelen, brandstoffen en lucht op basis van aardolie, en levert een uitstekende prijs-kwaliteitverhouding. Ideaal voor de meeste toepassingen in de hydraulische en pneumatische sector met lagedrukolie.
2. Ethyleen-propyleen-dieenmonomeer (EPDM): Uitstekend bestand tegen heet water, stoom, koelvloeistof (glycol), ketonen en zwakke zuren/basen. Niet geschikt voor minerale oliën of brandstoffen. Voornamelijk gebruikt voor het afdichten van media op waterbasis en warmteoverdrachtsvloeistoffen in lagedruksystemen.
3. Polyurethaan (PU/AU/EU): Gekenmerkt door extreme slijtvastheid en hoge mechanische sterkte. Onder lage druk maken de superieure extrusieweerstand en slijtage-eigenschappen het een uitstekende keuze voor reciprocerende afdichtingen (bijv. zuiger- en stangafdichtingen), en presteert het aanzienlijk beter dan standaard rubber qua levensduur.
Samenvatting: Geef voor toepassingen met lage druk prioriteit aan mediacompatibiliteit. NBR is de standaard, veelzijdige optie, PU biedt een langere levensduur en EPDM is speciaal ontwikkeld voor waterige en polaire media.
II. Toepassingen met gemiddelde druk (5 – 30 MPa)
Veelvoorkomende scenario's: bouwmachines, spuitgietmachines, gereedschapsmachines, hydraulische systemen met een gemiddeld vermogen.
Materiaalselectie:
1. Polyurethaan (PU): De voorkeurskeuze voor middeldrukhydrauliek. De hoge mechanische sterkte, hardheid en uitzonderlijke extrusieweerstand bestrijden effectief drukgeïnduceerde vervorming en spleetextrusie, waardoor het het voorkeursmateriaal is voor zuiger- en stangafdichtingen.
2. Nitrilrubber (NBR): Versterkte NBR-compounds kunnen nog steeds geschikt zijn voor toepassingen waarbij de druk onder de 15-20 MPa blijft en de temperaturen gematigd zijn, met name in statische afdichtingstoepassingen zoals O-ringen. De extrusieweerstand is echter aanzienlijk lager dan die van PU.
3. Fluorelastomeer (FKM/Viton®): De voorkeurskeuze wanneer het medium hoge temperaturen, brandstoffen of agressieve chemicaliën (bijv. zure vloeistoffen) bevat, zelfs binnen het gemiddelde drukbereik. FKM biedt superieure chemische bestendigheid en prestaties bij hoge temperaturen (tot 200 °C+).
Samenvatting: In situaties met gemiddelde druk is extrusieweerstand van het grootste belang. Polyurethaan (PU) is de eerste keuze voor dynamische afdichtingen, terwijl fluorelastomeer (FKM) wordt gekozen voor veeleisende chemische en hogetemperatuuromgevingen.
III. Toepassingen met hoge en ultrahoge druk (boven 30 MPa, tot 100 MPa+)
Veelvoorkomende scenario's: hydraulische vijzels, ultrahogedrukpompen, waterstraalsnijden, apparatuur voor olie- en gasputten, testsystemen voor drukvaten.
Materiaalselectie:
1. Polyurethaan (PU): Speciaal geformuleerde en ontworpen polyurethanen (bijvoorbeeld gegoten polyurethaan) zijn nog steeds een haalbare optie voor dynamische afdichtingen onder hoge druk. Deze vereisen echter een nauwkeurige formulering en een nauwkeurig afdichtingsontwerp, waarbij vaak het gebruik van anti-extrusie-steunringen verplicht is.
2. Aramidevezelcomposieten / technische kunststoffen (PEEK, gevuld PTFE): Dit zijn cruciale materialen voor toepassingen met ultrahoge druk. Het zijn geen elastomeren, maar hoogwaardige kunststoffen met uitzonderlijke mechanische sterkte en modulus.
• Gevulde PTFE: Door vulstoffen zoals glasvezel, koper of koolstofvezel aan PTFE toe te voegen, worden de druksterkte en extrusieweerstand aanzienlijk verbeterd. Wordt vaak gebruikt voor back-up- en afdichtingsringen om primaire afdichtingen te beschermen tegen extrusie en beschadiging.
•PEEK: Biedt extreem hoge sterkte, stijfheid en temperatuurbestendigheid en wordt gebruikt voor de productie van afdichtingsringen en steunringen in omgevingen met extreem hoge druk.
3. Metalen afdichtingen (koper of roestvrij staal): Onder extreme druk (bijv. > 70 MPa), hoge temperaturen of hoge schokbelasting bereiken elastomeren en kunststoffen hun grenzen. Metalen O-ringen of C-ringen vormen de ultieme oplossing. Ze dichten af door middel van plastische vervorming en bieden extreme betrouwbaarheid, maar zijn meestal voor eenmalig gebruik en vereisen een hoge installatievoorspanning.
Samenvatting: Voor omstandigheden met extreem hoge druk verschuift de strategie van "elastische afdichting" naar "stijve insluiting". Hoogwaardige technische kunststoffen (versterkt PTFE, PEEK) en metalen zijn essentieel, waarbij ontwerpen gericht zijn op het minimaliseren van vervorming en extrusie.
IV. Belangrijke aanvullende selectiefactoren
Druk is niet het enige criterium; selectie moet een holistische beoordeling omvatten:
• Temperatuur: Het operationele temperatuurbereik van het materiaal moet de temperatuur van het systeem volledig omvatten. Hoge temperaturen versnellen veroudering; lage temperaturen veroorzaken verbrossing.
• Compatibiliteit van media: Dit is de belangrijkste voorwaarde. Het geselecteerde materiaal mag niet gecorrodeerd, opgezwollen of aangetast worden door het verzegelde medium.
• Bewegingstype: statische afdichting, reciprocerende dynamische afdichting of roterende afdichting? Elk bewegingstype stelt andere eisen aan slijtvastheid, warmteontwikkeling en thermische geleidbaarheid.
• Hardwarecompatibiliteit: Het ontwerp van de systeemspeling, de oppervlakteafwerking en de hardheid hebben rechtstreeks invloed op de extrusieweerstand en slijtagesnelheid van een afdichting.
Conclusie:
Het selecteren van afdichtingsmaterialen is een uitdaging voor systeemtechniek, waarbij druk een doorslaggevende factor is:
•Lage druk: focus op media. NBR/EPDM zijn de steunpilaren.
•Middelhoge druk: focus op extrusieweerstand. PU/FKM zijn de beste keuzes.
• Hoge druk: focus op sterkte. Composieten en metalen nemen het voortouw.
Het pragmatische selectieprincipe is: kies, rekening houdend met de media- en temperatuurvereisten, materialen met voldoende extrusieweerstand en mechanische sterkte op basis van de werkdruk, en zorg voor een goed ontwerp van de afdichtingsgroef en speling. Het duurste materiaal is niet per se het beste; de optimale keuze is het materiaal dat het meest geschikt is voor de specifieke bedrijfsomstandigheden.
Plaatsingstijd: 23-08-2025