Wybór naukowy i prawidłowe stosowanie: kompletny przewodnik po środkach ostrożności dotyczących różnych materiałów uszczelek gumowych

Uszczelki gumowe są niezbędnymi, krytycznymi elementami w urządzeniach przemysłowych, samochodach, lotnictwie i produktach codziennego użytku. Ich wydajność bezpośrednio wpływa na skuteczność uszczelnienia, bezpieczeństwo i żywotność systemu. Różne materiały gumowe, ze względu na różnice w strukturze chemicznej i właściwościach fizycznych, nadają się do bardzo różnych warunków pracy. Nieprawidłowy dobór lub niewłaściwe użytkowanie może prowadzić do wycieków i awarii, a w poważnych przypadkach do awarii sprzętu, a nawet do wypadków. Dlatego kluczowe jest zrozumienie środków ostrożności związanych ze stosowaniem uszczelniaczy wykonanych z różnych materiałów.

W tym artykule w sposób systematyczny podsumowano charakterystykę powszechnie stosowanych materiałów uszczelniających z gumy oraz najważniejsze środki ostrożności, które należy zachować podczas ich stosowania. Artykuł ten stanowi praktyczny przewodnik.

​I. Ogólne środki ostrożności (dotyczące wszystkich materiałów)​​

Przed omówieniem konkretnych materiałów należy przedstawić ogólne wytyczne, których należy przestrzegać w przypadku wszystkich uszczelek gumowych:

1. ​Prawidłowa instalacja:​Przed montażem należy upewnić się, że rowek uszczelniający jest czysty, bez zadziorów i uszkodzeń. Nigdy nie używaj ostrych narzędzi do montażu na siłę. Zaleca się użycie specjalistycznych narzędzi montażowych i nałożenie odpowiedniego środka smarującego (smaru lub smaru silikonowego kompatybilnego z medium), aby zapobiec odkształceniu, zarysowaniu lub skręceniu krawędzi.
2. ​Unikaj nadmiernego rozciągania:​Podczas montażu należy unikać przekroczenia granicznej wartości wydłużenia materiału uszczelnienia, aby zapobiec trwałemu odkształceniu lub uszkodzeniu wewnętrznemu.
3. ​Warunki przechowywania:​Uszczelki należy przechowywać w chłodnym, suchym i ciemnym miejscu, z dala od źródeł ozonu (np. silników, urządzeń elektrycznych wysokiego napięcia). Idealna temperatura przechowywania wynosi 5–25°C. Należy przestrzegać zasady „pierwsze weszło, pierwsze wyszło”, aby uniknąć starzenia się uszczelek w wyniku długotrwałego przechowywania.

​II. Środki ostrożności dotyczące określonych materiałów uszczelniających​

Poniżej przedstawiono szczegółowe właściwości i specjalne środki ostrożności dotyczące kilku powszechnie stosowanych materiałów gumowych.

​1. Kauczuk nitrylowy (NBR) – uniwersalny król uszczelek olejowych​

• ​Charakterystyka:​Doskonała odporność na oleje hydrauliczne, smary, paliwa i inne oleje mineralne oraz rozpuszczalniki węglowodorowe na bazie ropy naftowej; dobra odporność na ścieranie i szczelność gazowa;ale słaba odporność na ozon, ketony, estry i chlorowane węglowodory.
• ​Środki ostrożności:​​
  • ​Kompatybilność z mediami:​Należy bezwzględnie unikać stosowania w płynach hydraulicznych na bazie estrów fosforanowych (np. Skydrol), płynach hamulcowych (DOT3/DOT4), ketonach (np. acetonie) i rozpuszczalnikach estrowych.
  • ​Zakres temperatur:​Standardowy NBR jest zazwyczaj odpowiedni do pracy w warunkach od -40°C do +120°C. Wysokie temperatury przyspieszają jego starzenie — należy zwrócić uwagę na dopuszczalną temperaturę pracy ciągłej.
  • ​Ochrona przed ozonem:​Unikaj długotrwałego wystawiania na działanie ozonu na zewnątrz lub w środowiskach z ozonem, ponieważ jest on bardzo podatny na pękanie.

​2. Fluoroelastomer (FKM/Viton®) – król odporności na wysokie temperatury i chemikalia​

• ​Charakterystyka:​Wyjątkowa odporność na wysokie temperatury, wiele chemikaliów (oleje, kwasy, rozpuszczalniki węglowodorowe), ozon i warunki atmosferyczne. Zapewnia wysoką wydajność uszczelnienia.
• ​Środki ostrożności:​​
  • ​Wydajność w niskich temperaturach:​Słaba wydajność w niskich temperaturach; temperatura retrakcji w niskiej temperaturze (TR10) dla standardowego kauczuku FKM wynosi około -20°C, co czyni go nieodpowiednim do stosowania w głębokich środowiskach kriogenicznych. Dostępne są specjalne gatunki niskotemperaturowe (np. typ GLT).
  • ​Kompatybilność z mediami:​​ ​Nie jest odporny na działanie gorącej pary, związków aminowych (np. niektórych dodatków do oleju silnikowego), ketonów, estrów o niskiej masie cząsteczkowej (np. octanu etylu) i płynu hydraulicznego Skydrol.​Przed dokonaniem wyboru zawsze sprawdź tabelę zgodności chemicznej.
  • ​Zastosowanie w wysokich temperaturach:​Chociaż jest odporny na wysokie temperatury (mogą przekroczyć 200°C), należy pamiętać, że pod wpływem ciepła może stwardnieć i zmniejszyć elastyczność.

​3. Kauczuk silikonowy (VMQ) – szeroki zakres temperatur, odpowiedni do kontaktu z żywnością​

• ​Charakterystyka:​​ Niezwykle szeroki zakres temperatur pracy (od -60°C do +200°C i powyżej), doskonała odporność na ozon i warunki atmosferyczne, obojętny chemicznie i nietoksyczny. Często stosowany w przemyśle spożywczym, medycznym oraz w wysokotemperaturowych zastosowaniach uszczelniających.
• ​Środki ostrożności:​​
  • ​Wytrzymałość mechaniczna:​Jego odporność na ścieranie i wytrzymałość na rozdarcie należą do najniższych wśród powszechnie stosowanych gum.Nie nadaje się do uszczelniania dynamicznego lub zastosowań, w których występują duże siły tarcia lub ścinania.​​
  • ​Kompatybilność z mediami:​​ ​Nie jest odporny na działanie olejów na bazie ropy naftowej (które powodują pęcznienie), stężonych kwasów, zasad i pary pod wysokim ciśnieniem.​​
  • ​Przepuszczalność gazu:​Wysoka przepuszczalność gazów (zwłaszcza dwutlenku węgla), przez co materiał ten nie nadaje się do zastosowań wymagających wysokiej próżni lub ekstremalnie wysokiej szczelności gazowej.

​4. Monomer etylenowo-propylenowo-dienowy (EPDM) – ekspert od wody i pary wodnej​

• ​Charakterystyka:​Wyjątkowa odporność na gorącą wodę, parę, starzenie, ozon i warunki atmosferyczne. Szeroko stosowany w układach ciepłej wody, samochodowych układach chłodzenia oraz uszczelnieniach zewnętrznych.
• ​Środki ostrożności:​​
  • ​Kompatybilność z mediami:​​ ​Jego największą słabością jest odporność na praktycznie wszystkie oleje mineralne, środki smarne i paliwa.​Kontakt powoduje silne pęcznienie i szybkie pękanie. Nadaje się tylko do rozpuszczalników polarnych i niektórych płynów hamulcowych (na bazie DOT).
  • ​Temperatura:​Doskonała odporność na działanie pary o wysokiej temperaturze, należy jednak zwrócić uwagę na parametry odkształcenia trwałego po ściskaniu w wysokich temperaturach.

​5. Uwodorniony kauczuk nitrylowy (HNBR) – ulepszona wersja NBR o wysokiej wydajności​

• ​Charakterystyka:​Zachowuje odporność na olej NBR, jednocześnie znacznie poprawiając odporność na ciepło, ozon i ścieranie. Ogólna wydajność jest lepsza niż w przypadku NBR.
• ​Środki ostrożności:​​
  • Środki ostrożności są podobne do tych stosowanych w przypadku NBR, ale z wyższymi limitami tolerancji. Podobnie,nieodporny na działanie płynów hydraulicznych na bazie estrów fosforanowych i płynów hamulcowych.​​ Mimo że środowisko jest odporne na działanie ozonu, należy unikać środowisk ekstremalnych.

​6. Guma powlekana politetrafluoroetylenem (guma w kapsułkach PTFE) – rozwiązanie o wyjątkowo niskim współczynniku tarcia​

• ​Charakterystyka:​Łączy doskonałą odporność chemiczną i niski współczynnik tarcia PTFE z wysoką elastycznością gumowego pierścienia uszczelniającego. Stosowany do dynamicznego uszczelniania bez smarowania lub ze specjalnymi mediami.
• ​Środki ostrożności:​​
  • ​Unikaj uszkodzenia powłoki:​Warstwa PTFE jest bardzo cienka. Zachowaj szczególną ostrożność podczas montażu; każde zarysowanie może osłabić jej właściwości uszczelniające.
  • ​Odporność na ciśnienie:​Wytrzymałość na ciśnienie zapewniona jest dzięki wewnętrznemu rdzeniowi gumowemu; należy zwrócić uwagę na zakres ciśnienia roboczego.

​III. Podsumowanie procesu decyzyjnego w zakresie wyboru i użytkowania​

Aby zapewnić niezawodną pracę uszczelnienia, zaleca się wykonanie następujących czynności:

1. ​Zidentyfikuj medium:​Określ, z jakim płynem lub gazem będzie mieć kontakt uszczelnienie (np. olej hydrauliczny ISO 46, woda z kranu, aceton, ozon).
2. ​Określ warunki pracy:​Dokładnie określ zakres temperatury roboczej (temperatura maks./min.), ciśnienie (ciśnienie szczytowe, częstotliwość pulsacji) i rodzaj ruchu (statyczny, dynamiczny posuwisto-zwrotny, obrotowy).
3. ​Zapoznaj się z tabelami zgodności:​W zależności od medium i warunków, należy odnieść się dotabela zgodności chemicznej materiałów gumowych​ aby wybrać kilka materiałów kandydackich.
4. ​Weź pod uwagę wymagania specjalne:​Czy są jakieś specjalne wymagania, np. dopuszczenie do kontaktu z żywnością, ognioodporność, przewodność/izolacja?
5. ​Ostateczna weryfikacja:​​ Przed dokonaniem ostatecznego wyboru należy zawsze, gdy jest to możliwe, testować próbki w warunkach symulujących rzeczywiste warunki.

​Wniosek​

Choć małe, gumowe uszczelki mają kluczowe znaczenie dla niezawodności systemu. Nie ma „uniwersalnego” materiału gumowego, który sprawdziłby się w każdych warunkach. Klucz do sukcesu leży w…głębokie zrozumienie granic wydajności każdego materiałuiściśle przestrzegając środków ostrożności przy wyborze, instalacji i konserwacji.​Dzięki naukowemu doborowi i prawidłowemu użytkowaniu można zmaksymalizować skuteczność uszczelnień, zapewniając długoterminową, stabilną i bezpieczną pracę sprzętu.