MATERIAŁY W USZCZELNIENIACH MECHANICZNYCH

Dariusz Witkowski,

specjalista ds. uszczelnień w firmie Sinograf SA

W uszczelnieniach mechanicznych mamy do czynienia z następującymi grupami i podgrupami stosowanych materiałów:

1. uszczelnienia wtórne
   • elastomer części ruchomej
   • elastomer pierścienia stałego (najczęściej o przekroju typu O-ring lub L )
2. części ślizgowe
   • pierścień rotacyjny
   • pierścień stacjonarny
3. elementów sprężynujących i innych
   • obudowy części rotacyjnej
   • sprężyny
   • pozostałe elementy
     • elastomer fluorowy – FKM [V]
     • elastomer etylenopropylenowy (EPDM) [E]
     • elastomer nitrylowy (NBR) [P]
     • elastomer perfluorowy (FFKM) [K]
     • elastomer w koszulce PTFE (EFC) [M]
     • politetrafluoroetylen PTFE [T]
     • elastomer silikonowy (MVQ) [S]

Nie będziemy opisywali wszystkich stosowanych elastomerów, a zajmiemy się tylko najczęściej stosowanymi:

ELESTOMER FLUOROWY – FKM [V]

Fluoroelastomery lub fluorowęglowodory, znane również jako FKM, są polimerami wysoce fluorowanymi, odpornymi na wysokie temperatury. Dostępne są różne gatunki, w tym kopolimer i terpolimery. Najbardziej popularne gatunki składają się z tetrafluoroetylenu, heksafluoropropylenu i fluorku winylidenu. Fluoroelastomery mają doskonałą odporność na ciepło, płomień i są odporne na starzenie, ozon, utleniacze, oleje i wiele chemikaliów. Mają także niską przepuszczalność gazu i niski stopień kompresji. Jednak mają ograniczone możliwości w niskiej temperaturze; chociaż dostępne są specjalne gatunki przeznaczone do niższych temperatur. Mają także ograniczoną odporność na parę wodną, gorącą wodę i (bardzo) suche płyny polarne, takie jak silne kwasy organiczne (kwas mrówkowy), metanol, ketony, amoniak i niektóre aminy. Najnowsze gatunki elastomeru fluorowego utwardzane nadtlenkiem mają nieco lepszą odporność chemiczną. Jednak są one bardzo drogie.

KAUCZUK ETYLENOWO-PROPYLENOWY – EPDM [E]

Monomer etylenowo-propylenowo-dienowy (EPDM) jest kopolimerem etylenu, propylenu i niewielkiej ilości niesprzężonych monomerów dienowych (3 - 9 procent), które zapewniają miejsca sieciowania dla wulkanizacji:

Dienem jest zazwyczaj dicyklopentadien, etylidenobobornen lub 1,4 heksadien. Te terpolimery można wulkanizować tradycyjnymi technikami.

Elastomery EPDM mają doskonałą odporność na ciepło, ozon / warunki atmosferyczne i starzenie. Wykazują również doskonałe właściwości izolacji elektrycznej, kompresji i niskiej temperatury (-40°C), posiadają również bardzo dobre właściwości fizyczne. Ich odporność na chemikalia jest ogólnie dobra. Na przykład EPDM jest odporny na wiele płynów polarnych, gorącą wodę i parę do +200°C przy braku powietrza i do +140°C w warunkach atmosferycznych. W rzeczywistości EPDM są prawdopodobnie najbardziej odpornymi gumami na wodę. Jednak nie są one kompatybilne z mineralnymi i syntetycznymi smarami diestrowymi oraz paliwami węglowodorowymi i rozpuszczalnikami. Mają też słabą odporność na ogień.

Mieszanki na kauczukach EPDM zalecane są do uszczelnień pracujących w instalacjach wodnych, pralkach automatycznych i samochodowej hydraulice hamulcowej opartej na bazie glikoli czy ich roztworach np: chiller wody lodowej w układzie pośrednim.

KAUCZUK AKRYLONITOWY – NBR [P]

Kauczuk butadienowo-akrylonitrylowy (NBR), zwykle skrócony do nitrylu, został opracowany w 1941 r. jako pierwsza guma odporna na olej. Gatunki o wysokiej zawartości akrylonitrylu mają lepszą odporność na olej, podczas gdy niska zawartość akrylonitrylu zapewnia lepszą elastyczność i odporność na niskie temperatury. Nitryl ma umiarkowane właściwości fizyczne, ale dobrą odporność na ścieranie. Przepuszczalność gazu jest niska. Ma słabą odporność na właściwości elektryczne. Odporność na płomień jest niska i nie nadaje się do stosowania z rozpuszczalnikami polarnymi (np. MEK). Niektóre gatunki można mieszać z PVC, aby poprawić odporność na starzenie, płomień, benzynę i ozon. Karboksylowane gatunki nitrylu (XNBR) mają ulepszone właściwości fizyczne i wyższą odporność na temperaturę. Typowy zakres temperatury pracy: -20°C do + 120°C. Niskie materiały akrylonitrylowe wytrzymują nawet do -50°C, a materiały utwardzane nadtlenkiem do + 150°C.

POLITETRAFLUOROETYLEN – PTFE [T]

PTFE jest tworzywem produkowanym w procesie polimeryzacji suspensyjnej lub emulsyjnej TFE. W wyniku tego procesu otrzymuje się dyspersję lub proszek, które można przerabiać. Stosuje się je w wyjątkowo ciężkich warunkach, gdzie inne elastomery nie mogą pracować. Odporność na działanie prawie wszystkich rozpuszczalników i czynników chemicznych występuje w pełnym zakresie 0-14pH. Charakteryzuje go niskie tarcie, współczynnik tarcia 0,06, świetne właściwości ślizgowe oraz antyadhezyjne, separuje i nie przywiera. Możliwość sterylizacji i stosowania w kontakcie ze środkami spożywczymi, a także całkowity brak chłonności wody stanowią jego dodatkowe zalety.