Materiały stosowane do produkcji uszczelnień technicznych

Kauczuk akrylonitrylowy NBR 

(Akrylonitryl NBR)

Kauczuk akrylonitrylowy jest kopolimerem akrylonitrylu oraz butadienu. Stosunek ilościowy tych związków chemicznych decyduje o własnościach wulkanizatów, a szczególnie o olejoodporności lub mrozoodporności. Zawartość akrylonitrylu w kauczuku maże wynosić od 18% do 50%. Wraz ze wzrostem ilości akrylonitrylu zwiększa się odporność na oleje i rozpuszczalniki alifatyczne oraz odporność na wyższe temperatury przy jednoczesnym zmniejszeniu odporności na niskie temperatury. Wulkanizaty kauczuku akrylonitrylowego charakteryzują się wysoką elastycznością, wytrzymałością na zerwanie, małym odkształceniem trwałym przy ściskaniu oraz odpornością na oleje.
Większość uszczelnień stosowanych w hydraulice i pneumatyce wykonywanych jest na bazie kauczuku nitrylowego. Temperaturowy zakres stosowania wynosi od ?30oC do 100oC, krótkotrwałych do 120oC. W wykonaniu specjalnym można uzyskać odporność do ?55oC.

Wulkanizaty nitrylowe odporne są na :

- węglowodory alifatyczne jak propan, benzyna czysta
- oleje mineralne i smary
- oleje pochodzenia roślinnego i zwierzęcego
- lekkie oleje opałowe i paliwa do silników wysokoprężnych
- niepalne ciecze hydrauliczne typu HSA, HSB (emulsje olejowo-wodne) i HSC mieszaniny poliglikolu z wodą
- wodę do +60oC (specjalne gatunki do +100oC)
- rozcieńczone kwasy i zasady w niezbyt wysokich temperaturach
Wulkanizaty nitrylowe nie są odporne na :
- węglowodory aromatyczne i chlorowane np. benzen, tri, tetra
- estry i rozpuszczalniki polarne
- oleje i smary silikonowe
- ciecze hydrauliczne typu HSD (oparte na poliestrach i węglowodorach chlorowanych)
- płyny hamulcowe na bazie glikoli

Kauczuk akrylonitrylowy uwodorniony HNBR
(Akrylonitryl uwodorniony HNBR) 

Kauczuk akrylonitrylowy jest kopolimerem akrylonitrylu oraz butadienu przy czym nastąpiło całkowite lub częściowe uwodornienie podwójnego wiązania komponentu butadienowego. Sieciowanie nadtlenkowe poprzez podwójne wiązanie podnosi stabilność temperaturową i utleniającą. Materiały gumowe przygotowane w ten sposób charakteryzują się dużą wytrzymałością mechaniczną oraz większą odpornością na ścieranie. Wykazują nieco większą odporność na media jak w przypadku NBR.

Temperaturowy zakres pracy od ?30oC do +150oC.

 Kauczuk chloroprenowy CR 

(Chloropren CR)

Kauczuk chloroprenowy jest polimerem chloroprenu. Wulkanizaty chloroprenowe charakteryzują się wysoką odpornością na ozon, starzenie atmosferyczne, czynniki chemiczne i na płomienie. Wulkanizat chloprenowy wykazuje średnią odporność na oleje i smary ropopochodne.
Temperaturowy zakres pracy wynosi od ?40oC do +110oC (krótkotrwale do +130oC)

Wulkanizaty chloroprenowe odporne są na :
- oleje mineralne o wysokim punkcie anilinowym
- oleje i smary silikonowe
- alkohole i glikole
- czynniki chłodzące (freony)
- bezwodny amoniak
- roztwory soli, rozcieńczone kwasy, zasady i wodę

Wulkanizaty chloroprenowe nie są odporne na :
- węglowodory aromatyczne i chlorowane
- estry, ketony, aminy
- paliwa na bazie ropopochodnych

 

Kauczuk akrylowy ACM 
(Akryl ACM)

Kauczuk akrylowy jest kopolimerem akrylanu etylu lub butylu, albo ich mieszanin i monomeru zdolnego do sieciowania. W porównaniu z wulkanizatem nitrylowym wykazuje lepszą odporność na gorące powietrze, tlen, ozon i oleje. Nie jest wrażliwy na siarkę i chlor, a więc może być stosowany do pracy w olejach i smarach zawierających dodatki uszlachetniające. Elastomer akrylowy wykazuje duże odkształcenie trwałe przy ściskaniu i mniejszą wytrzymałość na zerwanie w porównaniu z elastomerem nitrylowym.
Temperaturowy zakres stosowania wynosi od ?25oC do +150oC (przy krótkotrwałej pracy nawet do +170oC).

Wulkanizaty akrylowe są odporne na :
- oleje mineralne (silikonowe, przekładniowe) zawierające dodatki uszlachetniające
- warunkowo odporne na wodę

Wulkanizaty akrylowe nie są odporne na :
- trudnopalne ciecze hydrauliczne oparte na poliestrach, węglowodorach ? HSD i mieszaninach glikolu z wodą ? HSC
- płyny hamulcowe na bazie glikolu
- węglowodory aromatyczne i chlorowane
- parę wodną, kwasy i zasady

Kauczuk silikonowy VMQ / MVQ 
(Silikon VMQ)

Kauczuki silikonowe są to wielocząsteczkowe polimery organosloksanowe, charakteryzujące się bardzo dobrą odpornością na wysokie i niskie temperatury. Wykazują one także dobre własności dielektryczne, niewielkie odkształcenie trwałe przy ściskaniu, bardzo dobrą odpornością na tlen i ozon. W stosunku do innych elastomerów w temperaturze pokojowej charakteryzują się większą przepuszczalnością gazów, są niepalne.
Temperaturowy zakres pracy wynosi od ?60oC do +200oC (krótkotrwale do 230oC).
Silikonowe uszczelnienia nie są zalecane do pracy ruchowej, ponieważ wykazują małą wytrzymałość na zerwanie i rozdzieranie oraz małą odporność na ścieranie.

Wulkanizaty silikonowe są odporne na :
oleje i smary mineralne
- rozcieńczone roztwory soli
- alkohole
- wodę do 100oC
- warunkowo odporne na niepalne ciecze hydrauliczne HSD
Wulkanizaty silikonowe nie są odporne na :
- stężone kwasy i zasady
- estry i etery
- węglowodory alifatyczne i aromatyczne
- parę wodną powyżej 100oC

Kauczuk fluorowy FPM / FKM
(Fluor FPM)

Kauczuk fluorowy jest kopolimerem monomerów zawierających fluor, głównie fluorku winilidenu i sześciofluoropropylenu lub fluorku winilidenu i trójchloroetylenu. Zawartość fluoru zapewnia niepalność. Wulkanizaty kauczuku fluorowego odznaczają się szczególną odpornością cieplną i chemiczną. Odporny jest na ozon, promieniowanie ultrafioletowe, agresywne związki chemiczne, oleje, paliwa. Elastomery fluorowe wykazują niewielką przepuszczalność gazów i minimalny spadek wagi w warunkach działania próżni.
Temperaturowy zakres stosowania wynosi od ?25oC do +200oC (krótkotrwale do +230oC).

Wulkanizaty fluorowe są odporne na :
- oleje i smary mineralne (również z dodatkami uszlachetniającymi)
- węglowodory aromatyczne i alifatyczne
- trudnopalne ciecze hydrauliczne na bazie fosforoestrów i węglowodorów chlorowanych HSC
- oleje syntetyczne do silników lotniczych

Wulkanizaty fluorowe nie są odporne na :
- stężone roztwory ługu sodowego i kwasów
- ketony, estry, etery, małocząsteczkowe np.: octan etylu, doksan
- kwasy organiczne np.: octowy, mrówkowy
- gorącą wodę oraz parę wodną

Kauczuk fluorosilikonowy FVMQ / MFQ

Kauczuki fluorosilikonowe są fluorowanymi kauczukami metylo-silikonowymi. W stosunku do wulkanizatów silikonowych posiadają lepsze własności fizyko-mechaniczne, większą odporność na rozdzieranie, mniejsze odkształcenia trwale przy ściskaniu, są bardziej odporne na działanie materiałów pędnych, olejów mineralnych i syntetycznych oraz smarów.
Elastomery fluorosilikonowe są odporne na czynniki atmosferyczne, ozon, promieniowanie ultrafioletowe.
Temperaturowy zakres stosowania wynosi od ?80oC do +175oC (krótkotrwale do +200oC).

Kauczuk perfluorowy FFPM / FFKM
(Perfluor FFPM)

Poprzez zastosowanie specjalnych czterofluorowanych monomerów (monomerów całkowicie wolnych od wodoru) i odpowiedni dobór komponentów oraz technik przetwórczych, można uzyskać materiały o własnościach elastosprężystych, których odporności na media są bardzo zbliżone do PTFE. Ze względu na bardzo wysoką cenę uszczelnień z FFPM stosowane są w węzłach uszczelniających o wysokich wymaganiach technicznych, oraz o wysokim stopniu bezpieczeństwa lub gdzie koszty utrzymania i napraw przewyższają koszt uszczelnień. Stosuje się je w : przemyśle lotniczym oraz w technice kosmicznej, wydobyciu ropy naftowej, produkcji urządzeń energetycznych.
Temperaturowy zakres stosowania od ?15oC do +250oC

Kauczuk uretanowy, poliestrowy AU lub polieterowy EU
(Poliuretan AU, EU)

Poliuretany, w przeciwieństwie do innych elastomerów, otrzymuje się przez poliaddycję z półproduktów małocząsteczkowych i małolepkich. Przetwórstwo prowadzi się albo poprzez termoplastyczne formowanie z przygotowanego granulatu (termoplastyczne elastomery PUR), albo przez odlewanie reaktywnych mieszanin. Można też posługiwać się klasycznymi metodami przetwórstwa elastomerów przez zmieszanie polimeru z napełniaczami i sieciowanie na walcach z końcówką wulkanizacyjną w formach. AU i EU dzięki niezwykle dużej wytrzymałości , giętkości i elastyczności można klasyfikować pod względem własności pomiędzy elastomerami, a termoplastami oraz duroplastami. Odznaczają się bardzo dużą odpornością na ścieranie, odpornością na oleje, paliwa, ozon. Wykazują dość znaczne tłumienie mechaniczne. AU ma nieco lepszą wodoodporność niż EU. Ze względu na w/w zalety materiał ten jest stosowany do produkcji uszczelnień mających zastosowanie w wysokociśnieniowej hydraulice siłowej oraz pneumatyce.
Temperaturowy zakres stosowania wynosi od ?30oC do +80oC (dla uszlachetnionych odmian w olejach mineralnych do +105oC).

Poliuretany są odporne na :
- oleje i smary mineralne
- węglowodory alifatyczne
- wodę i niepalne ciecze hydrauliczne typu HSA i HSB

Poliuretany nie są odporne na :
- gorącą wodę powyżej 40oC oraz parę wodną
- rozcieńczone ługi i kwasy
- aminy
- uszlachetnione oleje mineralne
- rozpuszczalniki organiczne jak aceton lub tri

Kauczuk epichlorohydrynowy ECO 
(Epichlorohydryna ECO)

Kauczuki epichlorohydrynowe są polimerami lub kopolimerami epichlorohydrynu i tlenku etylenu. Wulkanizaty wykazują odporność na ozon i warunki atmosferyczne.
Temperaturowy zakres stosowania wynosi od ?40oC do +140oC.

Wulkanizaty epichlorohydrynowe są odporne na :
- oleje i smary mineralne
- oleje roślinne i zwierzęce
- węglowodory alifatyczne

Wulkanizaty epichlorohydrynowe nie są odporne na :
- węglowodory aromatyczne i chlorowane
- trudnopalne ciecze hydrauliczne typu HSD

Kauczuk butadienowo-styrenowy SBR 
(Butadieno-styren SBR)

Kauczuk butadienowo-styrenowy jest kopolimerem butadienu i styrenu. Własności elastyczne wulkanizatów butadienowo-styrenowych nie są gorsze od własności elastycznych wulkanizatów kauczuku naturalnego. Wulkanizaty SBR wykazują jednak większą odporność na działanie : ozonu, czynników atmosferycznych, podwyższonej temperatury, są również odporne na ścieranie. Guma SBR jest stosowana głównie do produkcji opon samochodowych, spodów obuwia oraz wyrobów narażonych na ścieranie.
Temperaturowy zakres pracy wynosi od ?50oC do + 100oC.

Wulkanizaty butadienowo-styrenowe są odporne na :
- kwasy organiczne i nieorganiczne
- zasady
- alkohole i wodę
- płyny hamulcowe na bazie glikolu

Wulkanizaty butadienowo-styrenowe nie są odporne na :
- oleje i smary mineralne oraz benzynę
- węglowodory alifatyczne i aromatyczne chlorowane

Kauczuk etylenowo-propylenowy EPDM
(Etyleno-propylen EPDM)

Kauczuki etylenowo-propylenowe są kopolimerami etyleny, propylenu i niewielkiej ilości dienu. Otrzymane terpolimery z członami nienasyconymi poza łańcuchami głównymi mają charakterystyczną dla nich odporność chemiczną, a przy odpowiedniej stabilizacji dobrą odporność na czynniki atmosferyczne oraz na ozon. Są dobrymi izolatorami elektrycznymi. Mieszanki na kauczukach EPDM zalecane są do uszczelnień pracujących w instalacjach wodnych, pralkach automatycznych i samochodowej hydraulice hamulcowej opartej na bazie glikoli.
Temperaturowy zakres stosowania wynosi od ?50oC do +130oC (specjalne odmiany do +150oC).

Wulkanizaty etylenowo-propylenowe odporne są na :
- gorącą wodę i parę wodną
- roztwory kwasów i zasad
- ketony, estry i etery małocząsteczkowe
- roztwory mydła i środki piorące
- trudnopalne ciecze hydrauliczne typu HSC i HSD
- płyny hamulcowe na bazie glikoli

Wulkanizaty etylenowo-prpylenowe nie są odporne na :
- węglowodory alifatyczne, aromatyczne i chlorowane
- oleje i smary mineralne
- materiały pędne

Kauczuki termoplastyczne TPE

Kauczuki termoplastyczne sieciują fizycznie w przeciwieństwie do kauczuków ulegających nieodwracalnemu sieciowaniu chemicznemu. Są to układy dwufazowe : jako polimery blokowe, polimery szczepione lub kopolimery złożone z dwóch nie mieszanych wzajemnie składników zwane fazą twardą oraz fazą miękką. Części twarde są tak ułożone, że powstaje rodzaj struktury krystalicznej, która jest połączona z częściami miękkimi. W ten sposób powstaje struktura pseudo-usieciowana. TPE można przetwarzać powyżej charakterystycznej temperatury przemiany jak termoplasty, co jest korzystniejsze niż metoda wulkanizacji. Wadami są : większe połzanie pod obciążeniem, stosunkowo mała wytrzymałość na zerwanie, dość duża twardość i znaczna zależność właściwości od temperatury.
Kauczuk termoplastyczny poliolefinowy TPE-O (YEPDM) posiada własności porównywalne z EPDM co do odporności chemicznej. Temperatura pracy do +120oC.
W przypadku elastomeru TPE-S (YSBR), twardą fazą jest styren, a miękką butadien. Własności są porównywalne do SBR, twardość zależy od składu styrenu w stosunku do butadienu. Spadek wytrzymałości na rozciąganie następuje powyżej +60oC, odporność na niskie temperatury do ?40oC. Dobra odporność chemiczna na wodę, rozcieńczone kwasy i zasady, alkohole i ketony. YSBR jest nie odporny na nipolarne rozpuszczalniki, paliwa i oleje.

TPE-E (YBBO) kauczuk termoplastyczny na bazie poliestru charakteryzuje się :
- wysoką wytrzymałością na rozciąganie ? może być stosowany zamiast tkanino-gumy
- wysokim modułem sprężystości
- dobrym wydłużeniem względnym
- wyjątkową odpornością na rozpuszczalniki
- odpornością na kwasy utleniające, węglowodory alifatyczne, roztwory zasad, smary i oleje
Silnie utleniające kwasy powodują pęcznienie.
Temperaturowy zakres pracy od ?40oC do +120oC.

Policzterofluoroetylen PTFE

Policzterofluoroetylen otrzymuje się przez polimeryzację tetrafluoroetylenu (CF2=CF2). Atomy fluoru mają większą objętość niż atomy wodoru, tworząc płaszcz ochronny wokół łańcucha węglowego. Wiązanie F-C jest bardzo trwałe i dlatego fluoropolimery mają doskonałą odporność chemiczną również w podwyższonych temperaturach. Stopień krystaliczności maże osiągnąć nawet 94% w zależności od struktury cząsteczkowej i sposobu przetwórstwa. Gęstość w zależności od zawartości fluoru może osiągnąć 2,2 g/cm3, co kwalifikuje je do tworzyw o największej gęstości. PTFE jest jednym z najbardziej odpornych tworzyw sztucznych pod względem termicznym oraz chemicznym. Do zalet tego tworzywa należy między innymi mały współczynnik tarcia, do wad stosunkowo mała odporność na ścieranie oraz na odkształcenia materiału przy dłuższym działaniu obciążeń.
PTFE może być stosowany w zakresie temperatur od ?200oC do +260oC.
Odporność na tak niskie temperatury umożliwia zastosowanie polimeru do uszczelniania ciekłych gazów.
Odporność chemiczna PTFE :
Policzterofluoroetylen pod wzglądem odporności chemicznej przewyższa wszystkie znane tworzywa, jest niepalny i nierozpuszczalny we wszystkich znanych rozpuszczalnikach, nie absorbuje wody, jest jedynie nieodporny na stopione metale alkaliczne jak : sód, potas, a także fluor gazowy oraz fluorowodór HF. W temperaturze powyżej 400oC ulega rozkładowi z wydzielaniem trujących gazów. W czystej postaci posiada ograniczone zastosowanie w uszczelnieniach ze względu na podatność na deformację pod obciążeniem oraz złe przewodnictwo cieplne i wysoki współczynnik rozszerzalności liniowej.

Do polepszenia własności mechanicznych głównie wytrzymałości oraz ścieralności stosuje się PTFE z wypełniaczami do których zaliczamy :
- włókno szklane
- brąz
- grafit lub mielony węgiel
- dwusiarczek molibdenu
- stal

Powstałe kompozyty zachowują zalety PTFE natomiast poprawiają parametry eksploatacyjne. PTFE w temperaturze 19oC ulega przemianie fazowej związanej ze wzrostem objętości o 1,2%, co należy uwzględnić w technologii wykonania uszczelnień zwłaszcza za pomocą obróbki skrawaniem. Podczas ogrzewania od temperatury +20oC do +327oC obszar topnienia krystalitów PTFE przekształca się w galeretowatą masę. Prowadzi to do wzrostu objętości o 30%, następnie podczas chłodzenia półfabrykatów do zróżnicowanego kierunkowo skurczu co dyskwalifikuje ten materiał do formowania wyrobów ?na gotowo?. Zjawisko to powoduje, że uszczelnienia z PTFE wykonuje się głównie przez obróbkę mechaniczną wstępnie wykonywanych półfabrykatów.

Poliamid PA

Dla wszystkich poliamidów charakterystyczna jest grupa amidowa, która jest wbudowana w monomery o różnej strukturze.

Poliamid przewyższa inne polimery następującymi własnościami :
- wysoka wytrzymałość
- odporność na ścieranie
- zdolnością do pracy na sucho
- wysoką odpornością na starzenie

Górna temperatura pracy wynosi +120oC do +140oC
Wyżej wspomniane własności czynią ten materiał wyjątkowo przydatny na elementy konstrukcyjne np.: pierścienie prowadzące do cylindrów hydraulicznych i pneumatycznych, pierścienie oporowe do uszczelnień itp. W celu zwiększenia odporności mechanicznej tworzywa na obciążenia udarowe, strukturę poliamidu wzmacnia się włóknem szklanym lub innym wypełniaczem. Wadą tworzywa poliamidowego jest niska stabilność temperaturowa oraz duża nasiąkliwość, głównie substancjami na bazie roztworów wodnych.

Polioksymetylen POM 
(Poliacetal)

Polioksymetylen jest to termoplast częściowo krystaliczny, otrzymywany z formaldehydu przez homopolimeryzację POM-H lub kopolimeryzację POM-R. Kopolimery w przeciwieństwie do homopolimerów są odporne na alkalia i bardzo odporne na wodę. POM nie wzmocniony należy do najsztywniejszych i najmocniejszych tworzyw termoplastycznych i ma bardzo dobrą trwałość kształtu. Sztywnieje poniżej temperatury ?40oC i może być stosowany do +110oC, a krótkotrwale do +150oC. Dzięki dużej trwałości powierzchni i małej ścieralności POM charakteryzuje się dobrym poślizgiem i dobrą odpornością na zużycie. Nie rozpuszcza się i nie pęcznieje we wszystkich stosowanych rozpuszczalnikach, w paliwach i olejach mineralnych. Niska absorpcja wody, jest szczególnie ważna ze względu na lepszą stabilność wymiarową w środowisku wilgotnym. Żywice acetalowe nie są odporne na kwasy oraz na ultrafiolet. Dzięki swojej sztywności oraz twardości jak również odporności na ścieranie, może w wielu przypadkach zastąpić części odlewane z brązu i aluminium. Główne zastosowanie mają w tworzywowych elementach prowadzących wchodzących w skład zestawów uszczelniająco-prowadzących na tłok i tłoczysko w siłownikach hydraulicznych i pneumatycznych.