EPDM, СКФ (FKM, FPM, VITON), ТМКЩ, NBR, PTFE (ПТФЭ), POM, силикон

05.02.2024

EPDM, СКФ (FKM, FPM, VITON), ТМКЩ, NBR, PTFE (ПТФЭ), POM, силикон

Уплотнитель.png Уплотнители (прокладки, кольца, пробки, шайбы, манжеты) – это устройства, которые применяются в различных отраслях промышленности, а также в коммунальной и бытовой сферах для того, чтобы исключить утечки и/или проникновение жидких и газообразных рабочих сред за счёт создания преград в местах стыков/соединений деталей/узлов различного оборудования. Чаще всего в качестве сырья для производства уплотнителей используют различные эластомеры: нитрильные каучуки (NBR), паронит (ПОН, ПМБ, ПМБ-1, ПК, ПА, ПЭ), полиацеталь (POM), фторкаучук (СКФ, FKM, FPM, «VITON»/«ВИТОН»), фторопласт (ПТФЭ), этиленпропиленовые каучуки (EPDM, EPR, ТМКЩ, АМС, МБС), силикон.

Столь широкая представленность уплотнений на рынке резинотехнических изделий (РТИ), с одно стороны, позволяет потребителям подбирать уплотнительные устройства для решения самых разных технических задач, а с другой – существенно осложняет их выбор даже у профессионалов. А уж о трудностях, которые испытывают неспециалисты, пытаясь самостоятельно определить, уплотнитель из какого материала наилучшим образом подойдёт для реализации того или иного технического проекта, и говорить не приходится. В данной статье вы познакомитесь со свойствами всех перечисленных эластомеров и узнаете, чем они отличаются друг от друга.

Нитрильные каучуки

Эластомеры данного типа ещё именуют – нитрилбутадиеновыми, обозначают NBR, а называют – нитрилбутадиеновыми каучуками или Nitrile. Нитрильные каучуки – это класс полимеров, получаемых путём синтеза мономеров акрилонитрила и бутадиена.

Они обладают:

высокой стойкостью к маслам, топливу разных марок и растворителям;
прочностью;
высокой твёрдостью по Шору, которая может варьироваться в диапазоне 50-90 единиц;
способностью сохранять свою структуру и свойства при температуре от -30^оС до +100^оС;
хорошей упругостью;
стойкостью к воде, температура, которой не превышает +80^оС, воздействие воды более высокой температуры ведёт к отвердеванию и хрупкости уплотнителей, произведённых на базе нитрильных каучуков;
неплохой для резин стойкостью к истиранию.

Нитрильные каучуки – идеальный выбор для производства уплотнителей, рукавов, прокладок и других РТИ. Изделия из эластомеров указанного типа известны способностью сохранять свои свойства при низких температурах, что позволяет их использовать в регионах с холодными климатическими условиями.

Применение

Основные области использования уплотнителей NBR: пищевая промышленность, строительство, автомобилестроительная, машиностроительная отрасли.

Паронит

Нитрильный Каучук.jpg Речь идёт об асбестосодержащем эластомере, имеющем слоистую структуру, который широко используется в промышленности для изготовления уплотнительных и изоляционных материалов. Отметим существование значительного числа разновидностей паронитовых уплотнителей, обладающих различными свойствами и имеющих различные обозначения: ПОН, ПМБ, ПМБ-1, ПК, ПА, ПЭ и другие.

Свойства

Тем не менее, все виды уплотнений из паронита обладают рядом общих свойств, одновременно являющихся и их достоинствами, перечень которых представлен:

химической нейтральностью;
огнеупорностью;
термостойкостью, проявляющейся широким рабочим температурным диапазоном от -50^оС до +490^оС;
способностью сохранения технических характеристик при эксплуатации в условиях не только экстремально низких/высоких температур, но и высокого давления, которое может достигать 40 баров, а армированные паронитовые уплотнители способны выдерживать давление до 64 бар;
устойчивостью к сдавливающим воздействиям (обусловленной высокими жёсткостью и прочностью паронита), которые уплотнения испытывают в процессе проведения монтажных/ремонтных работ;
стойкостью к негативным факторам внешнего воздействия, имеющих биологический и химический характер;
более длительным, по сравнению с прокладками из резины, сроком службы, достигающим 5-ти и более лет.

А также выраженным диэлектрическим свойством.

Применение

Паронит используется для создания прокладок, уплотнений, применяемых в трубопроводах, клапанах, насосах и другом оборудовании, где требуется надёжная защита от утечек и высоких температур.

Основные сферы использования: машиностроение, тракторостроение, нефтяная, химическая, нефтехимическая, металлургическая и другие отрасли промышленности.

Полиацеталь

Полиацеталь, также известный как полиоксиметилен (POM), является высокомолекулярным полимером, который отличается: Полиарцеталь.png

высокой жёсткостью;
прочностью;
твёрдостью;
стойкостью ко многим химическим соединениям, в частности, к маслам, газам и растворителям, что позволяет использовать изготовленные из него уплотнения в широком спектре химически агрессивных сред.
хорошей антифрикционной способностью;
устойчивостью к износу.

А также достаточно широким рабочим температурным диапазоном: -50^oC/+100^oС (в течение короткого времени уплотнители из полиацеталя способны выдерживать воздействие температуры до +130^oС).

Применение

Уплотнители из полиацеталя нашли применение во многих областях хозяйствования.

Автомобильная промышленность. Уплотнительные детали из полиацеталя используются для создания герметичных соединений в системах: охлаждения и топливных, – двигателей, а также в других узлах автомобильных механизмов.
Бытовая техника. Уплотнения из полиацеталя применяются в стиральных машинах, «посудомойках», кофеварках и других бытовых приборах для обеспечения надёжной герметизации различных узлов и соединений.
Медицинская техника. Обсуждаемые уплотнители используются в производстве медицинских приборов, насосов для инфузии, дыхательных аппаратов и прочего оборудования.
Промышленные насосы и клапаны. Обсуждаемые детали применяются для уплотнения соединений в промышленных насосах и клапанах, обеспечивая надёжность и долговечность работы оборудования.
Электроника. В данной области уплотнители из полиацеталя применяются в различных электронных устройствах, включая компьютеры, мобильные телефоны, планшеты и другие электронные компоненты, где требуется надёжное уплотнение соединений.

Это лишь небольшой перечень применения уплотнительных устройств из указанного эластомера. Список постоянно расширяется благодаря свойствам полиацеталя, позволяющим их использование изготовленных из него РТИ в различных отраслях промышленности.

Фторкаучук

Фторкаучук.png Фторкаучук – это полимерный материал, основным компонентом которого является фторированный углеводород. Отметим существование нескольких обозначений изделий из этого эластомера: СКФ, FKM, FPM, «VITON» («ВИТОН»). Первая аббревиатура применяется для обозначения фторкаучука в Российской Федерации, вторая и третья являются международной и американской (соответственно) версиями названия обсуждаемого эластомера.

«VITON» и его русский вариант «ВИТОН» – это название бренда, запатентованное компанией «DuPont» (Франция), то есть, несмотря на разность аббревиатур и наименований, речь, по сути идёт об одном и том же эластомере.

Свойства

Уплотнители из фторкаучука обладают рядом отменных технико-эксплуатационных характеристик, так, разговор ведётся о/об:

широком температурном диапазоне: от -40^оС до +200^оС, в рамках которого фторкаучуковые уплотнения сохраняют свои свойства и технические характеристики, более того, указанные резинотехнические изделия в течение ограниченного времени выдерживают воздействие температуры до +250^оС;
безопасности, что позволяет использовать их в пищевой и фармацевтической отраслях;
повышенной стойкости к истиранию;
длительном сроке эксплуатации, который от условий последней может варьироваться от нескольких лет до нескольких десятилетий;
невоспламеняемости;
газонепроницаемости;
диэлектричности;
атмосферостойкости;
умеренной устойчивости к воздействию радиации;
малой пористости;
низкой адгезии.

Следует отметить, что фторкаучуковые уплотнители при нагревании до температуры, превышающей +300^оС, выделяют вредные вещества. Ещё одним относительным недостатком обсуждаемых РТИ можно считать их высокую стоимость.

Применение

К основным сферам использования фторкаучуковых уплотнений относят автомобильное производство, нефтегазовую, химическую, фармацевтическую, аэрокосмическую, пищевую отрасли промышленности.

Фторопласт

Указанный полимер обозначают аббревиатурой PTFE и её русским прочтением – ПТФЭ. Отметим, что под термином «Фторопласт» подразумевается большая группа эластомеров, содержащих фтор. Основными марками считаются те, что обозначаются: Ф-2, Ф-3, Ф-4. При этом последняя из основных марок – Ф-4 – больше известна обычным потребителям под американским торговым названием «Тефлон» и является самой востребованной из всех модификаций фторопласта.

Свойства

Уплотнительные устройства из фторопласта характеризуются наличием целого ряда полезных свойств, так, речь идёт о/об:

инертности практически ко всем химическим соединениям, в том числе и столь агрессивному, как смесь соляной и азотной кислот, именуемая «царской водкой», единственно, «кого боятся» фторопластовые уплотнители, так это расправленных щелочных металлов;
широчайшем рабочем температурном диапазоне: -200^оС/+260^оС;
высоких прочностных характеристиках;
гидрофобности;
устойчивости к воздействию водяного пара;
биологической стойкости;
выраженных антифрикционном и диэлектрическом свойствах.

Относительный недостаток уплотнителей из фторопласта – разложение с выделением вредных соединений при нагреве до температуры свыше +300^оС.

Применение

Области использования фторопластовых уплотнительных деталей: машиностроение, станкостроение, приборостроение, электроника, химическая, фармацевтическая, пищевая, авиастроительная, аэрокосмическая отрасли промышленности.

Этиленпропиленовые каучуки

На основе этиленпропиленовых каучуков производятся эластомеры, образующие группу пористых резин, которые обозначаются EPDM, EPR, ТМКЩ. Впрочем, в разных странах названия пористых резин отличаются, так, например, в Италии их именуют «Дютрал», в Южной Корее – «Супрен», в ФРГ – «Келтан».

Свойства

Уплотнения, изготовленные из эластомеров, созданных на базе этиленпропиленовых каучуков, отличаются:

озоностойкостью;
термостойкостью – уплотнительные детали из этого материала выдерживают эксплуатации при температуре от -50^оС до +150^оС;
маслостойкостью;
износостойкостью;
высокой воздухопроницаемостью;
хорошо выраженным диэлектрическим свойством;
устойчивостью ко многим химическим соединениям: растворам солей, моющим средствам на основе щелочей, тормозным гликолевым жидкостям, неорганическим/органическим кислотам/основаниям невысокой концентрации, спиртам, сложным эфирам, кетонам и другим.

А также они характеризуются высокой ударопрочностью.

Применение
Этиленпропиленовые каучуки используются в производстве автомобильных шин, прокладок, уплотнений, кабельной продукции, строительных материалов и других изделий, где требуется высокая стойкость к воздействию окружающей среды и устойчивость к высоким и низким температурам.

Благодаря своим уникальным свойствам, этиленпропиленовые каучуки нашли широкое применение в различных отраслях промышленности, например, в строительстве, производстве бытовых приборов и автомобилей, строительной и пищевой отраслях.

Силикон

Указанный эластомер создан на основе высокомолекулярных кремнийорганических соединений. Силикон принципиально отличается от резины составом, поскольку его базу составляют атомы кислорода и кремния, тогда как основа обычных резиновых смесей состоит их атомов водорода.

Химические связи кремний-кислород обладают значительно большим энергетическим потенциалом, обуславливая уникальность свойств силикона и технических характеристик, изготовленных из него уплотнительных деталей, которые отличаются:

устойчивостью к негативным факторам атмосферного характера, так, разговор ведётся не только об осадках, воздухе, озоне, солнечном свете, но и об устойчивости к электрическим полям и разрядам;
неподверженностью воздействию многих химических соединений, так, например, речь идёт о спиртах, минеральных маслах, воде (в том числе, к морской и кипящей), солевых растворах, кислотах/щелочах слабой концентрации, фенолах и других веществах;
термостойкостью – силиконовая уплотнители можно эксплуатировать при температуре от -60^оС до +250^оС, а уплотнительные устройства из силикона, отличающего повышенной термостойкостью, – в температурном режиме от -100^оС до +300^оС;
высокими диэлектрическими характеристиками, которыми силиконовые уплотнения превосходят аналогичные устройства их всех других полимеров;
физиологической безопасностью.
выраженным антиадгезионным свойством.

Ещё одним несомненным достоинством силиконовых уплотнителей является их долговечность – при эксплуатации в условиях оптимального температурного режима (-50^оС/+150^оС) с постоянным доступом воздуха их срок службы практически неограничен.

Применение

Силиконовые уплотнения нашли широкое применение в различных областях промышленности, например, в таких как автомобильная, медицинская, пищевая, фармацевтическая, строительство, электроника, судостроение и другие.

Таблица №1. Некоторые свойства различных эластомеров

№№ П/П	Эластомеры	Твёрдость по Шору	Рабочий температурный диапазон	Ограничения по применению
1.	Нитрильные каучуки – NBR	от 50до 90 Шор А	-30^оС/+100^oC	· ацетон; · бензолу; · двуокись серы; · соляная и муравьиная кислоты.
2.	Паронит: ПОН, ПМБ, ПМБ-1, ПК, ПА, ПЭ	от 70 до 90 Шор А	- 50^оC/+490^оC	Нет ограничений.
3.	Полиацеталь – POM	85 Шор А	-50^oC/+100^oС (при кратковременном воздействии – до +130^oС)	· анилин; · антифриз; · диметилформамид; дихлорэтилен; · кислоты; · этилацетат; · этиленгликоль (50%).
4.	Фторкаучуки: СКФ, FKM, FPM, «VITON»	от 74 до 84 Шор А	-40^oC/+200^oC (при кратковременном воздействии – до +250^oС)	· аммиак; · амины; · муравьиная, уксусная, хлорносульфоновая и флюсовая кислоты; · полярные растворители: ацетон, диоксан, метилэтилкетон; гликольсодержащие жидкости.
5.	Фторопласты – PTFE (ПТФЭ)	58 Шор А	-200^oC/+ 260^oC	· расплавленные щелочные металлы; · трёхфтористый хлор; · элементарный фтор.
. 6.	Этиленпропиленовые каучуки: EPDM, EPR, ТМКЩ	от 30 до 90 Шор А	-50^oC/+150^oC	· алифатические, ароматические, хлорированные углеводороды; · гидравлические жидкости, подверженные биологическому разложению; · минеральные и растительные масла; · животные жиры; · трудно воспламеняющиеся пневматические жидкости групп HFA, HFB и HFD-S.
7.	Силикон – VMQ	от 35 до 90 Шор А	-60^oС/+250^oС, для отдельных видов: -100^oС/+ 400^oС	· авиамоторное топливо; · азот; · аммиак; · ацетон; · бензин; · бензол; · серная кислота.

Заключение

Какой эластомер лучше? На этот вопрос ответить однозначно невозможно.

Нитрильные каучуки обладают хорошей упругостью и стойкостью к маслам и топливам, что делает их подходящими для применения в автомобильной и машиностроительной промышленности.
Этиленпропиленовые каучуки обладают отличной устойчивостью к высоким температурам и агрессивным средам, поэтому их применяют в промышленности химии и нефтегазовой отрасли.
Фторкаучук и фторопласт обладают высокой химической стойкостью и термической устойчивостью, что делает их идеальным выбором для агрессивных химических сред и высокотемпературных рабочих режимов, например, в химической промышленности или при производстве электроники.
Паронит обладает хорошей упругостью и стойкостью к высоким температурам, что делает его применимым в высокотемпературных режимах, а также предполагающих эксплуатацию изготовленных из него уплотнителей в разных средах, включая сжатый воздух, воду и пар.
Полиацеталь и силикон также имеют свои уникальные свойства, которые делают их применимыми в различных областях, от промышленной автоматизации до медицинской техники. Так, например, абсолютная физиологическая безвредность силиконовых уплотнений позволяет их применять в пищевой и фармацевтической отраслях.

Выбор того или иного уплотнителя зависит от многих факторов: специфики применения, условий эксплуатации, а также от требований к химической стойкости, температурной устойчивости и другим характеристикам материала. Ну и, конечно, немаловажным фактором выбора является цена уплотнительных деталей, во многом определяющаяся эластомером, из которого они изготовлены.

Так, самые дорогие уплотнители изготавливают из фторкаучука (FKM), перфторкаучука (FFKM) и силикона (VMQ). Эти материалы обладают высокой химической стойкостью, термостойкостью, прочностью, что делает их незаменимыми для производства промышленных уплотнителей, используемых в агрессивных условиях, при высоких температурах и/или с большими требованиями к долговечности и надёжности. А самыми дешёвыми являются уплотнители, изготовленные из обычной резины.

Возврат к списку