содержание      ..     16      17      18      19     ..

Parker Руководство по кольцам круглого сечения (2017 год) - часть 18

6 Материалы эластомерных уплотнений

Parker Компаунды¹⁾

Химическое наименование

Сокращение

DIN ISO 1629/ASTM D-1418-79

DIN ISO 18064

M-Group (насыщенные молекулы углерода в основной макромолекулярной цепи):

A8845-70

• полиакрилатный каучук

ACM

-

• хлорированный полиэтиленовый каучук

CM

-

• хлорсульфонил-полиэтиленовый каучук

CSM

E0540-80

• этиленпропилендиеновый каучук

EPDM

-

• этилен-пропиленовый каучук

EPM

V0747-75

• фтор-каучук

FKM

V3896-70

• тетрафторэтиленпропиленовый сополимерный каучук

FEPM²⁾

V3819-75

• фтор-каучук

FKM

• HiFluor^®

V8545-75

Перфторэластомеры

FFKM

R-Group (ненасыщенная углеродная цепь водорода):

-

• Бутадиеновый Каучук

BR

C0557-70

• Хлоропреновый Каучук

CR

-

• изобутенизопреновый каучук (бутилкаучук)

IIR

-

• бромбутиловый каучук

BIIR

-

• хлорбутиловый каучук

CIIR

-

• изопреновый каучук

IR

N0674-70

• бутадиенакрилонитрильный каучук

NBR

N3554-75

• гидрированный бутадиенакрилонитрильный каучук

HNBR

-

• натуральный каучук

NR

-

• бутадиенстирольный каучук

SBR

Q-Group (с силиконом в основной цепи):

L0677-70

• Фторсиликоновый Каучук

FVMQ

-

• метилфенилкремнийорганический каучук

PMQ

-

• метилфенилвинилкремнийорганический каучук

PMVQ

-

• метилкремнийорганический каучук

MQ

S0604-70

• метилвинилкремнийорганический каучук

VMQ

Термопластичные эластомеры (TPE)

P5008

• полиэфироуретан (термопласт)

TPU

P5001

• полиэфиро-/эфироуретан (термопласт)

TPU

¹⁾ Другие компаунды приведены в разделе 6.6.

²⁾ Сокращения приводятся только для норм ASTM D-1418-79.

Использование оптимизированных компаундов с постоян-

Таб. 6.1 Основные типы синтетического каучука, группы и сокращения

ными свойствами

Для того чтобы обеспечить соответствие высоким требованиям

Эластомеры, используемые для уплотнений, в частности ис-

к каучуку для применения в технике, его физические свойст-

пользуемые для производства колец круглого сечения, гаран-

ва улучшаются путем применения добавок. Поэтому даже не-

тируют долговечное надежное уплотнительное действие при

большие изменения формулы могут серьезно влиять на свой-

соблюдении указанных ниже конструктивных параметров.

ства эластомера, например изменение твердости (жесткости),

прочности на разрыв, стойкости к удлинению или износу. Для

Выбор соответствующего эластомера

предотвращения такого влияния компания Parker ввела систе-

Для обеспечения химической и термической стойкости к кон-

му CBI (идентификация контрольной партии). После выхода из

тактной среде необходимо выбирать соответствующий эласто-

вальцовой установки каждая смесь материалов получает се-

мер. На рис. 6.5 и 6.6 показаны эти значения стойкости. Более

рийный номер (номер партии) и далее проходит испытания в

подробная информация приведена в таблице совместимости

лаборатории. При получении положительного результата смесь

сред Parker в приложении.

получает разрешение на использование в производстве. Опре-

деленные в процессе тестирования характеристики компаунда

(толщина, твердость, прочность на разрыв, предельное удлине-

ние) записываются в архив. Номер партии наносится на каждую

72

6 Материалы эластомерных уплотнений

коробку уплотнительных колец. Таким способом уплотнитель-

Блочные сополимеры

ное кольцо Parker можно отследить вплоть до выпуска с завода

Другие способы направлены на сополимеризацию каучука и

даже спустя многие годы.

термопластичного сырья или на процесс синтеза полиамида,

полиэстера, полиэфира или полиуретана в сегментах для до-

Оптимум температурной кривой во время вулканизации

стижения желаемого профиля свойств. Данные сополимеры

В процессе вулканизации материал переходит из пластично-

обладают свойством физического сшивания посредством сил

го в эластичное состояние (см. рис.), и эластомер приобретает

межмолекулярного взаимодействия. В данном случае химиче-

важнейшее свойство для уплотнения: упругость (в сравнении с

ское сшивание отсутствует.

остаточной деформацией при сжатии, раздел 8.6). Температура

В последние годы использование термопластичных полиурета-

вулканизации определяет скорость реакции. Оптимальная сте-

нов (TPU) в уплотнительной промышленности стабильно растет

пень сшивания может быть достигнута при поддержании требу-

благодаря превосходной стойкости этих материалов к износу.

емой температуры в течение всего процесса.

В отношении прочности на разрыв, прочности на растяжение,

100%-ного модуля упругости и предельного удлинения матери-

алы TPU имеют преимущества перед стандартными эластоме-

6.2.3 Термопластичные эластомеры (TPE)

рами.

Для TPU твердые и мягкие сегменты связываются друг с дру-

Создание термопластичных эластомеров преследует цель до-

гом посредством уретановой реакции. Жесткие сегменты мо-

биться сочетания свойств эластомеров и термопластов. Ма-

гут соединяться для формирования кристаллических зон и, та-

териалы эластичны как резина при рабочих температурах, но

ким образом, физически сшивать макромолекулы. При более

подходят для термопластичной обработки при более высоких

высоких температурах эти области могут растрескиваться, что

температурах.

дает возможность термопластичной обработки термопластич-

Термопластичные эластомеры можно разделить на две основ-

ных полиуретанов. После отливки законченная деталь снова

ные группы:

должна быть выдержана при более высокой температуре, что-

бы снова смогли сформироваться сверхрешетки разделенных

1. Эластомерные сплавы, полимерные смеси

твердого и мягкого сегментов.

2. Блочные сополимеры

Чередуя твердые и мягкие сегменты, можно создать большое

количество специфически оптимизированных термопластич-

Эластомерные сплавы, полимерные смеси

ных полиуретанов.

6

Материалы TPE могут создаваться путем смешивания несши-

В сравнении с вулканизированными эластомерами термопла-

того каучука или каучука со слабыми поперечными связями,

стичные эластомеры гораздо проще обработать и перерабо-

или при помощи динамической вулканизации во время смеши-

тать благодаря возможности плавления. Однако это ограни-

вания или сухого смешивания сшитых эластомеров с термо-

чивает их использование при более высоких температурах.

пластом. В результате получается материал с упругими свой-

Некоторые свойства наиболее часто используемых типов TPE

ствами, который подходит для термопластичной обработки.

приведены в таблице ниже.

Представители данной группы приведены в таблице ниже. Од-

В частности, уплотнительные материалы TPU характеризуют-

нако, Недостатком данного низкозатратного метода обработки

ся очень высокой стойкостью к истиранию. Они обладают от-

для уплотнений, обычно является слишком большое значение

личными динамическими характеристиками и хорошей устой-

остаточной деформации при сжатии и также ухудшение дина-

чивостью к воздействиям атмосферы и среды. Более того, они

мической упругости.

также обладают преимуществами в отношении газонепроница-

емости и разрывной декомпрессии. Другими важными свойст-

вами является очень хорошая устойчивость к озону, кислороду

и ультрафиолетовому излучению.

Эластомерные сплавы и смеси

Блочные сополимеры

Смеси с термопластичными полиолефинами

TPO

несшитый или со слабыми поперечными связями

TPU

термопластичные полиуретаны (на основе простых и

сложных эфиров или углерода)

TPV

сшитая каучуковая фаза

TPC

полиэфир, содержащий сложноэфирные группы

(сополиэстерный эластомер)

TPZ

другие, неклассифицированные, например: ACM/PA,

TPA

полиамидоэфиры, полиэфирамиды

EPDM/PP, EVA/PVDC, FKM/PVDF, NBR/PP, NR/PP

TPS

стирол триблоксополимеры, например:

• SBS (стирол-бутадиен-стирол)

• SIS (стирол-изопрен-стирол)

• SEBS (стирол-этилен/бутилен-стирол)

Таб. 6.2 Наиболее часто используемые типы TPE и их наименования в

соответствии с ISO 18064

6 Материалы эластомерных уплотнений

6.2.4 Термореактопласты (дюропласты)

NBR не обладает устойчивостью к воздействиям атмосферы и

озона.

Термореактопласты — это сшитые макромолекулы с трехмер-

ными поперечными связями. Они твердые и хрупкие и допуска-

Термостойкость: до +100 °C, более короткий срок службы при

ют только очень малую упругую деформацию даже под воздей-

+120 °C (при повышенной температуре скорость старения уве-

ствием больших усилий вплоть до температуры разложения.

личивается, старение в масле проявляется с меньшей скоро-

стью, чем в горячем воздухе).

При производстве формованных изделий термореактопла-

стичные литые компаунды химически необратимо сшиваются

Гибкость при отрицательной температуре: в зависимости от со-

и остаются размерно-устойчивыми вплоть до температуры раз-

става от -20 °C до -55 °C.

ложения. По сравнению с эластомерами степень сшивки тер-

мореактопластов значительно выше.

Химическая стойкость:

• алифатические углеводороды (пропан, бутан, нефтяное

Наиболее важными термореактопластами являются фенопла-

масло, минеральное масло и смазки, дизельное топливо,

сты, аминопласты и сшитый эпоксидный состав или ненасы-

топливные масла);

щенные полиэфирные смолы. Они не используются для уплот-

• растительные и животные жиры и смазки;

нительных колец круглого сечения.

• жидкости HFA, HFB и HFC;

• многие разбавленные кислоты, щелочи, соляные растворы

при низких температурах;

• вода (специальные компаунды до +100 °C).

6.3 Базовые эластомеры

Не устойчив по отношению к:

• топливо с большим содержанием ароматических соедине-

6.3.1 Бутадиенакрилонитрильный каучук (NBR)

ний (для высокооктанового топлива должен использоваться

специальный компаунд);

Торговые наименования:

• ароматические углеводороды (бензол);

Perbunan^®

Lanxess

• хлорированные углеводороды (трихлорэтилен);

Nipol^®

Zeon

• полярные растворители (кетон, ацетон, уксусная кислота,

Europrene^®

Eni Versalis

этиленэфир);

• сильные кислоты;

Наличие нитрильного каучука (NBR) является общим условием

• тормозные жидкости на основе гликоля;

для бутадиенакрилонитрильного смешанного полимера. Со-

• озон, атмосферное воздействие и старение.

держание акрилонитрила в технических изделиях меняется (от

18 % до 50 %) и влияет на свойства эластомера. Чем выше со-

держание акрилонитрила, тем выше стойкость к маслу и топли-

6.3.2 Бутадиеновый каучук (BR)

ву. В то же время акрилонитрил оказывает обратный эффект на

эластичность и значение остаточной деформации при сжатии

Торговые наименования:

(см. рис.).

Buna^® CB

Lanxess

Часто можно найти компромиссное решение и подобрать сред-

Europrene^® Neocis

Eni Versalis

нее содержание акрилонитрила.

Полибутадиеновый каучук (BR) преимущественно используется

Гибкость при

в сочетании с другими каучуками для улучшения гибкости при

Разбухание

отрицательной

отрицательной температуре и стойкости к износу. BR обычно

(IRM 903)

температуре

используется в шинной промышленности, а также для привод-

ных ремней и конвейерных лент и не подходит для использова-

ния в качестве уплотнительного компаунда.

6.3.3 Бутилкаучук (IIR)

Торговые наименования:

20

30

40

50

Lanxess Butyl

Lanxess

Содержание акрилонитрила [%]

Exxon™ Butyl

Exxon

Рис. 6.3 Влияние содержания акрилонитрила

Бутилкаучук (изобутилен, изопреновый каучук, IIR) производит-

NBR обладает хорошими механическими свойствами и высокой

ся многими компаниями в различных видах и сильно отличается

стойкостью к износу по сравнению с другими эластомерами.

содержанием изопрена. Изопрен используется для вулканиза-

74

содержание      ..     16      17      18      19     ..