Tính chất cao su tổng hợp: So sánh khả năng chống dầu, nhiệt, thời tiết và mài mòn

Hai tấm cao su màu đen có thể có cùng mức độ cứng, cùng độ dày và cùng màu sắc nhưng vẫn bị hỏng theo những cách trái ngược nhau. Một tấm SBR đa năng được để trên nắp băng tải ngoài trời sẽ bị bong tróc và nứt dưới sự tấn công của ozone trong vòng một hoặc hai mùa, trong khi tấm EPDM có độ cứng giống hệt nhau tồn tại được một thập kỷ ở cùng một vị trí. Ngâm cả trong dầu thủy lực và thứ hạng đảo ngược hoàn toàn. Sự khác biệt không bao giờ ở trên bề mặt; nó nằm trong cấu trúc polyme và công thức tổng hợp. Đó là lý do tại sao việc so sánh các đặc tính của cao su tổng hợp, chứ không phải thẻ giá hay hình thức bên ngoài, là cách đáng tin cậy duy nhất để lựa chọn chất liệu trước khi quyết định mua hàng.

Các thuộc tính quyết định liệu một hợp chất có tồn tại hay không

Mỗi biểu dữ liệu kể câu chuyện của nó thông qua một danh sách ngắn các giá trị đo được. Độ cứng, được biểu thị bằng Shore A từ khoảng 40 đối với hợp chất bịt mềm lên đến 90 đối với bề mặt cứng, cho bạn biết độ cứng chứ không phải độ bền. Độ bền kéo và độ giãn dài khi đứt, được thử nghiệm theo tiêu chuẩn ASTM D412, cho thấy mức độ căng thẳng mà một hợp chất tồn tại trước khi bị rách và độ giãn của nó trước tiên là bao xa. Bộ nén, được đo bằng tiêu chuẩn ASTM D395, là bộ mà người mua thường bỏ qua nhất: một miếng đệm giữ được hơn 25% lực nén sau 22 giờ ở nhiệt độ làm việc sẽ bị rò rỉ rất lâu trước khi hết thời hạn bảo hành thiết bị.

Các giá trị môi trường cũng quan trọng không kém. Nhiệt độ sử dụng liên tục đánh dấu mức trần mà tại đó hợp chất giữ được độ đàn hồi trong nhiều năm thay vì hàng giờ. Độ phồng của dầu, được xác định bằng phương pháp ngâm trong tiêu chuẩn ASTM D471, dự đoán liệu vòng đệm có bị mềm và không ổn định về kích thước trong nhiên liệu hoặc chất bôi trơn hay không. Khả năng chống ôzôn và tia cực tím quyết định tuổi thọ sử dụng ngoài trời và tính linh hoạt ở nhiệt độ thấp quyết định liệu một bộ phận có tồn tại khi khởi động vào mùa đông mà không bị nứt hay không.

Để tham khảo nhanh, đây là những đặc tính thường quyết định thành công hay thất bại trong lĩnh vực này:

• Độ cứng (Shore A): độ cứng dưới tải trọng; giá trị sai dẫn đến hiện tượng đùn qua các khe hở của mặt bích hoặc lực bịt kín không đủ.
• Độ bền kéo và độ giãn dài (ASTM D412): khả năng chống rách trong quá trình lắp đặt và uốn cong khi sử dụng.
• Bộ nén (ASTM D395): liệu con dấu có phục hồi sau nhiều tháng nén hay không; mức cao có nghĩa là đường dẫn rò rỉ vĩnh viễn.
• Sự trương nở của dầu và chất lỏng (ASTM D471): ổn định kích thước khi tiếp xúc với dầu, nhiên liệu và hóa chất xử lý.
• Lão hóa nhiệt và kháng ozone (ASTM D573 và D1149): nứt bề mặt và giòn ở ngoài trời hoặc gần thiết bị nóng.
• Tính thấm khí và tính chất điện môi: khả năng giữ không khí cho các bộ phận khí nén và hiệu suất cách điện cho các ứng dụng điện.

Không có con số nào tôn vinh cao su là tốt nhất; mọi tài sản đều giao dịch với nhau và tính chất hóa học đằng sau mỗi họ polyme sẽ khắc phục những sự đánh đổi đó.

So sánh các dòng cao su tổng hợp chính

Tất cả các giá trị trên đều có nguồn gốc từ hóa học polyme. Các vật liệu có khung không bão hòa, chẳng hạn như SBR và NBR, xử lý dễ dàng và gia cố tốt, nhưng chính các liên kết đôi hỗ trợ quá trình lưu hóa cũng tạo điều kiện cho ôzôn tấn công. Các chất nền bão hòa, chẳng hạn như EPDM và butyl, không bị ảnh hưởng bởi thời tiết nhưng lại trương nở rất nhiều trong dầu mỏ. Phân cực bổ sung thêm lớp thứ ba: các đơn vị acrylonitrile trong NBR và flo trong FKM mang lại cho polyme ái lực với các loại dầu không phân cực, đó chính xác là những gì mà phốt cần khi nó phải nằm trong dầu mà không bị hòa tan. Bảng tóm tắt kết quả đánh đổi.

Hãy coi bảng như một bộ lọc đầu tiên chứ không phải là một phán quyết. Khi một bộ phận phải đối mặt với cả dầu và ánh sáng mặt trời, cả NBR và EPDM đều không chiến thắng một mình, vì vậy các nhà thiết kế hoặc chuyển sang FKM, thêm lớp bảo vệ hoặc phân chia nhiệm vụ giữa hai vật liệu. Một ống mềm có nắp EPDM và ống bên trong NBR là kết quả chung của lý do đó.

Tại sao hai mẻ polyme giống nhau lại hoạt động khác nhau

Tên polyme đảm bảo ít hơn những gì người mua mong đợi. Hai hợp chất NBR có thể bắt đầu từ cùng một loại polymer thô và vẫn khác nhau rõ rệt về độ trương nở của dầu, tuổi thọ mài mòn và lão hóa nhiệt, bởi vì công thức xung quanh nó kiểm soát mạng lưới cuối cùng. Loại cacbon đen và tải trọng tăng độ bền kéo và khả năng chống mài mòn lên gấp nhiều lần; lựa chọn chất làm dẻo làm thay đổi cả độ phồng của dầu và tính linh hoạt ở nhiệt độ thấp; và phương pháp xử lý bằng lưu huỳnh so với phương pháp xử lý bằng peroxide làm thay đổi khả năng chịu nhiệt và bộ nén. Polyme cơ bản đặt ra mức trần, nhưng việc kết hợp sẽ quyết định mức độ gần của bộ phận.

Chất lượng quy trình sau đó quyết định liệu công thức có tồn tại ở phần hoàn thiện hay không. Dầu và chất làm dẻo phải phân tán đều trong mẻ, nếu không tấm rời khỏi đường dây có các điểm mềm và trạng thái phồng lên không nhất quán; cách một máy nhào cao su kết hợp dầu và chất làm dẻo thành một mẻ trực tiếp định hình sự phân bổ tài sản này. Trạng thái xử lý cũng quan trọng không kém: các bộ phận chưa được bảo dưỡng vẫn giữ được độ dẻo và chịu nén kém, trong khi các bộ phận được bảo dưỡng quá mức sẽ cứng lại, mất độ giãn dài và nứt trong thời gian đầu sử dụng.

Đây là lý do tại sao những người mua có kỷ luật lại hỏi về kiểm soát quy trình thay vì chỉ giá cả: cửa sổ độ nhớt Mooney trên mỗi lô, đường cong lưu biến kế xử lý trên mỗi hỗn hợp và kỷ luật nhiệt độ được ghi lại trong quá trình trộn và xử lý, tất cả đều xuất hiện sau này dưới dạng tính nhất quán của đặc tính trong bộ phận được giao.

Kết hợp các đặc tính của polyme với công việc

Ba kịch bản bao gồm hầu hết các giao dịch mua tấm, miếng đệm và phớt công nghiệp, và mỗi kịch bản mang lại một sự đánh đổi khác nhau.

Tiếp xúc dầu và nhiên liệu: NBR và mặt số acrylonitrile của nó

NBR là mặc định cho bất kỳ bộ phận nào tồn tại trong dầu và hàm lượng acrylonitrile cho phép bạn điều chỉnh nó. Các cấp độ từ khoảng 18 đến 50 phần trăm ACN: ACN cao hơn giúp cải thiện khả năng kháng dầu và nhiên liệu nhưng làm cứng hợp chất trong thời tiết lạnh, do đó, phốt dành cho hệ thống thủy lực ngoài trời ở vùng lạnh thường có cấp độ trung bình thay vì cấp độ chịu dầu cao nhất. Đối với đệm lót nhà xưởng, nhà máy và đường ống, sự cân bằng giữa khả năng chịu dầu và chi phí giải thích tại sao tấm NBR chiếm ưu thế trong ngành công nghiệp nói chung.

Tấm cao su Neoprene (CR) để cân bằng dầu, chống cháy và thời tiết Tấm cao su cloropren có khả năng chịu dầu vừa phải, khả năng chống cháy tự dập tắt và khả năng chống tia cực tím và ozon mạnh. Một nền tảng trung gian thực tế khi các ứng dụng cần tiếp xúc với dầu cộng với độ bền ngoài trời mà không tốn chi phí nitrile. Xem sản phẩm →

Ánh sáng mặt trời, ozon và hơi nước: EPDM

EPDM có khung chính bão hòa hoàn toàn, do đó ôzôn và tia cực tím hầu như không chạm vào nó, đồng thời vật liệu xử lý hơi nước và nước nóng lên tới khoảng 150°C. Sự kết hợp đó giải thích khả năng bám dính của nó trên màng lợp, vật liệu cách điện ngoài trời và các miếng đệm tiếp xúc với thời tiết. Điểm yếu của nó là dầu mỏ: miếng đệm EPDM bên cạnh ổ trục được bôi trơn phồng lên và thoái hóa. Ở những nơi bị ảnh hưởng bởi thời tiết và không có dầu, hợp chất EPDM mang lại tuổi thọ sử dụng lâu nhất trên mỗi đơn vị chi phí.

Tấm cao su EPDM để tiếp xúc ngoài trời và hơi nước Tấm EPDM chịu được ozon, tia cực tím và nhiệt độ lên tới khoảng 150°C, khiến nó trở nên lý tưởng cho tấm lợp, miếng đệm ngoài trời và đường dẫn hơi nước. Xương sống bão hòa của nó chống lại thời tiết nhưng phồng lên trong dầu mỏ, vì vậy nó phù hợp với môi trường không có dầu. Xem sản phẩm →

Nhiệt độ bền vững và môi trường tích cực: FKM

Khi nhiệt độ liên tục vượt quá 150 °C hoặc chất lỏng tấn công mọi thứ rẻ hơn, FKM sẽ biện minh cho mức giá của nó. Các loại tiêu chuẩn chạy liên tục ở nhiệt độ khoảng 200 °C trong khi chịu được dầu, nhiên liệu và nhiều loại hóa chất, còn các loại đặc biệt mở rộng phạm vi nhiệt độ cuối lạnh mà nhiệt độ thấp bắt đầu là vấn đề quan trọng. Các nhà máy xử lý hóa chất, hệ thống nhiên liệu và dây chuyền hàng không vũ trụ giúp FKM tiếp tục hoạt động bất chấp giá cao, vì việc thay thế một vòng đệm bị hỏng thường tốn kém hơn nhiều so với bản thân vật liệu.

Tấm cao su FKM cho dịch vụ hóa chất và nhiệt độ cao Tấm Fluoroelastome xử lý nhiệt liên tục gần 200 °C trong khi chống lại dầu, nhiên liệu và hóa chất mạnh. Khi các chất đàn hồi rẻ hơn bị hỏng trong các nhà máy hóa chất hoặc hệ thống nhiên liệu, độ bền của FKM sẽ biện minh cho mức giá cao của nó. Xem sản phẩm →

Những điều cần kiểm tra trước khi mua

Bảng dữ liệu rất dễ bị phồng lên, vì vậy việc xác minh cũng quan trọng như số được in. Việc mua hàng có kỷ luật sẽ được thực hiện thông qua danh sách kiểm tra này:

1. Yêu cầu bảng dữ liệu đầy đủ với các phương pháp và điều kiện thử nghiệm, chứ không phải các giá trị tiêu đề: độ bền kéo theo tiêu chuẩn ASTM D412, độ cứng theo tiêu chuẩn ASTM D2240, bộ nén theo tiêu chuẩn ASTM D395 ở nhiệt độ làm việc thực tế của bạn và mức tiếp xúc với chất lỏng theo tiêu chuẩn ASTM D471 trong chất lỏng thực tế của bạn.
2. Yêu cầu chú thích dòng ASTM D2000 hoặc thông số kỹ thuật bằng văn bản tương đương để mỗi lô trong tương lai có thể được so sánh với các yêu cầu tương tự.
3. Đối với các miếng đệm tĩnh, coi bộ nén là đạt hoặc không đạt; giá trị trên khoảng 25 phần trăm sau 22 giờ thường dự đoán rò rỉ sớm.
4. Kiểm tra vật liệu mẫu trong điều kiện thực tế, bao gồm chu kỳ nhiệt độ đầy đủ và tải trọng cơ học, trước khi đưa ra đơn đặt hàng khối lượng.
5. Thảo luận về tính nhất quán của lô với nhà cung cấp: cửa sổ độ nhớt Mooney, đường cong lưu hóa từ mỗi hỗn hợp và ghi lại việc kiểm soát nhiệt độ trong quá trình trộn và lưu hóa.

Các nhà cung cấp vận hành thiết bị trộn, cán và lưu hóa của riêng họ thường có thể trả lời những câu hỏi này bằng dữ liệu quy trình thay vì lời đảm bảo. của chúng tôi giải pháp công nghiệp sản phẩm cao su trang phác thảo cách các giai đoạn trộn, tạo hình và xử lý kết nối với các đặc tính được thảo luận ở đây và đó là điểm khởi đầu hợp lý cho cuộc trò chuyện đó.

Đặc tính cao su tổng hợp hoạt động như một hệ thống chứ không phải một con số duy nhất. Các giới hạn nhiệt độ, độ phồng của dầu, khả năng chống ozon và bộ nén trao đổi với nhau và hợp chất phù hợp là hợp chất có sự cân bằng phù hợp với ứng suất chủ yếu trong ứng dụng của bạn. So sánh các vật liệu trên các giá trị đo được, mua với các thông số kỹ thuật bằng văn bản và hãy nhớ rằng các đặc tính trên giấy chỉ trở thành hiện thực khi hợp chất được trộn, tạo thành và xử lý trong sự kiểm soát. Sự kết hợp giữa hóa học và kỷ luật quy trình là yếu tố tạo nên sự khác biệt giữa một bộ phận có thể kéo dài thời gian sử dụng đầy đủ với bộ phận bị hỏng sớm.