抗臭氧的新型密封材料
2008-07-23
由丁腈橡膠材料制造的密封件會(huì)因?yàn)槌粞醵a(chǎn)生裂紋，從而導(dǎo)致密封系統(tǒng)泄漏。Trelleborg公司推出了一種新型丁腈橡膠材料，可有效的抵抗臭氧的破壞。
臭氧（O3）是導(dǎo)致丁腈橡膠材料制造的密封件產(chǎn)生裂紋的主要原因，也是密封系統(tǒng)提前出現(xiàn)泄漏的根源所在。Trelleborg公司根據(jù)這一情況加強(qiáng)了密封件材料抗臭氧能力的研究。大氣中的臭氧可導(dǎo)致丁腈橡膠密封件在大氣環(huán)境中很快就失去了原有的性能，當(dāng)前正在進(jìn)行的研發(fā)項(xiàng)目旨在利用丁腈橡膠混合材料來提高抗臭氧的能力。在這一項(xiàng)目的進(jìn)行過程中，他們研發(fā)出了三種不同的調(diào)節(jié)丁腈橡膠硬度的材料。
臭氧——導(dǎo)致密封件產(chǎn)生裂紋的根源
當(dāng)大氣層中平流層的氧分子被分解為兩個(gè)氧原子、與一個(gè)氧分子結(jié)合后就會(huì)形成臭氧，而太陽光就是這一化學(xué)反應(yīng)過程的“催化劑”。同時(shí)，這種化學(xué)反應(yīng)過程也會(huì)在紫外線的作用下而加強(qiáng)，由氮氧化物（NO2）和氧（O2）反應(yīng)出臭氧。
當(dāng)這種氣體產(chǎn)生之后，會(huì)在丁腈橡膠材料（NBR）制造的O型密封圈和成型件上引起裂紋，尤其是在丁腈橡膠材料制造的密封件中。為了抵抗臭氧對(duì)丁腈橡膠密封件的損害，可以使用具有抗臭氧破壞的新型丁腈橡膠材料，這些新型丁腈橡膠的硬度為肖氏硬度（A）70，80和90，即在中等硬度到硬橡膠之間。
普通的丁腈橡膠在延伸率為5％的工況下一周即會(huì)出現(xiàn)條裂紋，而新型丁腈橡膠材料的性能則要強(qiáng)4倍。因此，在流程工藝技術(shù)中，使用新型丁腈橡膠材料是解決臭氧導(dǎo)致丁腈橡膠材料制造的O型密封圈產(chǎn)生裂紋的解決方案，它使得流程設(shè)備具有更高的可靠性，密封性能保持的時(shí)間更長，能夠更好地避免流程設(shè)備的故障檢修停機(jī)。
新型丁腈橡膠材料制造的密封件和成型件的優(yōu)點(diǎn)不僅僅體現(xiàn)在技術(shù)性能方面，而且在經(jīng)濟(jì)性能方面表現(xiàn)也不可小覷。與普通的丁腈橡膠材料相比較，新型丁腈橡膠材料制造的零件使用壽命明顯增長，而且新型丁腈橡膠的價(jià)格也比普通丁腈橡膠更加經(jīng)濟(jì)。因?yàn)楸怀粞鯎p壞的密封件需要拆除，其拆除和安裝新的密封件的維修費(fèi)用不容忽視。基于這一狀況，Trellerborg公司計(jì)算出了一條新型抗臭氧丁腈橡膠經(jīng)濟(jì)性能更好的特性曲線。還有一點(diǎn)必須指出：普通丁腈橡膠在使用前、或出售前就容易被臭氧所破壞，這種情況在新型丁腈橡膠研發(fā)時(shí)已經(jīng)得到了證實(shí)——倉庫中的普通丁腈橡膠密封件就有被臭氧破壞而產(chǎn)生的裂紋。
Trelleborg公司參照DIN 53509-1標(biāo)準(zhǔn)的要求和規(guī)定對(duì)新型丁腈橡膠抗臭氧的保護(hù)性能進(jìn)行了測試。新型材料的工作溫度范圍在-30~100℃之間，在確定肖氏A級(jí)硬度時(shí)，他們注意到了普通丁腈橡膠在臭氧作用下會(huì)“逐步變硬”。如果用戶需要更高的抗臭氧破壞能力，可采用制造成本更高的HNBR加氫丁腈橡膠材料。
氣動(dòng)系統(tǒng)：手動(dòng)擰緊即可密封
出于防爆安全的考慮，在許多流程工業(yè)設(shè)備中用到壓縮空氣。而新型的丁腈橡膠零部件恰恰為這一領(lǐng)域開創(chuàng)了全新的產(chǎn)品。符合DRV 4標(biāo)準(zhǔn)要求的新型靜態(tài)密封件是非常適合做氣動(dòng)系統(tǒng)連接件使用的密封件。在雙色注塑工藝中，一次注塑可生產(chǎn)出淺灰色PP（聚丙烯）和黑色耐高溫TPU（熱塑性聚氨酯）材料的密封件。密封件的三個(gè)定位點(diǎn)在螺紋連接過程中起到了很好的定心作用。在擰緊螺母時(shí)，密封唇緊貼到密封面，密封件體還起到了預(yù)緊力監(jiān)控的作用。該密封件符合ISO 16030標(biāo)準(zhǔn)的要求。
在新的產(chǎn)品系列中，還有規(guī)格為1/8?， 1/4?， 3/8?， 1/2?和3/4?的可重復(fù)使用的密封件。小規(guī)格型號(hào)密封件的擰緊力矩為2Nm，大規(guī)格型號(hào)的擰緊力矩為10Nm，它們都可在-10~60℃的溫度環(huán)境中使用。在室溫條件下，它們的擰緊力矩統(tǒng)一是0.5Nm，也就是說：用手即可將它們擰緊。在室溫條件下可以承受的壓力Z高10bar，Z低-0.95bar。
無需模具即可制造大型O型密封圈
對(duì)流程設(shè)備的生產(chǎn)廠家和使用者來說，一種無縫大型O型密封件和成型件（直徑尺寸的500mm以上）的工藝技術(shù)是一種創(chuàng)新。長期以來，這種大型O型密封件只能依靠較大的模具投資在很長的時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)出來，或者在帶有技術(shù)缺陷的情況下制造出來。大型環(huán)形件生產(chǎn)制造的難點(diǎn)是：圓形的膠條或者成型件膠條達(dá)到要求的長度尺寸時(shí)，一般需要裁斷，再將裁斷后的兩個(gè)端面連接起來。借助于新的Flexi-Mold工藝技術(shù)，Trelleborg公司可以一次生產(chǎn)出大型的O型密封圈或者成型密封件，無需專用模具費(fèi)，且供貨期短。按照這一技術(shù)生產(chǎn)的密封圈沒有接頭，可以經(jīng)濟(jì)地、快速地制造出超大型的O型密封圈和成型密封件。在許多流程工業(yè)企業(yè)中，例如化學(xué)工業(yè)企業(yè)，石油化工企業(yè)和醫(yī)藥產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)中，大型O型密封圈和成型密封件都是必不可少的密封件。
筆者建議在直徑尺寸大于500mm的O型密封圈、成型密封件或者特殊擠出密封件的生產(chǎn)過程中使用Flexi-Mold工藝技術(shù)。這一技術(shù)滿足了ISO 3601-1標(biāo)準(zhǔn)，AS 568標(biāo)準(zhǔn)和JIS B 2401標(biāo)準(zhǔn)的要求，可以按照任意長度、任意直徑制造。在生產(chǎn)制造普通規(guī)格尺寸的O型密封圈時(shí)，這一工藝技術(shù)也省略模具制造費(fèi)用。按照用戶的需要，這一技術(shù)可以生產(chǎn)特殊強(qiáng)度和特殊截面形狀的密封件。利用Flexi-Mold技術(shù)可以生產(chǎn)制造不同材質(zhì)的O型密封圈和成型密封件，例如可以使用 FFKM，Resifluor，F(xiàn)luorelastomer，F(xiàn)KM，EPDM和HMBR等滿足FDA、USP VI級(jí)以及EDR抗爆減壓標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范要求的原材料。密封件在零缺陷質(zhì)量控制過程中進(jìn)行生產(chǎn)、分類、包裝和粘貼標(biāo)簽的。原則上，生產(chǎn)100級(jí)的產(chǎn)品也是可能的。
