Wat zijn de belangrijkste eigenschappen van rubberproducten die worden gebruikt voor afdichtingen?

Waarom een evenwicht tussen eigenschappen belangrijker is dan één enkel cijfer

Wanneer kopers rubberproducten voor afdichtingen vergelijken, zoeken ze vaak naar één indrukwekkend cijfer, zoals de hoogste temperatuurklasse of de grootste hardheid. In de praktijk is een afdichting een afweging tussen meerdere eigenschappen die in verschillende richtingen trekken. Een samenstelling die bestand is tegen hoge temperaturen, kan bij lage temperaturen minder soepel zijn; een samenstelling die zacht blijft, kan onder druk minder bestand zijn tegen extrusie. Het begrijpen van de volledige reeks eigenschappen, en hoe deze op elkaar inwerken, stelt een koper in staat om een rubberproduct te kiezen dat betrouwbaar presteert, in plaats van één dat alleen op papier indrukwekkend lijkt. De onderstaande eigenschappen bepalen of een rubberproduct zijn vorm, zijn afmetingen en zijn weerstand tegen media gedurende de levensduur behoudt.

Elastischheid en compressieherstel

De kenmerkende eigenschap van rubber is elasticiteit: het vermogen om onder belasting te vervormen en zijn vorm terug te krijgen zodra de belasting wordt weggenomen. Voor een afdichting is deze teruggave wat de contactdruk tegen het afdichtingsoppervlak in stand houdt. Als het rubber een permanente vervorming ondergaat en niet terugveert, verliest de afdichting zijn contact en begint te lekken. Compressieteruggave is daarom één van de eerste eigenschappen die moet worden gecontroleerd bij elke dynamische of herhaaldelijk belaste verbinding, en deze eigenschap hangt nauw samen met de keuze van het mengsel, alsook met de constructie en vulcanisatie van het onderdeel. Dit zijn de eigenschappen die een rubberproduct geschikt maken voor afdichting.

On-doordringbaarheid en afdichtgedrag

Een afdichting werkt door de doorgang van een vloeistof of gas te blokkeren, dus ondoordringbaarheid is van direct belang. Rubber is relatief ondoordringbaar vergeleken met veel andere materialen, wat de reden is waarom het een ideaal afdichtmateriaal is om lekkage van vloeistoffen en gassen te voorkomen. De mate van ondoordringbaarheid hangt af van de samenstelling en van het medium, omdat sommige vloeistoffen bepaalde elastomeren sterker doordringen dan andere. Daarom kan een pakking of O-ring die olie goed afdicht, wel water of damp doorlaten, en daarom moet compatibiliteit met het medium worden gecontroleerd in plaats van worden verondersteld.

Hardheid, compressievervorming en temperatuurbereik

De hardheid wordt opgegeven in Shore A, en de standaardproductie van afdichtingen omvat ongeveer 30 tot 90 Shore A. Dit bepaalt hoeveel de afdichting vervormt en hoe goed deze bestand is tegen uitdrukking in een spleet. Zachtere composities passen zich beter aan ruwe oppervlakken en lage boutbelastingen aan, terwijl hardere composities beter bestand zijn tegen drukgestuurde uitdrukking. Het compressieverlies beschrijft hoeveel het materiaal niet terugkeert na langdurige compressie; een laag compressieverlies is daarom wenselijk voor een afdichting met een lange levensduur. Het temperatuurbereik verbindt deze eigenschappen, omdat zowel de hardheid als de herstelcapaciteit met de temperatuur veranderen. Verschillende rubbersoorten hebben verschillende hitte- en koudelimieten: NBR werkt ongeveer tussen -30 en 100 graden Celsius, FKM bereikt ongeveer -20 tot 200 graden Celsius, en siliconenrubber (VMQ) heeft een bereik van ongeveer -60 tot 200 graden Celsius. Een afdichting moet goedgekeurd zijn voor het volledige temperatuurbereik waarop deze daadwerkelijk wordt blootgesteld, inclusief opstart- en reinigingsfasen.

Chemische, weers- en slijtvastheid

Tijdens gebruik komt een afdichting in aanraking met meer dan alleen de primaire vloeistof. Het kan ook in contact komen met reinigingschemicaliën, koelvloeistof of atmosferische ozon en ultraviolette straling, allemaal factoren die rubber doen verouderen. Goede chemische stabiliteit betekent dat het materiaal bestand is tegen zuren, alkaliën en andere chemicaliën zonder op te zwellen of te verharden; weerbestendigheid betekent dat het bestand is tegen ultraviolette straling, ozon en temperatuurwisselingen om veroudering en scheurvorming te voorkomen — dit is vooral belangrijk bij buitentoepassingen. Slijtvastheid is van belang wanneer de afdichting onder wrijving staat; sommige soorten rubber, zoals siliconenrubber en fluorrubber, weerstaan langdurige wrijving en slijtage beter dan algemene kwaliteitsgraden. Schurende slijtagevermindering verlengt de levensduur van elke bewegende afdichting die tegen een oppervlak schuift. Rubber is bovendien een goede elektrische isolator, wat nuttig is wanneer een afdichting tegelijkertijd geleidende onderdelen van elkaar moet scheiden of een kabeldoorvoer moet beschermen. Dit dient te worden overwogen naast de mechanische eigenschappen, vooral wanneer de afdichting in de buurt van elektrische componenten is geplaatst; anti-verouderingsgedrag is tenslotte de eigenschap die de levensduur bepaalt: een materiaal dat langzaam veroudert behoudt langer zijn hardheid, afmetingen en afdichtkracht. Aangezien veroudering wordt veroorzaakt door warmte, zuurstof, ozon en licht, bepaalt de toepassingsomgeving hoeveel anti-verouderingsbestendigheid het materiaal nodig heeft. Kopers dienen de materiaalkwaliteit en het gecertificeerde temperatuurbereik op te vragen en te verifiëren dat beide overeenkomen met de werkomstandigheden.

Hoe een specificatie voor een rubberproduct te lezen

Een duidelijke specificatie voor een rubberproduct dat als afdichting wordt gebruikt, vermeldt meerdere zaken: de samenstelling en het materiaaltype, de hardheid in Shore A, de afmetingen en of het om een standaard- of niet-standaardproduct gaat, het geaccepteerde tekeningsformaat en de kleur indien identificatie vereist is. Ook wordt vermeld in welke omgeving het rubberproduct moet functioneren. Veelgebruikte materialen zijn onder andere NBR, EPDM, SBR, HNBR, FKM en FFKM; op maat gemaakte vormen worden vervaardigd op basis van een 2D-tekening in PDF- of CAD-formaat, een 3D-model in IGES- of STEP-formaat of een monster. Door een specificatie voor een rubberproduct op deze manier te lezen, wordt een lijst met eigenschappen omgezet in een reeks beslissingen, zodat de koper temperatuurbestendigheid kan afwegen tegen flexibiliteit en hardheid tegen extrusie voordat hij een keuze maakt.

Een praktisch inkoopsceario

Denk aan een voedselverwerkingslijn waarbij een afdichting vaak moest worden vervangen. Het onderdeel was gekozen vanwege zijn hoge hardheid, op basis van de veronderstelling dat grotere hardheid langer duurzaamheid betekende. In gebruik barstte het echter, omdat de hardheid ongeschikt was voor de lage reinigingstemperatuur en de samenstelling een slechte flexibiliteit bij lage temperaturen had. Tests onder de werkelijke omstandigheden — reinigingstemperatuur, contactmedia en dynamische belasting — toonden aan dat een zachtere, bij lage temperaturen flexibele samenstelling de afdichting veel langer behield. De les is dat eigenschappen als geheel moeten worden afgestemd op de omgeving. Een leverancier met interne teams voor rubbermixen en matrijzenbouw kan adviseren over het evenwicht tussen eigenschappen, aangezien de samenstelling en de vorm gezamenlijk worden ontwikkeld. Voor elk rubberproduct geldt dezelfde les: de eigenschappen moeten als geheel worden afgestemd.

Vragen die kopers stellen over eigenschappen van rubberafdichtingen

Welke eigenschap is het belangrijkst voor een afdichting?

Dat hangt af van de toepassing. Voor een statische, lagedrukverbinding zijn ondoordringbaarheid en media-compatibiliteit het belangrijkst. Voor een dynamische of hogedrukverbinding krijgen compressieherstel, hardheid en extrusieweerstand voorrang.

Betekent hogere hardheid automatisch een langere levensduur van de afdichting?

Niet noodzakelijkerwijs. Hardere composities weerstaan extrusie beter, maar passen zich minder goed aan en kunnen barsten als de toepassing flexibiliteit vereist. De juiste hardheid wordt bepaald door de spleetgrootte, de druk, de oppervlakteafwerking en de temperatuur.

Hoe controleer ik een rubberproduct voordat ik een volledige bestelling plaats?

Vraag naar de materiaalkwaliteit, de hardheid in Shore A en het gecertificeerde temperatuurbereik, en verzoek om een monsteronderdeel dat is vervaardigd volgens uw tekening of monster. Het beoordelen van een fysiek monster van het rubberproduct is de meest betrouwbare manier om te bevestigen dat de eigenschappen overeenkomen met uw toepassing.