Vodotesen silikonski tesnilni obroč: Uporaba v pomorski opremi

Zakaj vodotesni materiali iz silikonskega tesnilnega obroča prevladujejo pri tesnjenju pomorskih naprav

Trajne okvare zaradi puščanja na sklepih, izpostavljenih slani vodi

Slanina ima brutalne posledice za pomorsko opremo, še posebej za tiste stare gumijaste tesnilne obroče, ki danes več ne ustrezajo. Podmorske dele, izpostavljene morski vodi, povzročajo težave za materiale, kot so EPDM in nitrilna guma. Te vrste gume nabreknejo, ko absorbirajo slano vodo, včasih celo do 15 odstotkov svoje velikosti, preden se popolnoma razpadajo. Tudi, kar sledi, ni nič boljše. Nabreknila guma ustvarja majhne režne med sestavnimi deli, kar povzroča stalne puščanje v gibljivih delih, kot so propelerski gredi in pokrovi lukenj. Še huje pa je, da se skozi čas sol nakopiči znotraj teh materialov. Ko se material izmenično namaka in posuši, ta sol dejansko pospešuje nastajanje razpok. Vse te težave kasneje povzročijo večje težave. Električni sistemi pregorijo, ležaji zarjavejo, plovila pa izgubijo sposobnost ustrezne plavajočnosti. Po podatkih Marine Engineering Journal iz lanskega leta okoli tretjina vseh okvar na morju izvira iz ravno takšnih odpovedi tesnil. Da bi odpravili ta problem, potrebujemo nove materiale, ki so posebej zasnovani za upiranje ionom in ohranjanje oblike tudi po mesecih pod vodo.

Molekulska stabilnost silikonskih polimerov pod vplivom hidrolitičnega in toplotnega napetosti

Razlog, zakaj se silikon tako izstopa, je njegova posebna anorganska struktura siloksanskega skeleta Si-O-Si, ki se ne razgradi ob stiku z vodo, kot to počnejo navadni organski gumi. Ogljikovi materiali se zaradi šibkejših vezi razpadajo ob napadu morske vode, silikon pa izjemno dobro zdrži. Trdnost vezi je približno 444 kJ na mol, kar pomeni, da te molekule ostanejo nedotaknjene tudi po daljšem potapljanju v vrelo slani raztopini. Kaj to pomeni v resničnih uporabah? Pomeni, da materiali ohranjajo svojo celovitost bistveno dlje pri ekstremnih pogojih v primerjavi z alternativami.

Hidrofobne metilne skupine, ki obdajajo silikonsko osnovno verigo, odbijajo molekule vode in s tem preprečujejo plastifikacijo. Kombinirano z zanemarljivim vključevanjem kloridnih ionov omogoča ta sestava, da silikonski tesnilni obroči ohranijo stisljivost tesnenja med termičnimi udari – kar je ključno pri cevovodih motorjev, ki delujejo v temperaturnem ciklu med morsko vodo pri 4 °C in obratovalno temperaturo 180 °C.

Tesnilna zmogljivost: Preverjanje vodotesnosti v resničnih pogojih

Izven statičnega potapanja: Dinamični potopni ciklus (0–5 m, več kot 72 h) v skladu s standardoma ASTM D412/D2240

Ocen ni mogoče obravnavati le kot vodo, ki jo je treba obdržati izven – potrebni so tudi materiali, ki zmorejo resnične tlake. Testi statične imerzije nam dajo začetno točko za merjenje zmogljivosti, a pravi test pride s standardi ASTM D412/D2240, ki podvržejo silikonske tesnilne materiale intenzivnim preizkusom s simuliranimi spremembami plimskega tlaka, ekvivalentnimi globinam od gladine do 5 metrov, in sicer v trajanju najmanj treh dni. Ti testi posnemajo dejanske podvodne razmere, kjer valovi udarjajo in se globine nenehno spreminjajo. Glede na različne hidrodinamske raziskave približno osem od desetih odpovedi tesnenj v pomorski opremi nastane ravno zaradi teh pogojev. Ko materiali prestojijo tako zahtevno testiranje, običajno ohranijo svoje vodotesne lastnosti, kljub stalnim gibanjem stiskanja in raztezanja, ki bi uničila cenejše alternative.

Hibridna zmanjševanja kompresijskega seta s silikonom, ojačenim s prašnim silicijevim dioksidom

Ko tesnila trajno deformirajo po odstranitvi tlaka, temu pravimo stiskanje v mirovanju, kar povzroči večino dolgoročnih okvar pri tesnenjih. Dodajanje nanoparticles dimel silicijevega dioksida v strukturo silikonskega polimera ustvari notranjo nosilno mrežo, ki zmanjša težave s stiskanjem v mirovanju za približno 40 odstotkov v primerjavi s standardnimi materiali. Ta ojačana hibridna materiala ohranjata obliko in prožnost tudi po tisočih ciklusih stiskanja, zaradi česar ohranjata vodotesna tesnila tudi ob stalnih vibracijah in napetostih, ki so pogoste pri motorjih čolnov in podvodni opremi. Druga prednost izhaja iz tega, kako te nanostrukture upravljajo mikropokodbe med intenzivnimi stiskalnimi dogodki. Poljski testi kažejo, da deli, izdelani s to tehnologijo, v slanovodnih okoljih preživijo še dodatnih pet do osem let, preden jih je treba zamenjati.

Dolgoročna trdnost: odpornost proti UV, slanemu meglenju in oksidativni koroziji

UV razgradnja v primerjavi z oksidativnim kloridnim napadom: analiza korenin vzroka za odpoved tesnil

Marinski silikonski tesnilni obroči se razgrajujejo predvsem zaradi dveh procesov: enega, ki ga povzroča UV svetloba, in drugega, ki izhaja iz izpostavljenosti kloridom. Ko so dolgo časa izpostavljeni sončni svetlobi, UV sevanje dejansko razgradi polimere vezi na površini. To povzroči težave, kot so sprememba barve, postopno krhkost in nastanek majhnih razpok, skozi katere na koncu prodre voda. Drugi problem izhaja iz soli v zraku. Solni meglica prodre v material in sproži kemijske reakcije na molekularni ravni. Kaj se zgodi nato? Tesnilni obroč nabrekne, izgubi sposobnost ohranjanja stisljivosti in se pod vodno povezavo veliko hitreje starajo. Industrijski preskusi v skladu s standardi, kot je ASTM G154 za izpostavljenost UV, kažejo, da se površinska trdnost zmanjša za približno 40 % po približno 2.000 urah pod UV svetilkami. Pri preskušanju s solno meglico po standardu ASTM B117 proizvajalci ugotavljajo, da izpostavljenost kloridom zmanjša elastičnost materiala za skoraj 58 % v območjih z visoko vsebnostjo soli. Ti podatki so pomembni, ker pomagajo napovedati, kako dolgo bodo ta tesnila trajala, preden jih bo treba zamenjati.

Dokazano zadrževanje: 98,7% tesnote po 5000 urah QUV-B + staranje s solno meglo

Silikonski tesniki so neprimerljivi v naravnih razmerah. Neodvisno potrjevanje potrjuje 98,7% ohranjanje trdnosti v natezanju po 5.000 urah cikličnega izpostavljanja QUV-B (UV) in slani megli, kar presega alternative, kot je EPDM, z več kot 30% zmogljivostnimi maržami. Testni protokol je simulirala ekstremne razmere:

• UV sevanje pri 0,55 W/m2 (340 nm)
• Koncentracija solnega razpršilca: 5% NaCl
• Termalni cikel med 50 °C (UV faza) in 35 °C (soljna megla)

Napredna oksidativna oksidacija se uporablja za oksidiranje polimernih verig. Ta molekularna stabilnost zagotavlja konstantno zadrževanje tesnilne sile v prodorih trupu in na krovu po desetletjih uporabe.

Glavne marine aplikacije vodotesnih silikonskih zlitinskih rešitev

Silikonski tesnilni obroči imajo pomembno vlogo pri ohranjanju vodotesnosti pomorske opreme v hudih razmerah z morsko vodo. Morajo ohranjati svojo obliko in preprečevati razpad na molekularni ravni tudi po letih stalnega tlaka. Za čolne so ta tesnila bistvena za prebode trupa, kot so gredi vijaka in druga oprema, ki gre skozi trup. Brez ustrezne tesnjenja bi se voda prikradla noter in ogrozila sposobnost čolna, da ostane na površju med vožnjo po hrapavih morjih. Znotraj motorjnih prostorov silikonska tesnila ustvarjajo ovire okoli občutljivih področij, kot so pokrovi ventilov in izpušni sistemi. Te dele prizadenejo tako olje kot ekstremne temperature, ki segajo od zelo nizkih do zelo visokih. Na palubi jih najdemo pri tesnjenju navigacijskih instrumentov in ladij, da ne bi poškodovali sonca ali korozije zaradi morskega pršenja. Proizvajalci čolnov se zanašajo na ta tesnila tudi za črpalke za izpust vode, naprave za sonar in priključke v balastnih sistemih. Zakaj? Silikon se v mokrem stanju ne razgrajuje, kar preprečuje nevarne kemične reakcije med različnimi kovinami pod vodo.

Pogosta vprašanja

Zakaj se silikonske tesnilne obroče raje uporabljajo kot tradicionalna gumijasta tesnila v morskih aplikacijah?

Silikonska tesnila so prednostna zaradi izjemne odpornosti proti slani vodi, temperaturnim nihanjem, UV-sevanju in oksidativnemu napetosti. Za razliko od tradicionalnih gumijastih tesnil, silikonski materiali ohranjajo svojo celovitost v hudih morskih okoljih.

Kako se silikonska tesnila obnašajo pri dinamičnih spremembah tlaka?

Silikonska tesnila se preizkušajo po strogih standardih, kot sta ASTM D412/D2240, da zdržijo dinamične spremembe tlaka, kar zagotavlja, da ohranijo svoje vodotesne lastnosti tudi ob stalnih spremembah plime in oseke.

Kakšno vlogo igra dimica silicija pri izboljševanju silikonskih tesil?

Dimica silicija utrjuje silikonske polimere in zmanjša stisljivost za do 40 % v primerjavi s standardnimi materiali. Ta inovacija pomaga morskim tesnim, da ohranijo obliko in elastičnost pri dolgotrajnem pritisku in vibracijah.

Kako silikonska tesnila upirajo degradaciji zaradi UV-sevanja in slanega meglenega okolja?

Silikonske tesnilne obroče so zasnovani za odpornost proti UV povzročeni degradaciji polimerov in nabrekivanju zaradi slanega meglenega okolja ter ohranjajo do 98,7 % natezne trdnosti po intenzivnem izpostavljanju v preskusnih postopkih.