Η επιλογή του υλικού για τη σφράγιση είναι σημαντική, καθώς θα παίξει ρόλο στον καθορισμό της ποιότητας, της διάρκειας ζωής και της απόδοσης μιας εφαρμογής, καθώς και στη μείωση των προβλημάτων στο μέλλον. Εδώ, εξετάζουμε πώς το περιβάλλον θα επηρεάσει την επιλογή υλικού σφράγισης, καθώς και ορισμένα από τα πιο συνηθισμένα υλικά και για ποιες εφαρμογές είναι πιο κατάλληλα.
Περιβαλλοντικοί παράγοντες
Το περιβάλλον στο οποίο θα εκτίθεται μια σφράγιση είναι κρίσιμο κατά την επιλογή του σχεδιασμού και του υλικού. Υπάρχουν ορισμένες βασικές ιδιότητες που χρειάζονται τα υλικά σφράγισης για όλα τα περιβάλλοντα, όπως η δημιουργία μιας σταθερής επιφάνειας σφράγισης, ικανής να άγει τη θερμότητα, ανθεκτικής σε χημικά και καλής αντοχής στη φθορά.
Σε ορισμένα περιβάλλοντα, αυτές οι ιδιότητες θα πρέπει να είναι ισχυρότερες από ό,τι σε άλλα. Άλλες ιδιότητες υλικών που πρέπει να λαμβάνονται υπόψη κατά την εξέταση του περιβάλλοντος περιλαμβάνουν τη σκληρότητα, την ακαμψία, τη θερμική διαστολή, τη φθορά και την χημική αντοχή. Έχοντας αυτά κατά νου, θα σας βοηθήσει να βρείτε το ιδανικό υλικό για τη στεγανοποίησή σας.
Το περιβάλλον μπορεί επίσης να καθορίσει εάν μπορεί να δοθεί προτεραιότητα στο κόστος ή στην ποιότητα της στεγανοποίησης. Για τραχιά και σκληρά περιβάλλοντα, οι στεγανοποιήσεις μπορεί να είναι πιο ακριβές λόγω του ότι τα υλικά πρέπει να είναι αρκετά ανθεκτικά ώστε να αντέχουν σε αυτές τις συνθήκες.
Για τέτοια περιβάλλοντα, η δαπάνη χρημάτων για μια στεγανοποίηση υψηλής ποιότητας θα αποσβεστεί με την πάροδο του χρόνου, καθώς θα βοηθήσει στην αποφυγή των δαπανηρών διακοπών λειτουργίας, επισκευών και ανακαίνισης ή αντικατάστασης της στεγανοποίησης που θα οδηγήσει μια στεγανοποίηση χαμηλότερης ποιότητας. Ωστόσο, σε εφαρμογές άντλησης με πολύ καθαρό υγρό που έχει λιπαντικές ιδιότητες, θα μπορούσε να αγοραστεί μια φθηνότερη στεγανοποίηση υπέρ ρουλεμάν υψηλότερης ποιότητας.
Κοινά υλικά στεγανοποίησης
Ανθρακας
Ο άνθρακας που χρησιμοποιείται στις επιφάνειες στεγανοποίησης είναι ένα μείγμα άμορφου άνθρακα και γραφίτη, με τα ποσοστά καθενός να καθορίζουν τις φυσικές ιδιότητες στην τελική ποιότητα άνθρακα. Είναι ένα αδρανές, σταθερό υλικό που μπορεί να είναι αυτολιπαινόμενο.
Χρησιμοποιείται ευρέως ως ένα από τα ζεύγη των ακραίων επιφανειών σε μηχανικές στεγανοποιήσεις και είναι επίσης ένα δημοφιλές υλικό για τμηματικές περιφερειακές στεγανοποιήσεις και δακτυλίους εμβόλου υπό ξηρή ή μικρή ποσότητα λίπανσης. Αυτό το μείγμα άνθρακα/γραφίτη μπορεί επίσης να εμποτιστεί με άλλα υλικά για να του προσδώσει διαφορετικά χαρακτηριστικά, όπως μειωμένο πορώδες, βελτιωμένη απόδοση φθοράς ή βελτιωμένη αντοχή.
Μια θερμοπηκτική ρητίνη εμποτισμένη με άνθρακα στεγανοποίηση είναι η πιο συνηθισμένη για μηχανικές στεγανοποιήσεις, με τους περισσότερους άνθρακες εμποτισμένους με ρητίνη να είναι ικανοί να λειτουργούν σε ένα ευρύ φάσμα χημικών ουσιών, από ισχυρές βάσεις έως ισχυρά οξέα. Έχουν επίσης καλές ιδιότητες τριβής και επαρκές μέτρο ελαστικότητας για να βοηθήσουν στον έλεγχο των παραμορφώσεων πίεσης. Αυτό το υλικό είναι κατάλληλο για γενική χρήση έως 260°C (500°F) σε νερό, ψυκτικά μέσα, καύσιμα, έλαια, ελαφρά χημικά διαλύματα και εφαρμογές τροφίμων και φαρμάκων.
Οι τσιμούχες άνθρακα εμποτισμένες με αντιμόνιο έχουν επίσης αποδειχθεί επιτυχημένες λόγω της αντοχής και του μέτρου ελαστικότητας του αντιμονίου, καθιστώντας τες κατάλληλες για εφαρμογές υψηλής πίεσης όταν απαιτείται ένα ισχυρότερο και πιο άκαμπτο υλικό. Αυτές οι τσιμούχες είναι επίσης πιο ανθεκτικές στο σχηματισμό φουσκωμάτων σε εφαρμογές με ρευστά υψηλού ιξώδους ή ελαφρούς υδρογονάνθρακες, καθιστώντας τες την τυπική ποιότητα για πολλές εφαρμογές διυλιστηρίων.
Ο άνθρακας μπορεί επίσης να εμποτιστεί με παράγοντες σχηματισμού φιλμ όπως φθορίδια για ξηρή λειτουργία, κρυογονικές και εφαρμογές κενού, ή με αναστολείς οξείδωσης όπως φωσφορικά άλατα για εφαρμογές υψηλής θερμοκρασίας, υψηλής ταχύτητας και στροβίλων έως 800 πόδια/δευτ. και περίπου 537°C (1.000°F).
Κεραμικός
Τα κεραμικά είναι ανόργανα μη μεταλλικά υλικά που κατασκευάζονται από φυσικές ή συνθετικές ενώσεις, συνηθέστερα οξείδιο του αργιλίου ή αλουμίνα. Έχουν υψηλό σημείο τήξης, υψηλή σκληρότητα, υψηλή αντοχή στη φθορά και στην οξείδωση, επομένως χρησιμοποιούνται ευρέως σε βιομηχανίες όπως η μηχανολογία, οι χημικές ουσίες, το πετρέλαιο, η φαρμακευτική και η αυτοκινητοβιομηχανία.
Έχει επίσης εξαιρετικές διηλεκτρικές ιδιότητες και χρησιμοποιείται συνήθως για ηλεκτρικούς μονωτές, εξαρτήματα ανθεκτικά στη φθορά, μέσα λείανσης και εξαρτήματα υψηλής θερμοκρασίας. Σε υψηλές καθαρότητες, η αλουμίνα έχει εξαιρετική χημική αντοχή στα περισσότερα υγρά διεργασίας εκτός από ορισμένα ισχυρά οξέα, γεγονός που την οδηγεί στη χρήση της σε πολλές εφαρμογές μηχανικών σφραγίδων. Ωστόσο, η αλουμίνα μπορεί να σπάσει εύκολα υπό θερμικό σοκ, γεγονός που έχει περιορίσει τη χρήση της σε ορισμένες εφαρμογές όπου αυτό θα μπορούσε να αποτελέσει πρόβλημα.
Το καρβίδιο του πυριτίου παρασκευάζεται με σύντηξη πυριτίου και οπτάνθρακα. Είναι χημικά παρόμοιο με το κεραμικό, αλλά έχει καλύτερες λιπαντικές ιδιότητες και είναι σκληρότερο, καθιστώντας το μια καλή ανθεκτική λύση για σκληρά περιβάλλοντα.
Μπορεί επίσης να υποστεί εκ νέου επίστρωση και γυάλισμα, ώστε μια στεγανοποίηση να μπορεί να ανακαινιστεί πολλές φορές κατά τη διάρκεια ζωής της. Χρησιμοποιείται γενικά περισσότερο μηχανικά, όπως σε μηχανικές στεγανοποιήσεις για την καλή αντοχή στη χημική διάβρωση, την υψηλή αντοχή, την υψηλή σκληρότητα, την καλή αντοχή στη φθορά, τον μικρό συντελεστή τριβής και την αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες.
Όταν χρησιμοποιείται για μηχανικές επιφάνειες στεγανοποίησης, το καρβίδιο του πυριτίου έχει ως αποτέλεσμα βελτιωμένη απόδοση, αυξημένη διάρκεια ζωής στεγανοποίησης, χαμηλότερο κόστος συντήρησης και χαμηλότερο κόστος λειτουργίας για περιστρεφόμενο εξοπλισμό όπως στροβίλους, συμπιεστές και φυγοκεντρικές αντλίες. Το καρβίδιο του πυριτίου μπορεί να έχει διαφορετικές ιδιότητες ανάλογα με τον τρόπο κατασκευής του. Το καρβίδιο του πυριτίου που συνδέεται με αντίδραση σχηματίζεται με τη συγκόλληση σωματιδίων καρβιδίου του πυριτίου μεταξύ τους σε μια διαδικασία αντίδρασης.
Αυτή η διαδικασία δεν επηρεάζει σημαντικά τις περισσότερες από τις φυσικές και θερμικές ιδιότητες του υλικού, ωστόσο περιορίζει τη χημική αντοχή του. Οι πιο συνηθισμένες χημικές ουσίες που αποτελούν πρόβλημα είναι οι καυστικές ενώσεις (και άλλες χημικές ουσίες με υψηλό pH) και τα ισχυρά οξέα και επομένως το καρβίδιο του πυριτίου που έχει συνδεθεί με αντίδραση δεν πρέπει να χρησιμοποιείται σε αυτές τις εφαρμογές.
Το αυτοπυροσυσσωματωμένο καρβίδιο του πυριτίου κατασκευάζεται με άμεση σύντηξη σωματιδίων καρβιδίου του πυριτίου μεταξύ τους χρησιμοποιώντας βοηθήματα σύντηξης χωρίς οξείδιο σε αδρανές περιβάλλον σε θερμοκρασίες άνω των 2.000°C. Λόγω της έλλειψης δευτερογενούς υλικού (όπως το πυρίτιο), το άμεσα πυροσυσσωματωμένο υλικό είναι χημικά ανθεκτικό σε σχεδόν οποιοδήποτε ρευστό και συνθήκες διεργασίας που είναι πιθανό να παρατηρηθούν σε μια φυγοκεντρική αντλία.
Το καρβίδιο του βολφραμίου είναι ένα εξαιρετικά ευέλικτο υλικό όπως το καρβίδιο του πυριτίου, αλλά είναι πιο κατάλληλο για εφαρμογές υψηλής πίεσης, καθώς έχει μεγαλύτερη ελαστικότητα, η οποία του επιτρέπει να κάμπτεται πολύ ελαφρά και να αποτρέπει την παραμόρφωση της επιφάνειας. Όπως και το καρβίδιο του πυριτίου, μπορεί να υποστεί εκ νέου λείανση και γυάλισμα.
Τα καρβίδια του βολφραμίου κατασκευάζονται συχνότερα ως τσιμεντωμένα καρβίδια, επομένως δεν υπάρχει προσπάθεια σύνδεσης του καρβιδίου του βολφραμίου με τον εαυτό του. Προστίθεται ένα δευτερογενές μέταλλο για να συνδέσει ή να τσιμεντώσει τα σωματίδια του καρβιδίου του βολφραμίου μεταξύ τους, με αποτέλεσμα ένα υλικό που έχει τις συνδυασμένες ιδιότητες τόσο του καρβιδίου του βολφραμίου όσο και του μεταλλικού συνδετικού υλικού.
Αυτό έχει χρησιμοποιηθεί προς όφελος, παρέχοντας μεγαλύτερη σκληρότητα και αντοχή σε κρούση από ό,τι ήταν δυνατόν με μόνο το καρβίδιο του βολφραμίου. Μία από τις αδυναμίες του τσιμεντοειδούς καρβιδίου του βολφραμίου είναι η υψηλή πυκνότητά του. Στο παρελθόν, χρησιμοποιούνταν καρβίδιο του βολφραμίου με σύνδεση κοβαλτίου, ωστόσο σταδιακά αντικαταστάθηκε από καρβίδιο του βολφραμίου με σύνδεση νικελίου, λόγω έλλειψης του εύρους χημικής συμβατότητας που απαιτείται για τη βιομηχανία.
Το καρβίδιο του βολφραμίου που συνδέεται με νικέλιο χρησιμοποιείται ευρέως για επιφάνειες στεγανοποίησης όπου απαιτούνται ιδιότητες υψηλής αντοχής και σκληρότητας και έχει καλή χημική συμβατότητα που γενικά περιορίζεται από το ελεύθερο νικέλιο.
GFPTFE
Το GFPTFE έχει καλή χημική αντοχή και το πρόσθετο γυαλί μειώνει την τριβή των επιφανειών στεγανοποίησης. Είναι ιδανικό για σχετικά καθαρές εφαρμογές και είναι φθηνότερο από άλλα υλικά. Υπάρχουν διαθέσιμες υποπαραλλαγές για την καλύτερη προσαρμογή της στεγανοποίησης στις απαιτήσεις και το περιβάλλον, βελτιώνοντας τη συνολική της απόδοση.
Μπούνα
Το Buna (επίσης γνωστό ως καουτσούκ νιτριλίου) είναι ένα οικονομικά αποδοτικό ελαστομερές για δακτυλίους Ο, στεγανωτικά και χυτά προϊόντα. Είναι γνωστό για τη μηχανική του απόδοση και αποδίδει καλά σε εφαρμογές με βάση το πετρέλαιο, πετροχημικές και χημικές εφαρμογές. Χρησιμοποιείται επίσης ευρέως για εφαρμογές αργού πετρελαίου, νερού, διαφόρων αλκοολών, γράσου σιλικόνης και υδραυλικών υγρών λόγω της ακαμψίας του.
Καθώς το Buna είναι ένα συνθετικό συμπολυμερές καουτσούκ, αποδίδει καλά σε εφαρμογές που απαιτούν πρόσφυση μετάλλου και ανθεκτικό στην τριβή υλικό, και αυτό το χημικό υπόβαθρο το καθιστά επίσης ιδανικό για εφαρμογές στεγανοποίησης. Επιπλέον, μπορεί να αντέξει σε χαμηλές θερμοκρασίες καθώς έχει σχεδιαστεί με χαμηλή αντοχή σε οξέα και ήπια αλκάλια.
Το Buna περιορίζεται σε εφαρμογές με ακραίους παράγοντες όπως υψηλές θερμοκρασίες, καιρικές συνθήκες, ηλιακό φως και εφαρμογές αντοχής στον ατμό, και δεν είναι κατάλληλο με απολυμαντικά καθαριστικά (CIP) που περιέχουν οξέα και υπεροξείδια.
EPDM
Το EPDM είναι ένα συνθετικό καουτσούκ που χρησιμοποιείται συνήθως σε αυτοκινητοβιομηχανίες, κατασκευές και μηχανολογικές εφαρμογές για στεγανοποιήσεις και δακτυλίους Ο, σωλήνες και ροδέλες. Είναι πιο ακριβό από το Buna, αλλά μπορεί να αντέξει σε μια ποικιλία θερμικών, καιρικών και μηχανικών ιδιοτήτων λόγω της μακράς διαρκείας υψηλής αντοχής σε εφελκυσμό. Είναι ευέλικτο και ιδανικό για εφαρμογές που περιλαμβάνουν νερό, χλώριο, χλωρίνη και άλλα αλκαλικά υλικά.
Λόγω των ελαστικών και συγκολλητικών ιδιοτήτων του, μόλις τεντωθεί, το EPDM επιστρέφει στο αρχικό του σχήμα ανεξάρτητα από τη θερμοκρασία. Το EPDM δεν συνιστάται για εφαρμογές πετρελαίου, υγρών, χλωριωμένων υδρογονανθράκων ή διαλυτών υδρογονανθράκων.
Βίτον
Το Viton είναι ένα μακράς διαρκείας, υψηλής απόδοσης, φθοριωμένο, υδρογονανθρακικό καουτσούκ που χρησιμοποιείται συνήθως σε δακτυλίους Ο και στεγανοποιήσεις. Είναι πιο ακριβό από άλλα υλικά από καουτσούκ, αλλά είναι η προτιμώμενη επιλογή για τις πιο απαιτητικές και απαιτητικές ανάγκες στεγανοποίησης.
Ανθεκτικό στο όζον, την οξείδωση και τις ακραίες καιρικές συνθήκες, συμπεριλαμβανομένων υλικών όπως αλειφατικοί και αρωματικοί υδρογονάνθρακες, αλογονωμένα υγρά και ισχυρά όξινα υλικά, είναι ένα από τα πιο ανθεκτικά φθοροελαστομερή.
Η επιλογή του σωστού υλικού για σφράγιση είναι σημαντική για την επιτυχία μιας εφαρμογής. Ενώ πολλά υλικά σφράγισης είναι παρόμοια, το καθένα εξυπηρετεί μια ποικιλία σκοπών για να καλύψει οποιαδήποτε συγκεκριμένη ανάγκη.
Ώρα δημοσίευσης: 12 Ιουλίου 2023