如何選用橡膠(jiāo)材料

 

在選用密封(fēng)件用之橡膠材料時,須考慮幾種重要的指標:

一、 使用條件考慮

1. 須接觸的物體(包(bāo)含液(yè)體、氣體、固體及各種化學藥劑)

2. 溫度區間(最低及最高溫度(dù))

3. 壓力區間(密封件承受壓(yā)力時的最低壓縮比率之考慮)

4. 靜態或動態使用之考(kǎo)慮


二、 設計需求(qiú)考慮

1. 組(zǔ)合之考(kǎo)慮

2. 使用中可能之(zhī)化學反應考(kǎo)慮

3. 使(shǐ)用壽命考慮及可能失敗原因檢討(tǎo)

4. 組件潤滑度及組裝方式考慮

5. 公差方麵(miàn)考慮


三、 檢驗需求考慮

1. 定義出檢驗標準

2. 決定樣本確認之(zhī)需求性(xìng)

3. 設定允收標準

4. 主要密封表麵設定


四、 材質規範之選擇

1. 決定材質規範的選用,如美國ASTM、德國DIN、日本JIS、中國GB等

2. 與供貨商討論,定義(yì)橡膠材(cái)料的選用

3. 選用供貨質量穏定(dìng)供貨商


五(wǔ)、 成本考慮

選用適合之膠料,選免選用成(chéng)本高且(qiě)不符實用之膠料,造成成品無法發密封功能,無論是天然或人工合成(chéng)之橡膠均擁有一般之橡膠特性,如受壓(yā)縮之(zhī)後彈(dàn)力恢複性、耐曲折性、耐擠性及對氣體液體之耐滲透性(xìng),但每一類之橡(xiàng)膠彈性體均(jun1)有其(qí)獨特之性能,同時藉由橡膠配方(fāng)之組合物也能對其性能表現產生影(yǐng)響。目前有超過二十種以(yǐ)上之(zhī)橡膠彈性體,並廣泛被使(shǐ)用在各類材料需求,同時經由專業混煉廠之配方(fāng)設(shè)計及混煉,更能提(tí)供符合各項工程需求,硫化作(zuò)用使(shǐ)橡膠由熱可塑性混合物轉成熱固性之(zhī)期(qī)待形狀,交鏈(liàn)作用(Crosslink)提供”橡膠(jiāo)分子鏈(liàn)接力量及彈性予密封件發揮性能,因此密封件之設計者與營造者及膠料供應者互相討論決定使用材(cái)料是非(fēi)常重要的。

 

橡膠原枓特性、優缺點及經常用途

橡膠材質

材質說明(míng)

優缺點

經常用途

丁腈膠

NBR

(Nitrile Rubber)

由丙烯(xī)腈與丁二烯共聚合而成(chéng),丙烯腈含量由18%~50%,丙烯腈含量愈高,對石化油品碳氫燃料油之抵抗性愈好,但低溫性能則變差,一(yī)般使用(yòng)溫度(dù)範圍為-25~100℃。丁腈膠為目前(qián)油封及O型圈最常用之橡(xiàng)膠之一。

優點:

1. 具良好的抗油、抗水、抗(kàng)溶劑及抗高壓油的特性。

2. 具(jù)良好的壓縮歪,抗磨及伸(shēn)長力。

缺點:

1. 不(bú)適合用於極(jí)性溶劑之中,例如酮類、臭氧、硝基烴,MEK和氯仿。

1. 用於製作(zuò)燃油箱、潤滑油(yóu)箱以及在石油係(xì)液壓油、汽油、水、矽潤滑脂(zhī)、矽油、二酯(zhǐ)係潤滑油、甘(gān)醇係液壓油等流體介(jiè)質中使用的橡膠零件,特(tè)別是密封零件。可說是目前用(yòng)途最廣、成本最(zuì)低的(de)橡膠(jiāo)密封件。

氫化丁(dīng)腈膠

HNBR

(Hydrogenate Nitrile)

氫化丁腈膠為丁腈膠中經由氫化(huà)後去除部份雙鏈,經(jīng)氫化後其(qí)耐溫性、耐候性比一般丁腈橡膠提高很多,耐油性與(yǔ)一般丁腈膠相近。一般使用溫度範圍為-25~150℃。

優點:

1. 較丁腈(jīng)膠擁有較佳的抗磨性

2. 具極佳的抗蝕、抗張、抗撕和壓縮歪的特性

3. 在臭氧、陽光及其它的大氣(qì)狀(zhuàng)況下具良好的(de)抵抗(kàng)性

4. 一般來說適用於洗衣或洗碗(wǎn)的清洗劑中(zhōng)

缺點:

1. 不建議使用於醇類(lèi),酯類或是(shì)芳香族的溶液之中。

1. 空調製冷業(yè),廣泛用於環保冷媒R134a係統中的密封件。

2. 汽車發動機係統密封件。

 

乙丙膠

EPDM

(Ethylene propylene Rubber)

由乙烯及(jí)丙烯共(gòng)聚合而成主鏈不合雙鏈,因(yīn)此耐熱性、耐老化性、耐臭氧性、安定性均非常優秀,但無法硫磺加硫。為解決此(cǐ)問(wèn)題,在EP主鏈上導(dǎo)入少量有雙鏈之第(dì)三成份而可硫磺加硫即成(chéng)EPDM,一般使用溫(wēn)度範(fàn)圍為-50~150℃。對極性溶劑如醇、酮、乙二醇及磷酸脂類液壓油抵抗性極佳。

優(yōu)點:

1. 具良好抗候性及抗臭氧性(xìng)

2. 具極佳的抗水性及抗(kàng)化(huà)學(xué)物

3. 可使用醇類及酮類

4. 耐高溫蒸氣(qì),對氣體具良好的不滲(shèn)透性 

缺點:

1. 不建議用於食品(pǐn)用途或是(shì)暴露於芳香氫之中。

1. 高溫水蒸汽環境之密封件。

2. 衛浴設備密封件或零件。

3. 製動(刹車)係統中的橡膠零件。

4. 散熱器(汽車水箱)中的密封件。

矽橡膠

SI

(Silicone Rubber)

矽膠主鏈由矽(-si-o-si)結合而成。具有極佳的耐熱、耐(nài)寒、耐臭氧、耐大氣(qì)老化。有很好的電絕緣性能。抗拉力強度較一(yī)般橡膠差且不具耐油性。

優點:

1. 經調製配方後(hòu)抗張(zhāng)強度可達(dá)1500PSI及抗撕裂性可達88LBS

2. 彈性良好及具有良好的壓縮歪

3. 對中性溶劑具有良好的抵(dǐ)抗性

4. 具極佳的抗熱性

5. 具極(jí)佳的(de)抗寒性

6. 對於臭氧及(jí)氧化物的侵蝕具極(jí)佳的抵抗性

7. 極佳的電絕緣性能

8. 隔熱、散熱(rè)性佳(jiā)

缺點:

1. 不(bú)建議使用(yòng)於大(dà)部份濃縮的溶劑(jì)、油品(pǐn)、濃縮酸(suān)及經稀釋後的氫氧化鈉之中。

1. 家用電器行業所(suǒ)使用的密封(fēng)件或橡膠零件,如電熱(rè)壺(hú)、電(diàn)燙鬥、微波爐內(nèi)的橡膠(jiāo)零件。

2. 電子行業的密封件或橡膠零件,如手機按(àn)鍵、DVD內的減震墊、電纜線接頭內的密封件等。

3. 與人(rén)體有接觸的各式用品(pǐn)上的密(mì)封件,如水壺(hú)、飲水機等。

氟(fú)橡膠

FPM

(Fluoro Carbon Rubber)

分子內含氟(fú)之橡膠,依氟含(hán)量(liàng)(即單體構造)而有各種類(lèi)型。目前廣用的六氟化係氟橡膠最早由杜邦公(gōng)司以”Viton”商品名(míng)上市。耐高溫性(xìng)優於矽橡(xiàng)膠,有極佳的耐化學性、耐大(dà)部分油及溶劑(酮、酯類除(chú)外)、耐候性及耐臭氧(yǎng)性;耐寒性則較不良,一般使用溫度範圍為-20~250℃。特殊配方可耐低(dī)溫至-40℃。

優點:

1. 可抗(kàng)熱至250℃

2. 對於大部份油品及溶劑都具(jù)有抵抗的能力,尤其是所有的酸類、脂(zhī)族烴、芳香烴及動植物油

缺點:

1. 不建議使用於酮類,低分子量的酯類(lèi)及含硝的混合物。

1. 汽車、機車、柴油發動機(jī)及燃料係統。

2. 化工廠的密封件。

矽(guī)氟橡膠

FLS

(Fluorinated Silicone Rubber)

矽氟橡膠(jiāo)為矽橡膠經氟化處理,其一般性(xìng)能(néng)兼具有氟橡膠及矽橡膠(jiāo)的優點;其耐(nài)油、耐溶劑(jì)、耐燃料油及耐高低溫性(xìng)均佳,一般使用溫度(dù)為-50~200℃。

 

優點:

1. 適用於特別用途,如要求能抗含(hán)氧的化(huà)學物、含芳香氫的溶劑及含氯的溶劑的侵蝕。

缺點:

1. 不建議暴(bào)露於(yú)煞車(chē)油,酮類及胼的溶液中

1. 太空機件上。

 

丁苯(běn)膠

S B R

(Styrene Butadiene Copolyme)

丁(dīng)二烯與(yǔ)苯乙烯之共聚合物,與天然(rán)膠比較(jiào),質量均勻,異物少,但(dàn)機械(xiè)強(qiáng)度則較弱,可與天然膠摻合使用。

優點:

1. 低成(chéng)本的非抗油性材質

2. 良好的抗水性,硬(yìng)度70以下具良好彈力

3. 高硬度時具較(jiào)差的壓縮歪(wāi)

4. 可使用大部份(fèn)中(zhōng)性的化學物質及幹性、滋性(xìng)的有機酮

缺(quē)點:

1. 不建議(yì)使用強酸、臭氧、油類、油酯和脂(zhī)肪及大部份的碳氫化合物(wù)之中。

1. 廣用於輪胎業、鞋業(yè)、膠布(bù)業及輸送帶行業(yè)等。

丁基橡(xiàng)膠

IIR

(Butyl Rubber)

為(wéi)異(yì)丁烯與(yǔ)少量isoprenes聚合(hé)而成,保有少量不飽合基供(gòng)加硫用(yòng),因甲基(jī)的立體障礙分子的運動比其它聚合物少,故氣體透過性較少,對熱、日光、臭氧(yǎng)之抵抗性大,電器絕緣性佳;對極性溶劑如醇、酮、酯等抵抗大,一般使用溫度範(fàn)圍為-54~110℃。

優點(diǎn):

1. 對大部份一般氣體具不滲透性

2. 對陽光及臭氧具良(liáng)好的(de)抵抗性

3. 可暴露於動物(wù)或植物油(yóu)或是可氧化的化學物中

缺點:

1. 不建義與石(shí)油溶劑,膠煤油和芳氫同時使用。

1. 用於製作耐化學(xué)藥品、真空設(shè)備的橡膠零件(jiàn)。

氯丁膠

CR

(Neoprene、Polychloroprene)

由氯(lǜ)丁烯單體聚(jù)合而(ér)成。硫化後的橡膠彈性(xìng)耐磨性好(hǎo),不怕陽光的直接照射,有特別(bié)好(hǎo)的耐大(dà)氣(qì)老化性能,不怕激烈的扭(niǔ)曲,不怕二氯二氟甲烷和(hé)氨等製冷劑,耐稀(xī)酸、耐矽酯係潤滑(huá)油,但不耐磷酸酯係液壓油。在低溫時易結(jié)晶、硬化,貯存穩(wěn)定性差,在苯胺點低的礦(kuàng)物油中膨脹量大。一般使(shǐ)用溫度範圍為-50~150℃。

優點:

1. 彈性良好及具良好的壓縮變形。

2. 配方內不含硫磺(huáng)因此非常容易來製作

3. 具抗(kàng)動物及植物油的特性

4. 不會因(yīn)中性化(huà)學物,酯肪、油脂、多種油(yóu)品,溶劑而影響物(wù)性

5. 具防燃特性

缺點:

1. 不建(jiàn)議使用強酸、硝基烴、酯類(lèi)、氯仿及酮類的化學物(wù)之中。

1. 耐R12製冷劑的密封件。

2. 家(jiā)電用品上的橡膠零件或密封件。

3. 適合用來(lái)製作各種直接接觸大氣、陽光、臭氧的零件。

4. 適(shì)用於各種耐燃、耐化學腐蝕的橡膠製品。

氯磺化聚乙烯膠

CSM

(Hypalon、Polyethylene)

氯磺化聚乙烯為(wéi)杜邦公司專利的合(hé)成橡膠。耐(nài)熱性、耐候性、耐臭氧性均佳;耐酸性也佳,常用於耐氧化性藥品(硝酸、硫酸)之處,一(yī)般使用溫度範圍為-45~120℃。

優點:

1. 對臭氧、氧化及火焰都有不錯(cuò)的抵抗性

2. 物性和氯丁膠(jiāo)相似且擁有較佳(jiā)的抗酸性

3. 極佳的抗磨蝕性

4. 擁有和(hé)丁(dīng)腈膠相同(tóng)的低(dī)磨擦表麵

5. 對於油劑及溶劑的抵抗(kàng)性介於丁腈膠及氯(lǜ)丁膠之間

6. 建議使用水中來防(fáng)滲漏

缺點:

1. 不建議暴露於(yú)濃縮的氧化酸、硝基烴、酯類、酮類及芬香氫。


丙烯酸酯橡膠

ACM

(Polyacrylate Rubber)

由Alkyl Ester Acrylate為主(zhǔ)成份聚合而成之彈性體,耐石化油、耐高溫、耐候性(xìng)均佳,在機械強度、壓縮變形(xíng)率及耐水性方麵則較弱,比一(yī)般耐油(yóu)膠稍差。一般使用溫度範圍為-25~170℃。

優點:

1. 適用於汽車傳動油之中

2. 具良好的抗氧化及抗候性(xìng)

3. 具抗彎曲變型的功能

4. 對油品有極佳(jiā)的抵抗性

5. 適用於汽車傳動係統及動力方向盤(pán)之中

缺點:

1. 不適用於熱水之中

2. 不適用於(yú)煞車油之中

3. 不具耐低溫的功能

4. 不適用於磷酸酯之中

1. 汽車傳動(dòng)係統及動力係(xì)統密封件。

天然橡膠

NR

(Natural Rubber)

由橡膠樹采集膠乳製成,是異戊二烯的聚合物。具有很好的耐(nài)磨性、很高的彈性、扯(chě)斷強度及伸長率。在空氣中易老化,遇熱變黏,在礦物油(yóu)或汽油中易膨脹和溶解,耐(nài)堿(jiǎn)但不(bú)耐強(qiáng)酸。


1. 是製作膠帶、膠管、膠鞋的原料,並適用於製作減(jiǎn)震零件、在汽車刹車油、乙醇等帶氫氧(yǎng)根的液體中使用的製品。

聚(jù)氨酯橡膠

PU

(Urethane Rubber)

聚氨酯橡膠機械物性相當好,高硬度、高彈性(xìng)、耐磨耗(hào)性均是其它橡膠類所難相比;耐(nài)老化性、耐臭氧性、耐(nài)油性也相當好。一般使用溫(wēn)度範(fàn)圍為-45~90℃。

優點(diǎn):

1. 耐磨、耐(nài)高壓

缺點(diǎn):

1. 不耐高溫

1. 工(gōng)業上耐高(gāo)壓、耐(nài)磨密封件,如液壓缸密封件。

2. 高壓高荷電係統

 


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