如何選(xuǎn)用橡膠材料

 

在選用密封件用(yòng)之橡膠材料時,須考慮幾種(zhǒng)重要的指標(biāo):

一、 使用條件考慮

1. 須接觸(chù)的物體(包含液體、氣體、固(gù)體及(jí)各種化學藥劑)

2. 溫度區間(最低及最高(gāo)溫(wēn)度)

3. 壓力區間(密封件承受壓力時的最低壓(yā)縮比率之考慮(lǜ))

4. 靜態或(huò)動態使用之考慮(lǜ)


二、 設計需求考慮

1. 組合之考慮

2. 使用中可能(néng)之化學反應考(kǎo)慮

3. 使用壽命考慮及可能失敗(bài)原(yuán)因檢討(tǎo)

4. 組件潤滑度及組裝(zhuāng)方式考慮(lǜ)

5. 公差方麵(miàn)考慮(lǜ)


三、 檢驗需求考慮

1. 定義出檢驗標準

2. 決定樣本確認(rèn)之需求性

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(dìng)材質規範的(de)選用,如美國ASTM、德國DIN、日本JIS、中國GB等

2. 與供貨商討論(lùn),定義橡膠材料的選用

3. 選(xuǎn)用供貨質(zhì)量穏定供貨商


五、 成本考慮(lǜ)

選用適合之膠料,選免選用成本高且不(bú)符實用之膠(jiāo)料,造(zào)成成品(pǐn)無法發密封功能(néng),無論是天然或人工(gōng)合成之橡膠均(jun1)擁有一般之橡膠特性,如受壓縮之後彈力恢複性、耐曲折性、耐擠性及對氣體液體之耐滲透性,但每一類之橡膠彈性體均有其獨特之性(xìng)能,同時藉由橡膠(jiāo)配方之組合物也能(néng)對其性能表現產生影響。目前有超過(guò)二十種以上之橡膠彈性體,並廣泛被使用在各類材料需求,同時經(jīng)由專業混煉廠之配方設計(jì)及混煉,更能提供符(fú)合各項工程需求,硫化作用使橡膠由熱可塑性混合物轉成熱固性之期待形狀(zhuàng),交鏈作用(yòng)(Crosslink)提供”橡膠分子鏈接力量及彈(dàn)性予密封件發揮性能,因此密封件之設(shè)計者與營造者及膠料供(gòng)應者互相(xiàng)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(cháng)用途

橡膠(jiāo)材質

材質說明

優缺點(diǎn)

經常用途

丁腈膠

NBR

(Nitrile Rubber)

由丙烯腈與丁二烯共聚合而成,丙烯腈含量(liàng)由(yóu)18%~50%,丙烯腈含量愈高,對石化油(yóu)品(pǐn)碳(tàn)氫燃料油之抵抗性愈好,但低溫性能(néng)則變差,一般使用溫度範圍為-25~100℃。丁腈膠為目前油(yóu)封及O型圈最(zuì)常用之橡膠之一(yī)。

優點:

1. 具良好的(de)抗油、抗(kàng)水、抗溶劑及抗高壓油的特性。

2. 具良好的壓縮歪,抗磨及伸長力(lì)。

缺點:

1. 不適合用於極性溶劑之中,例如酮類、臭氧、硝基烴,MEK和氯仿。

1. 用於製作燃油箱、潤滑油箱以及(jí)在石油係液壓油、汽油(yóu)、水、矽潤滑脂(zhī)、矽油、二酯係潤滑油、甘醇係液壓油等流體介質中使用的橡膠零件,特別是密封零件。可(kě)說是目前用途最廣、成本(běn)最低的橡膠密(mì)封件。

氫化丁腈膠

HNBR

(Hydrogenate Nitrile)

氫化丁腈膠為丁腈膠中經由氫(qīng)化(huà)後去除部(bù)份(fèn)雙鏈,經氫化後其耐溫性(xìng)、耐候性比一(yī)般丁腈橡膠提高(gāo)很(hěn)多,耐油性與一般丁腈膠相近。一般使用溫度範(fàn)圍為-25~150℃。

優點:

1. 較丁腈膠擁有較佳的抗磨性

2. 具(jù)極佳的抗蝕、抗張、抗撕和壓縮歪的特性

3. 在臭(chòu)氧、陽光及其它的(de)大氣狀況下具良(liáng)好(hǎo)的抵抗性

4. 一般來說適用於(yú)洗衣或洗碗的清洗劑中(zhōng)

缺(quē)點:

1. 不(bú)建議使用於醇類,酯(zhǐ)類或是芳香(xiāng)族的溶(róng)液之中。

1. 空調製冷業,廣泛用於(yú)環保冷媒R134a係統中的密封件。

2. 汽車發動機係統密封件。

 

乙(yǐ)丙膠(jiāo)

EPDM

(Ethylene propylene Rubber)

由(yóu)乙烯及丙烯共聚合而成主(zhǔ)鏈不合雙鏈(liàn),因此耐熱性、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(jiě)決(jué)此問(wèn)題,在EP主鏈上(shàng)導入少量有雙鏈之第三成份而可硫磺加硫即成EPDM,一般(bān)使用溫度範(fàn)圍為-50~150℃。對極性溶劑如醇、酮、乙二醇(chún)及磷酸脂類液壓油抵抗性極佳。

優點:

1. 具良(liáng)好抗候性及(jí)抗臭氧性

2. 具(jù)極佳的抗(kàng)水性及抗化學物

3. 可使用(yòng)醇類及酮類

4. 耐高溫蒸氣(qì),對氣體具良好的不滲透性 

缺點:

1. 不建議用於食品用(yòng)途或是暴露於(yú)芳香氫(qīng)之(zhī)中。

1. 高溫水蒸汽環(huán)境之密封件。

2. 衛浴設備密封件或零(líng)件。

3. 製動(刹(shā)車)係統中的橡膠零件。

4. 散熱器(qì)(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(jié)合而成。具有極佳的耐熱、耐寒、耐臭氧、耐大(dà)氣老化。有很好的(de)電絕緣性能(néng)。抗拉力(lì)強度較一般橡膠差且不具耐油性。

優點(diǎn):

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

2. 彈性良好及具有(yǒu)良好的壓縮歪

3. 對中性(xìng)溶劑具有良好的抵抗性

4. 具(jù)極佳的抗熱性

5. 具極佳(jiā)的抗寒性

6. 對(duì)於臭氧及氧化物的侵蝕具極佳的抵抗性

7. 極佳的電絕緣性(xìng)能

8. 隔熱、散熱(rè)性佳

缺點:

1. 不建議使用於大(dà)部(bù)份濃縮的溶劑、油(yóu)品、濃縮酸及經稀釋後的氫氧化鈉之中。

1. 家用電器行業(yè)所(suǒ)使用的密封件或橡膠零件(jiàn),如電熱壺(hú)、電燙鬥、微波爐內的橡膠零件。

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

3. 與人體有接觸的各式用品上的密封件,如水壺、飲水機等。

氟橡膠

FPM

(Fluoro Carbon Rubber)

分子內(nèi)含(hán)氟之橡膠,依氟含量(即單體構造)而有各種(zhǒng)類型。目前廣用的六(liù)氟化係氟橡(xiàng)膠最早由杜邦公司以”Viton”商品名上市。耐高溫性優於矽橡膠,有極佳的耐化學性(xìng)、耐大部分油(yóu)及溶劑(酮、酯類除外)、耐候性及耐臭氧性;耐寒性則(zé)較不良,一般使用(yòng)溫度範圍為-20~250℃。特殊配方可耐低(dī)溫至-40℃。

優點:

1. 可抗熱至250℃

2. 對於大部份油品及溶劑都具有抵抗的能力,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(hé)物。

1. 汽車、機車(chē)、柴油發(fā)動機及燃料係統。

2. 化工廠的(de)密封件(jiàn)。

矽氟橡膠

FLS

(Fluorinated Silicone Rubber)

矽(guī)氟橡膠為矽橡膠經氟化(huà)處理,其一般性能(néng)兼具有氟橡膠(jiāo)及矽橡膠的(de)優點;其耐油、耐溶劑、耐燃料油及耐高低溫性(xìng)均佳,一般使用溫度為-50~200℃。

 

優點:

1. 適用於特別用途,如(rú)要(yào)求能抗含氧的化學物、含芳(fāng)香氫的(de)溶劑及含氯的溶劑的侵蝕(shí)。

缺(quē)點:

1. 不建議暴露(lù)於煞車油,酮(tóng)類及胼的溶液(yè)中

1. 太空機件上。

 

丁(dīng)苯膠

S B R

(Styrene Butadiene Copolyme)

丁二烯與苯乙烯(xī)之共聚合物,與天然膠比較,質量均勻,異物(wù)少,但機械強度則較弱(ruò),可與天然膠摻合使用。

優(yōu)點:

1. 低成本的非抗油性材質(zhì)

2. 良好的抗水性,硬度70以下具良好彈力

3. 高硬度時具較差的壓縮歪

4. 可使(shǐ)用大部份中性的化學物質及幹性、滋性的有機酮

缺點:

1. 不建議使用(yòng)強酸、臭氧、油類、油酯(zhǐ)和脂肪及大部份的碳氫化合物之中。

1. 廣用於輪胎(tāi)業、鞋業、膠布業及輸送帶行業等。

丁基橡膠

IIR

(Butyl Rubber)

為異丁烯與少量isoprenes聚合而(ér)成,保有少量不飽(bǎo)合基(jī)供(gòng)加硫用,因甲基的立體障礙分子的運動(dòng)比其它(tā)聚(jù)合物少,故氣體透過(guò)性較少(shǎo),對熱、日光、臭氧之抵抗性大,電器絕緣性佳;對極性溶劑如醇、酮、酯等抵抗大,一般使用溫度範圍(wéi)為-54~110℃。

優點:

1. 對大部份一般氣體具不(bú)滲透(tòu)性

2. 對陽光及臭氧具良好的抵抗性

3. 可暴露於動(dòng)物或植(zhí)物油或(huò)是可氧(yǎng)化的(de)化學物中

缺點:

1. 不(bú)建義與石油溶劑,膠煤油(yóu)和芳氫同時使用。

1. 用於製(zhì)作耐化學藥品、真空設備的橡膠零件(jiàn)。

氯丁膠

CR

(Neoprene、Polychloroprene)

由氯丁烯(xī)單體聚合而成。硫化後的橡膠彈性耐(nài)磨性好,不怕陽光(guāng)的直接照射,有特別好的耐(nài)大氣老化性能,不怕激烈的扭曲,不怕二氯二氟甲烷和氨等製冷(lěng)劑,耐稀酸、耐矽(guī)酯係潤滑油,但(dàn)不耐磷酸酯係液壓油。在低溫時易結晶、硬化,貯存穩(wěn)定性差,在苯胺點低的礦(kuàng)物油中膨脹量大。一般使用溫度範圍(wéi)為-50~150℃。

優點:

1. 彈性良好及具良好的壓縮變形。

2. 配方內不含硫磺因此非常容易來製作

3. 具抗動物及(jí)植物油的特(tè)性

4. 不會因(yīn)中性化(huà)學物,酯肪、油脂、多種油品,溶劑而影響(xiǎng)物性

5. 具防燃特性

缺點(diǎn):

1. 不建議使用強酸、硝基烴、酯類、氯仿及酮類(lèi)的化(huà)學物之中。

1. 耐R12製冷劑的密封件。

2. 家電用品上(shàng)的橡膠零件或密封件。

3. 適合(hé)用來(lái)製作各種(zhǒng)直(zhí)接接觸大氣、陽光、臭氧的零件。

4. 適(shì)用於(yú)各種耐燃、耐化學(xué)腐蝕(shí)的橡膠(jiāo)製(zhì)品(pǐn)。

氯磺化聚乙(yǐ)烯膠

CSM

(Hypalon、Polyethylene)

氯磺化(huà)聚乙烯為杜邦公司專利的(de)合成橡膠。耐熱性、耐候性、耐臭氧性均佳(jiā);耐酸性(xìng)也佳,常用(yòng)於耐氧(yǎng)化性藥品(硝(xiāo)酸、硫酸)之處(chù),一般使用溫度範圍為-45~120℃。

優點:

1. 對臭氧、氧化及火焰都有不錯的抵抗性

2. 物(wù)性和(hé)氯(lǜ)丁膠相似且擁有(yǒu)較佳(jiā)的抗酸性

3. 極佳的抗磨蝕性

4. 擁有和丁腈膠(jiāo)相同的低(dī)磨擦表麵

5. 對於油劑及溶劑的抵(dǐ)抗性介於丁腈膠及氯丁(dīng)膠之間(jiān)

6. 建議使用水中來防滲漏

缺點:

1. 不建議暴(bào)露於濃縮的氧(yǎng)化(huà)酸、硝基烴、酯類、酮類及芬香氫。


丙烯酸(suān)酯(zhǐ)橡膠

ACM

(Polyacrylate Rubber)

由Alkyl Ester Acrylate為主成份聚合而成之彈性(xìng)體,耐石化油(yóu)、耐高溫、耐候性均佳,在機械強度、壓縮變形率及耐水性方麵則較弱,比(bǐ)一般耐(nài)油膠(jiāo)稍差。一般使用溫(wēn)度範圍為-25~170℃。

優點(diǎn):

1. 適用於汽車傳(chuán)動油之中

2. 具良好的抗氧(yǎng)化及抗候性(xìng)

3. 具(jù)抗彎曲變型的功能

4. 對油品有極佳(jiā)的抵(dǐ)抗性

5. 適用於汽車傳動係統(tǒng)及動力方向盤之中

缺點:

1. 不適用於熱(rè)水之中

2. 不適用於煞車油之中(zhōng)

3. 不具耐低溫的功能

4. 不適用於磷酸酯之中

1. 汽車傳動係統及(jí)動力係(xì)統密封件。

天然橡膠

NR

(Natural Rubber)

由橡膠樹采集膠乳製(zhì)成,是異戊二烯(xī)的聚合物。具有很好的(de)耐磨性、很高的(de)彈性、扯斷強度及伸長率。在空氣中(zhōng)易老化,遇熱變黏,在礦物油或汽油中(zhōng)易膨脹和溶解(jiě),耐堿但(dàn)不耐強酸。


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

聚氨酯橡膠

PU

(Urethane Rubber)

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

優點:

1. 耐磨、耐高壓

缺點:

1. 不耐高溫

1. 工業上耐高壓、耐磨密封件,如液壓缸密封件。

2. 高壓高荷電係統

 


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