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如何(hé)選用橡膠材料

 

在選用密封件用之橡膠材料時,須考慮幾種重要的指標:

一、 使用條件考(kǎo)慮

1. 須接觸的物體(包含液體、氣(qì)體、固體及各種化學藥劑)

2. 溫度區間(最低及最高溫度)

3. 壓力區間(密封件承受壓力(lì)時的最低壓縮比率之考慮)

4. 靜態或(huò)動態使用之考慮


二(èr)、 設計需求考慮

1. 組合(hé)之考慮

2. 使用中可(kě)能之化學反應考慮(lǜ)

3. 使用壽命考慮及可能失敗原因檢討

4. 組件潤滑度及組裝方式考慮

5. 公差方麵考慮


三、 檢驗需求考慮

1. 定義出檢驗標準

2. 決定樣(yàng)本(běn)確認之需求性

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. 決定材質規範的選用,如美國ASTM、德國DIN、日本JIS、中國GB等

2. 與供(gòng)貨商(shāng)討論,定義橡膠(jiāo)材料的選用

3. 選用供貨質量穏定供貨商


五、 成本考慮

選用適合之膠料,選免選用成本高且不符實用之膠(jiāo)料,造成成品無法發(fā)密封(fēng)功能(néng),無論是天然或人工合成之橡膠均擁有一般之橡膠特性,如受(shòu)壓縮之後彈力恢複性、耐曲折性、耐擠(jǐ)性及對氣體(tǐ)液體之耐滲透性,但每一類之橡膠彈性體均有其獨(dú)特之性能,同時藉由橡膠配方之組合(hé)物也能對其性能表(biǎo)現產生影響。目前有超過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(tóng)時經由專業混(hún)煉廠之配(pèi)方設計及混煉,更(gèng)能提供符合各項(xiàng)工程需求(qiú),硫(liú)化作用使橡膠(jiāo)由熱可(kě)塑性混合物轉成熱固性之期待形狀,交鏈作用(Crosslink)提供”橡膠分(fèn)子鏈接力量及彈性予密封件發揮性能,因此密(mì)封件之設計者(zhě)與(yǔ)營造(zào)者及膠料供應者互相討論決定使用材料是非常重要的。

 

橡膠(jiāo)原枓(dǒu)特性(xìng)、優缺點及經常用(yòng)途

橡膠材質

材(cái)質說明

優缺點

經(jīng)常用途

丁腈膠

NBR

(Nitrile Rubber)

由丙烯腈與丁二烯(xī)共聚合(hé)而成,丙烯腈含量由18%~50%,丙(bǐng)烯腈含量愈(yù)高,對石化油品碳氫燃料油之抵抗性愈好(hǎo),但低溫性能則變差,一般使用溫度範圍(wéi)為-25~100℃。丁腈膠為目前油封及O型圈最常用(yòng)之橡膠之一。

優點:

1. 具良好的抗(kàng)油、抗水、抗溶劑及抗高壓油的特性。

2. 具(jù)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(tóng)類、臭(chòu)氧、硝基烴,MEK和(hé)氯仿。

1. 用於製(zhì)作燃油箱、潤滑油箱以(yǐ)及在石油(yóu)係液壓油、汽(qì)油、水、矽潤滑脂、矽油、二酯係潤滑油、甘醇係液壓油等流(liú)體介質中使用的橡膠零件,特別是密封(fēng)零件。可說是目前用途最廣(guǎng)、成(chéng)本最低的橡膠密(mì)封件。

氫化丁腈膠

HNBR

(Hydrogenate Nitrile)

氫化丁腈膠為丁腈膠中經由氫化後去除部份雙鏈,經氫化(huà)後其耐溫性(xìng)、耐候性比一般(bān)丁腈橡膠提高很多,耐油性與一般丁腈膠相(xiàng)近。一般使用溫度範圍為-25~150℃。

優點:

1. 較丁腈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、陽光及其它的大氣狀況下具良好的抵抗性

4. 一般來說適用於洗衣或洗(xǐ)碗的清洗劑中

缺點:

1. 不建議使用(yòng)於醇類,酯類或是芳香(xiāng)族的溶液之中。

1. 空調製(zhì)冷(lěng)業,廣泛用於環保冷媒R134a係統(tǒng)中的密封件。

2. 汽車發動機係統密封件。

 

乙丙膠

EPDM

(Ethylene propylene Rubber)

由乙烯及丙烯共聚合而成主鏈不合(hé)雙鏈,因此耐熱性、耐老化性、耐臭(chòu)氧性、安定性均非常優秀,但無法(fǎ)硫磺加硫。為解決此問題,在EP主鏈上導入少量有雙鏈之第三成份而可硫磺加硫即成EPDM,一般使用溫度範圍(wéi)為-50~150℃。對極性溶劑(jì)如醇、酮、乙二醇及磷酸脂類(lèi)液壓油抵抗性極佳。

優(yōu)點:

1. 具良好抗候性及抗臭氧性

2. 具極(jí)佳的抗水性及抗化學物

3. 可使用醇(chún)類(lèi)及酮類

4. 耐高(gāo)溫蒸氣,對(duì)氣體具良好的不滲透性 

缺點:

1. 不建議(yì)用(yòng)於食品(pǐn)用(yòng)途(tú)或是暴露於芳香氫之中。

1. 高溫水(shuǐ)蒸汽環境之密封件。

2. 衛浴設(shè)備密封件或零件。

3. 製(zhì)動(刹(shā)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、耐寒、耐臭氧、耐大氣老化。有很好的電絕緣性能。抗拉力強度較一般橡膠差且不具耐油性。

優點:

1. 經調製配(pèi)方後(hòu)抗張強(qiáng)度可達1500PSI及抗(kàng)撕裂性可(kě)達88LBS

2. 彈性良好及具有良好的壓縮歪

3. 對中(zhōng)性溶劑具有良好的抵抗性

4. 具極佳的抗熱性

5. 具極(jí)佳的抗寒性

6. 對於臭氧及氧化物的侵蝕具極佳的抵抗性

7. 極佳的電絕緣性能

8. 隔熱、散熱性佳

缺(quē)點:

1. 不建議(yì)使用於大(dà)部份濃縮的溶劑、油品(pǐn)、濃縮酸及經稀釋後(hòu)的氫氧化鈉之中。

1. 家用電器行業所使用的密封件(jiàn)或橡膠零件,如電熱壺、電燙鬥、微波爐內(nèi)的橡膠零(líng)件。

2. 電子行業的密(mì)封件或橡(xiàng)膠零(líng)件,如手機按(àn)鍵、DVD內的減(jiǎn)震(zhèn)墊(diàn)、電纜線接頭內的密封件等。

3. 與人體有接觸(chù)的各式用品上的密封件(jiàn),如水壺、飲水機等。

氟橡膠

FPM

(Fluoro Carbon Rubber)

分子內含氟之橡膠,依氟含量(即(jí)單體構造)而有各種類型。目前廣用的六氟化係(xì)氟橡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)、耐大部分油及溶(róng)劑(酮、酯類除外)、耐候性及耐(nài)臭氧性(xìng);耐寒性則較不良,一般使用溫度範(fàn)圍為-20~250℃。特殊配方可耐低溫至-40℃。

優點:

1. 可抗(kàng)熱(rè)至250℃

2. 對(duì)於大部份油品及溶劑都具有抵抗的(de)能力,尤其是所有的酸類、脂族烴、芳香烴及動植物(wù)油

缺點(diǎn):

1. 不建議使用於酮類,低(dī)分子(zǐ)量的酯類及含硝(xiāo)的混合物。

1. 汽車(chē)、機車、柴油發動(dòng)機及燃料係統。

2. 化工廠的密封件。

矽氟橡膠

FLS

(Fluorinated Silicone Rubber)

矽氟橡膠為矽橡膠經氟化處理,其一般性能兼具有氟橡膠及矽橡(xiàng)膠(jiāo)的優點;其耐(nài)油、耐溶劑、耐燃料油及耐高低溫(wēn)性均佳,一(yī)般使用溫度為(wéi)-50~200℃。

 

優點:

1. 適用於特別用途,如要求能抗(kàng)含氧的化學物、含芳香氫(qīng)的溶劑及含氯的溶(róng)劑的侵蝕。

缺(quē)點:

1. 不建議暴露於煞車油,酮(tóng)類及胼的溶液中

1. 太空機件上(shàng)。

 

丁苯膠

S B R

(Styrene Butadiene Copolyme)

丁二烯(xī)與(yǔ)苯乙烯之共聚合物,與天然膠比較,質量均勻,異物少,但機械強度則較弱,可與天然膠摻合使用。

優點:

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(jiào)差的壓(yā)縮歪

4. 可使用大部(bù)份中(zhōng)性的化學物質及幹性、滋性的(de)有機酮(tóng)

缺點:

1. 不建議使用強酸、臭氧、油類、油酯和脂肪及大部份的碳氫化合物之中。

1. 廣用於輪胎業、鞋業、膠布業及輸送帶(dài)行業等。

丁基橡膠

IIR

(Butyl Rubber)

為異丁烯與少量(liàng)isoprenes聚合而成,保有少量不飽合基(jī)供加硫用,因甲基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、臭氧之抵抗性大,電器絕(jué)緣性佳;對極性溶劑(jì)如醇、酮、酯等抵抗大,一(yī)般使用溫度範圍為-54~110℃。

優點(diǎn):

1. 對(duì)大部份一般氣體具不滲透性

2. 對陽光及臭(chòu)氧具良好的抵抗性

3. 可暴露於動物或植物油(yóu)或是可氧化的化學物中

缺點:

1. 不建義與石(shí)油溶(róng)劑,膠煤油和芳氫同時使用。

1. 用於製作耐化學(xué)藥品、真空設備的橡膠零件。

氯丁膠

CR

(Neoprene、Polychloroprene)

由氯(lǜ)丁烯(xī)單體聚合而成。硫化後的橡膠彈(dàn)性耐磨性(xìng)好,不怕陽光的直接照射,有特別(bié)好的(de)耐大氣老化性能,不怕激烈的扭曲,不(bú)怕二氯二氟(fú)甲烷和氨等製冷劑,耐稀酸、耐矽酯係潤滑油,但不耐磷酸酯係液壓油。在低溫時易結晶(jīng)、硬化,貯存穩定性差,在苯胺點低的礦物油(yóu)中膨脹(zhàng)量大。一(yī)般使用溫度(dù)範圍為(wéi)-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(zhì)作

3. 具抗動物及植物油的特性

4. 不會因中性化學物,酯肪(fáng)、油脂、多種油品,溶劑而影響物性

5. 具防燃特性

缺(quē)點:

1. 不建議使用強酸、硝基烴、酯類、氯仿及酮類的化學(xué)物之中。

1. 耐R12製冷劑的密封件。

2. 家電用品上的橡(xiàng)膠(jiāo)零件或密封件。

3. 適合用來製作各種直接接觸大氣(qì)、陽光、臭氧的零件。

4. 適用於各種耐燃、耐化學腐蝕的橡膠製品。

氯(lǜ)磺化聚乙烯膠(jiāo)

CSM

(Hypalon、Polyethylene)

氯磺化(huà)聚乙(yǐ)烯為杜邦公司專利的合成橡膠。耐熱性、耐(nài)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,一般(bān)使用溫度範(fàn)圍為-45~120℃。

優點:

1. 對臭氧、氧化及火焰都有(yǒu)不錯的抵抗性

2. 物(wù)性和氯丁膠相似且擁有較佳的抗酸性

3. 極佳的抗磨蝕性

4. 擁有和丁腈膠(jiāo)相同的(de)低磨擦表麵(miàn)

5. 對於油劑(jì)及溶劑(jì)的抵抗性介於丁腈膠及氯丁膠之間

6. 建議使用水中來防滲漏

缺點:

1. 不建議暴露於濃縮的氧化酸、硝(xiāo)基烴、酯類(lèi)、酮類及芬香(xiāng)氫。


丙烯酸酯橡膠

ACM

(Polyacrylate Rubber)

由Alkyl Ester Acrylate為主成份聚合而成之彈性體,耐石化油、耐高溫、耐候(hòu)性均佳,在機械強(qiáng)度、壓縮變形率及耐水性方麵則較(jiào)弱,比一般耐油膠稍差。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

3. 具抗彎曲變型的功(gōng)能

4. 對油品有極佳的抵抗性

5. 適用於汽車傳動係統及(jí)動力方向盤之中

缺點:

1. 不適用於熱水之中

2. 不適用於煞車油(yóu)之(zhī)中

3. 不具耐低溫(wēn)的功能

4. 不適用於磷酸酯之中

1. 汽車傳動(dòng)係統及動力係統密封件。

天(tiān)然橡膠

NR

(Natural Rubber)

由橡膠樹采(cǎi)集膠乳製成,是異戊二烯的聚合(hé)物。具有(yǒu)很好的耐磨性、很高的彈性、扯斷強度及伸長率。在空氣中易(yì)老化,遇(yù)熱變黏,在礦物油或汽油中易膨(péng)脹和溶解,耐堿但不耐強酸。


1. 是製作膠帶、膠管、膠鞋的原(yuán)料,並適用於(yú)製作減震零件、在汽車刹車油、乙醇等帶氫氧根的(de)液體中(zhōng)使用的(de)製品。

聚氨酯橡膠

PU

(Urethane Rubber)

聚氨酯橡膠(jiāo)機械物性相當好(hǎo),高(gāo)硬度、高彈(dàn)性、耐磨耗性均是其它橡膠類所難相比;耐(nài)老化性、耐臭氧性、耐油性也相當好。一般(bān)使用溫度範圍為-45~90℃。

優點(diǎn):

1. 耐磨、耐高(gāo)壓

缺點(diǎn):

1. 不耐高溫

1. 工業(yè)上耐高壓、耐磨密封件,如液壓(yā)缸密封件(jiàn)。

2. 高壓高荷電係統

 


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