Свойства и типы эластомеров
Конструкция автомобиля включает двигатель, шасси, КПП, тормозную систему и многое другое. Работу всех этих систем невозможно представить без различных эластомеров, сюда можно отнести от различных сальников, пыльников и уплотнений, до различных сайлентблоков, шлангов и опор. Все эти эластомеры должны полностью соответствовать заложенным требованиям исходя из их области применения и условия работы.
Давайте рассмотрим основные свойства эластомеров:
Предел прочности при растяжении
Это максимальное напряжение, которое резина может выдержать при растяжении или вытягивании перед разрывом. Прочность на растяжение чрезвычайно важна при высоких нагрузках на компоненты, такие как шины или сайлентблоки подвески, но менее важна для таких изделий, как например прокладки.
Максимальное удлинение
Это максимальная деформация/растяжение, которую резина может выдержать во время вытягивания перед разрывом. Удлинение чрезвычайно важно в таких областях применения, как втулки и шланги.
Твердость
Твердость определяется как устойчивость материала к вдавливанию. Чем больше твердость компонента, тем меньше он будет деформироваться под давлением, напряжением. Как правило, увеличение твердости приводит к увеличению предела прочности, уменьшению удлинения и увеличению остаточной деформации. Что касается наилучшего сочетания физических свойств, «золотая середина» считается около 60 Шора А.
Остаточная деформация
Это, возможно, самое важное свойство для прокладок, уплотнений, уплотнительных колец. Остаточная деформация — деформация, оставшаяся после снятия сжимающего напряжения. Оно выражается в процентном отношении к первоначальной толщине образца. Чем ниже остаточная деформация, тем лучше. Прокладки/уплотнения с высокой остаточной деформацией со временем вызывают потерю герметичности уплотнений и, следовательно, разрушения/утечки.
Старение под воздействием солнечного света, озона, высокой температуры и т.д.
Все полимеры и продукты на их основе подвергаются деградации под воздействием различных сред, таких как, старение при хранении, кислород, высокая температура, ультрафиолет и погода, а также каталитическая деградация из-за присутствия ионов тяжелых металлов (Cu, Mn, Fe и т.д.), динамической нагрузки — усталость, озон (статическое / динамическое / прерывистое воздействие). Эти факторы приводят к деградации каучуков / резинотехнических изделий, вызывая существенные изменения их технических свойств и, в конечном счете, приводят к их разрушению в процессе эксплуатации или сокращению ожидаемого срока службы при отсутствии антиоксидантов. Следовательно, при изготовлении резинотехнических изделий необходимо учитывать защиту от окислительных и других факторов старения. Выбор и уровень дозировки антидеградантов (антиоксиданты / антиозонанты, воск) играют важную роль в сроке службы и эффективности продукта. Аминовый тип антидеградантов более эффективен против теплового старения, в то время как парафенилендиамин эффективен против озона и усталостной прочности при изгибе. В случае «нечерных» продуктов используются бисфенол и MBI. При старении вулканизированный (продукт) разрушается и физические свойства падают, в конечном счете, до такой степени, что продукт выходит из строя.
Эстетические свойства
— Скорость восстановления после деформации
— Гибкость
— Газопроницаемость
Защитные свойства, характеризующие устойчивость к:
— кислотам и щелочам
— масла
— углеводородным растворителям
— кислородосодержащим растворителям
— высокой температуре и огню
— разрывам
— истиранию.
При производстве эластомера важно знать, какие физические, механические и химические свойства необходимы. Также важно, чтобы материал был изготовлен и протестирован на соответствие всем
необходимым промышленным спецификациям, таким как международные стандарты UL, ASTM, IS, BS, SAE, FDA, NSF. Ниже приведены краткие обзоры свойств наиболее универсальных эластомеров.
>NR 
Как следует из названия, является единственным эластомером природного происхождения. Он имеет превосходную прочность, эластичность, прочность на разрыв, устойчивость к истиранию и разрыву. Не рекомендуется для применения, где требуется устойчивость к нефти, бензину и углеводородным растворителям. Натуральный каучук не подходит для высокотемпературных применений и воздействия внешних элементов, таких как УФ и озон. Обычно используется там, где требуются наивысшие физические свойства, т.е. в шинах, сайлентблоках, демпферах, опорах двигателя и КПП.
>EPDM 
Хорошо известен своей отличной устойчивостью к озону, атмосферным воздействиям, высокой температуре и старению. Также имеет отличную водо- и паронепроницаемость, сохраняет свою гибкость при низких температурах. Отличная устойчивость к щелочам, кислотам и насыщенным кислородом растворителям. Не рекомендуется применять с маслом, бензином и углеводородными растворителями. EPDM находит широкое применение и отлично подходит для наружного применения. Используется в шлангах системы охлаждения, опорах глушителя, различных уплотнениях и компонентах тормозной системы.
>SBR 
Имеет превосходную ударную прочность, хорошую упругость, прочность на растяжение, износостойкость и сохраняет гибкость при более низких температурах. Не устойчив к маслу, бензину и углеводородным растворителям. Материалы SBR также не подходят для воздействии внешних сред, таких как ультрафиолет и озон. Типичные области применения SBR — протекторы шин, чехлы конвейерных лент, коврики и даже подошва для обуви.
>NBR 
Особенно устойчив к горячей воде и пару, поэтому подходит для уплотнений, вулканизированных деталей и шлангов. Обладает очень хорошей устойчивостью к маслу, бензину и абразивному износу. Его устойчивость к щелочам и кислотам увеличивается по мере увеличения содержания нитрила в составе. Нитрил должен быть специально компаундирован для устойчивости к озону, солнечным лучам и естественному старению. У него низкая устойчивость к кислородосодержащим растворителям. Нитрил превосходит неопрен по маслостойкости и стойкости к растворителям, но не рекомендуется к применению в тех случаях, когда он подвергается воздействию суровых погодных условий.
>CR 
Обладает умеренной устойчивостью к маслам и бензину. Он обладает хорошей огнестойкостью, хорошо переносит погодное воздействие и устойчив к истиранию, трещинообразованию, щелочам и кислотам. Тем не менее, слабая устойчивость к ароматическим и насыщенным кислородом растворителям и обладает ограниченной гибкостью при низких температурах. Неопрен, как правило, считается отличным универсальным эластомером с хорошим балансом свойств c некоторыми ограничениями. Данные материал часто используется в пыльниках различных элементов подвески и рулевого управления
>VMQ FKM PUR 
febi гарантирует своим клиентам, что резиновая смеси точно соответствует спецификациям OE продукта или находятся в пределах допусков. Мы проверяем все эти резиновые материалы в нашей лаборатории — не только химически, но и в ходе эксплуатационных испытаний. Отчет о химических испытаниях всегда является частью нашей документации.
В каталоге partsfinder Вы может увидеть описание каждой детали, в том числе и тип используемого эластомера. В ассортименте febi вы найдете детали полностью соответствующие оригинальным изделиям, как по типу используемого эластомера, так и по своим характеристикам.
febi предлагает один из самых широких ассортиментов на рынке резинометаллических запасных частей – проверенного качества. Ассортимент включает детали от различных сайлентблоков, таких как опоры рычагов, и втулок стабилизатора до уплотнительных колец, пыльников, опор двигателя и КПП. Благодаря нашему многолетнему опыту мы уверенно соблюдаем самые высокие стандарты.
Гарантия на все запасные части febi составляет 3 года без ограничения по пробегу.
Материалы уплотнений
Нитрил-бутадиен каучук NBR (резина)
Нитрил-бутадиен каучук есть сополимером нитрила и бутадиена. Соотношение этих соединений определяет свойства вулканизаторов и, в частности определяет их стойкость к температурам и маслам. Содержание нитрила в каучуке может составлять от 18% до 50%. Вместе с ростом содержания в каучуке нитрила повышается устойчивость к воздействию масел, алифатических растворителей и устойчивость к высоким температурам при одновременном снижении устойчивости к низким температурам. Вулканизаты каучука нитрил-бутадиенового характеризуются высокой гибкостью, прочностью на растяжение, сжатие и устойчивостью к маслам.
Большинство уплотнений, используемых в гидравлике и пневматике, производятся на базе NBR.
Нитриловые вулканизанты имеют устойчивость к:
Нитриловые вулканизанты не имеют устойчивости к:
Каучук HNBR акрилонитрил-гидрированный / NEM
Therban, Tornac, Zetpol
Акрилонитрил каучук представляет собой сополимер акрилонитрила и бутадиена, в котором происходит полное или частичное гидрирование двойной связи компонента бутадиен, что увеличивает термостабильность и окисление. Резиновые материалы, полученные таким образом, обладают высокой механической прочностью и улучшенной стойкостью к истиранию. Они так же имеют несколько большую устойчивость к воздействию рабочей среды, чем в случае обычного NBR.
Хлоропреновый каучук CR
Neoprene, Baypren, Butaclor, Denka, Chloroprene
Хлоропреновый каучук представляет собой полимер хлоропрена. Хлоропреновые вулканизаты характеризуются высокой стойкостью к воздействию озона, атмосферному старению и химическому воздействию. Хлоропреновый вулканизат имеет среднюю устойчивость к минеральным маслам и смазочным материалам.
Хлоропреновый каучук устойчив к:
Хлоропреновые вулканизаты не устойчивы к:
Каучук акриловый ACM
Cyanacryl, Europrene AR, Nxitite PA, Nipol AR, Elaprim AR
Акриловый каучук представляет собой сополимер этилакрилата или бутила, или их смеси с мономером. По сравнению с нитрильными вулканизатами демонстрирует улучшенную устойчивость к горячему воздуху, кислороду, озону и маслам. Он нечувствителен к сере и хлору, и таким образом может быть использован для работы в маслах и смазках, содержащих добавки. Акриловый эластомер имеет большую остаточную деформацию при сжатии и меньшую прочность на разрыв по сравнению с нитрильным эластомером.
Вулканизаты акриловые устойчивы к:
Вулканизаты акриловые не устойчивы к:
Каучук силиконовый VMQ/MVQ (силикон)
Silastic, Silicone, Wacker-Silkonkautschuk, Silastomer
Вулканизаты силикона устойчивы к:
Вулканизаты силикона не устойчивы к:
Фторкаучук FPM/FKM (термостойкая резина)
Viton, Fluorel, Tencoflen, Dai El, Noxitite
Вулканизаты фторкаучука устойчивы к:
Вулканизаты фторкаучука не устойчивы к:
Каучук фторсиликоновый FVMQ/MFQ
Каучуки фторсиликоновые являются фторированными каучуками метил-силиконовыми. Они имеют лучшие физико-механические свойства, большую устойчивость к разрыву, низшую остаточную деформацию при сжатии, есть более устойчивыми к топливам, маслам минеральным и синтетическим а так же смазкам. Фторосиликоновые эластомеры устойчивы к погодным условиям, озону, ультрафиолетовому излучению.
Перфлуоркаучук FFPM/FFKM
Karlez, Simriz, Chemraz
Благодаря использованию специальных фторовых мономеров, не имеющих в своем составе водорода i и соответствующего выбора компонентов и методов обработки, могут быть получены упругие эластомеры, устойчивость которых очень близка к свойствам PTFE. В связи с очень высокой ценой FFPM, такие уплотнения используются для герметизации узлов с высокими техническими требованиями, а также с высокой степенью безопасности или где затраты на техническое обслуживание и ремонт больше, чем стоимость самого уплотнения. Они используются в:
Уретановый каучук, сложный AU либо простой EU полиэфир
Vulkollan, Urepan, Desmopan, Elastothone, Pellethane, Adipren, Simputhar
Полиуретаны устойчивы к:
Полиуретаны не устойчивы к:
Стирол-бутадиеновый каучук SBR
Buna H, Is, Buna SB, Europrene, Cariflex S, Solprene, Carom
Стирол-бутадиеновый каучук представляет собой сополимер бутадиена и стирола. Эластичные свойства вулканизированного стирол-бутадиена не хуже эластичных свойств вулканизатов натурального каучука. SBR вулканизаты, однако, показывают повышенную стойкость к: озону, атмосферическому воздействию, высоким температурам, а также устойчивы к истиранию. SBR используется в основном для производства автомобильных шин, подошв для обуви и изделий подвергающихся истиранию.
Вулканизаты стирол-бутадиена устойчивы к:
SBR вулканизаты не устойчивы к:
Этилен-пропиленовый каучук EPDM
Dutral, Keltan, Vistalon, Nordel, Epscyn, Buna AP, Royalene, Polysar
Этилен-пропиленовые каучуки представляют собой сополимеры этилена, пропилена и небольшого количества диена.
Полученным в результате тройным сополимерам характерны химическая стойкость, а при должной стабилизации высокая устойчивость к атмосферическим воздействиям и озону. Они являются хорошими диэлектриками. Смеси для каучуков EPDM рекомендуются для уплотнений, работающих в системах водоснабжения, стиральных машинах и автомобильной гидравлической тормозной системе, на основе гликолей.
Этилен-пропиленовые вулканизаты устойчивы к:
Этилен-пропиленовые вулканизаты не устойчивы к:
Термопластичные каучуки TPE
TPE-E (YBBO) термопластичный каучук на основе полиэфира имеет такие характеристики:
Сильные окисляющие кислоты вызывают набухание.
Тефлон, фторопласт (Политетрафторэтилен) PTFE
Algoflon, Fluon, Halon, Hostaflon, Teflon
PTFE получают полимеризацией тетрафторэтилена (CF2 = CF2). Преимущества этого материала это его низкий коэффициент трения, недостатки- небольшая стойкость к истиранию и деформация материала после длительного воздействия нагрузок.
Полиамид PA (капролон)
Durethan, Dymetrol, Nylon, Ultramid, Tarnamid
Для всех полиамидов характерной есть амидная группа, которая встроена в мономеры различного строения.
Полиамид превосходит другие полимеры следующими свойствами:
Полиоксиметилен (полиацеталь) POM
Полиоксиметилен (полиацеталь) POM
Derlin, Hostaform C, Ultraform, Tarnoform
Отчасти это кристаллический термопласт, полученный из формальдегида путем гомополимеризации POM-H или кополимеризации POM-R. Сополимеры, в отличие от гомополимеров являются устойчивыми к щелочи и очень устойчивы к воде.. POM не усиленный принадлежит к одним из самых жестких и сильных термопластов и имеет очень хорошую стабильность размеров.
PU (полиуретан)
Устойчив к: растворителям, кислотам, минеральным маслам и смазкам, алифатическим углеводородам, гидравлическим типам жидкости HSA и HSB;
Устойчив к воздействию пара, неорганическим кислотам (серная, соляная), скипидару, маслам, гидравлическим жидкостям HSD и HSC, ультрафиолетовое излучение (УФ);
Материалы для уплотнительных колец
Резинотехнические изделия широко применяются в различных областях промышленности, с их помощью осуществляется большое количество технологических процессов. Особой популярностью в этом смысле пользуются уплотнительные кольца. Их свойства во многом зависят от материала, использующегося в качестве основы, и вида самого изделия.
При производстве каждого из них используется свой вид эластомеров. Они делятся на две группы: сшитые химически и так называемые термопластические.
Этот эластомер считается полуфабрикатом, который сшит с помощью серы из соединения каучука и акрила. Уплотнительные кольца NBR непригодны для осуществления электроизоляции. Они обладают высоким уровнем твердости и устойчивостью к износу. Использоваться такие могут при температурах от минус 30 до плюс 100 градусов Цельсия. При перекрытии доступа кислорода к такому кольцу (например, при применении в ГСМ) процесс старения материала значительно замедляется.
Этот материал также относится к категории полуфабрикатов. Он сшивается из фторного каучука посредством использования бисфенола. Такой элемент, как кольцо уплотнительное FPM, будет отличается высоким уровнем химической и температурной устойчивости. Диапазон рабочих температур колеблется от минус 20 до плюс 250 градусов Цельсия. FPM также отличается высокой степенью устойчивости к старению и воздействию кислорода. Он не горюч и может применяться даже в условиях вакуума.
Этот материал также как и NBR не может применяться для осуществления электроизоляции. Уплотнительное кольцо EPDM будет отличаться большим диапазоном рабочих температур и хорошими механическими свойствами. Такое может применяться, как при минус 50, так и при плюс 150 градусах Цельсия. Этот эластомер устойчив к озоновому воздействию и старению. Среди недостатков данного материала стоит выделить излишне сильное набухание, которое становится следствием попадания на его поверхность минеральных, животных или растительных масел.
Этот материал относят к категории силиконовой резины. Он обладает совершенно уникальными свойствами, отличными от всех других композитов. К числу таких относится большой диапазон рабочих температур (от минус 60 до плюс 200 градусов Цельсия, а в некоторых случаях и до плюс 300), низкая степень накопления остаточной деформации после сжатия, а также серьезная устойчивость к старению даже в экстремальных условиях применения. VMQ обладает хорошей эластичностью, гибкостью, прекрасными электрическими и диэлектрическим характеристиками. Материал устойчив к бензину и маслу различного происхождения. Все это обеспечивает его надежность и длительный срок службы (до 35 лет).
Кроме того силиконовая резина может допускаться к контакту с пищей и продуктами питания. Для этого производятся отдельные типы на основе VMQ. Данный материал является экологически чистым и отличается химической инертностью. Он не обладает специфическим запахом и вкусом, не является токсичным. Кроме того, VMQ легко поддается окраске, что обеспечивает широкий диапазон доступных цветов.
Среди недостатков этого композита можно выделить низкий уровень устойчивости к растяжениям, серьезную газопроницаемость, а также плохое сопротивление к истиранию. Данный материал также весьма неустойчив к повреждениям механического типа. Поэтому уплотнительные кольца VMQ рекомендовано применять в статичных соединениях. В остальном силиконовая резина не имеет нареканий.
Применяемые материалы
Сводная таблица применяемых материалов
| международное обозначение | название | рабочая температура | устойчивость к минеральным маслам | устойчивость к кислотам | устойчивость к воде | |||
| 20°C | 60°C | 20°C | 60°C | 20°C | 60°C | |||
| NBR | нитрильный каучук, МБС | -30°C / +100°C | + | + | ? | ? | + | + |
| AU (PUR, PU) | полиурентан | -30°C / +80°C | + | + | — | — | + | — |
| VITON (FPM, FKM) | фторкаучук | -20°C / +200°C | + | + | + | + | + | + |
| VMQ (ECOSIL) | силикон | -60°C / +200°C | — | — | ? | ? | + | + |
| EPDM | ТКМЩ | -50°C / +150°C | — | — | + | + | + | + |
| PTFE | тефлон | -200°C / +260°C | + | + | + | + | + | + |
| POM | полиацеталь | -50°C / +80°C | + | + | + | + | + | + |
Описание общих свойств материалов
Обладает хорошей устойчивостью к:
Высокая набухаемость в средах:
Обладает хорошей устойчивостью к:
AU (ECOPUR, Полиуретан)— сложный эластомер, который получают методом термопластической формовки гранулята, либо методом отливки реактивных смесей. Материал имеет свойства в диапазоне между мягкими, тянущимися резинами и хрупкими пластиками. В рабочем температурном интервале полиуретан обладает свойствами близкими к свойствам натурального каучука.
Диапазон рабочих температур:-30°C до +80°C
Обладает устойчивостью к:
Диапазон рабочих температур:-60°C до +200°C, кратковременно до +230°C
Уплотнения из VMQ не могут работать без смазочного материала и в условиях абразивного загрязнения.
Основной областью применения каучуков является производство различных маслобензостойких резиновых технологических изделий – рукавов, прокладок, сальников, бензотары, обкладок различных валков и т.д., применяемых в автомобильной, нефтяной, полиграфической и других отраслях промышленности.
Каучуки используются для изготовления теплостойких резиновых изделий, предназначенных для работы в воде, маслах, растворителях и некоторых других средах при температурах до 150˚С. Каучуки СКН находят так же применение в обкладочных кислото- и щелочестойких резинах, особенно если к ним одновременно предъявляются требования стойкости к неполярным углеводородам.
Бутадиен-нитрильные каучуки в сочетании с ацетиленовой сажей можно применять для изготовления токопроводящих резин.
На основе СКН изготовляются тепло- и маслостойкие эбониты с хорошими механическими свойствами. Смеси СКН с поливинилхлоридом применяются для изготовления огнестойких и стойких к агрессивным средам покрытий.
Благодаря высокой стойкости к действию масел и других агрессивных агентов, БНК нашли широкое применение для изготовлениях различных маслобензостойких резиновых технических изделий — прокладок, рукавов, колец, манжет, сальников, технических пластин МБС, бензотары и др.
Каучуки используются для производства изоляционных и электропроводящих резин, каблуков и подошв обуви, клеев и эбонитов, защитных покрытий, стойких в агрессивных средах.
АСМ — Полиакриловая резины
Полиакриловая резина обладает средней износостойкостью, но имеет при этом высокую маслостойкость. Преимущество полиакриловой резины по сравнению с нитриловой состоит в том, что она лучше работает при высоких температурах и имеет более высокое значение предельно допустимой рабочей температуры (177*С). Так же как и нитриловая резина, полиакриловая резина имеет черный или серо-черный цвет.
Силиконовая резина в ряде ситуаций является материалом, не имеющим каких-либо альтернатив. Бесспорные преимущества данного материала позволяют использовать изделия из силиконовой резиновой смеси даже в тех условиях, где применение никаких других эластомеров просто невозможно. Изделия из силиконовой резины обладают такими сильными сторонами:
FPM — Фторированная резина
Это эластомер обладает исключительной тепла и химической стойкостью. Его свойства остаются абсолютно стабильными до примерно 200 ° С. Он предлагает отличные выступления в контакте с:
— алифатические углеводороды
— ароматические углеводороды (толуол, бензол, ксилол)
— растительные и минеральные масла и жиры, даже если они содержат добавки
— хлорированные растворители
— Свет и атмосферных агентов Диапазон температур от — 30 ° С до + 200 ° С.
HNBR
Основной областью применения каучуков СКН является производство различных маслобензостойких резиновых технологических изделий – рукавов, прокладок, сальников, бензотары, обкладок различных валков и т.д., применяемых в автомобильной, нефтяной, полиграфической и других отраслях промышленности.
Каучуки используются для изготовления теплостойких резиновых изделий, предназначенных для работы в воде, маслах, растворителях и некоторых других средах при температурах до 150˚С. Каучуки СКН находят так же применение в обкладочных кислото- и щелочестойких резинах, особенно если к ним одновременно предъявляются требования стойкости к неполярным углеводородам.
Бутадиен-нитрильные каучуки в сочетании с ацетиленовой сажей можно применять для изготовления токопроводящих резин.
На основе СКН изготовляются тепло- и маслостойкие эбониты с хорошими механическими свойствами. Смеси СКН с поливинилхлоридом применяются для изготовления огнестойких и стойких к агрессивным средам покрытий.
Благодаря высокой стойкости к действию масел и других агрессивных агентов, БНК нашли широкое применение для изготовлениях различных маслобензостойких резиновых технических изделий — прокладок, рукавов, колец, манжет, сальников, технических пластин МБС, бензотары и др.
Политетрафторэтилен (или просто PTFE) — продукт полимеризации тетрафторэтилена, в технических кругах более известный под названием «фторопласт». PTFE был открыт в 1938 году, а сейчас представить некоторые механизмы без него почти невозможно. Этот пластик, получаемый химическим путем, применяется и в автомобильной, и в химической, и в пищевой промышленности, и в гидравлике и даже в медицине.
PTFE или политетрафторэтилен (polytetrafluoroethylene) — пластик, получаемый химическим путем. В техническом контексте его называют фторопластом. PTFE имеет очень высокую стойкость к химическим реагентам: щелочам, кислотам, растворителям и окислителям, это обусловлено политетрафторэтилена является «скольжение», механическая прочность, а также широкий диапазон рабочих температур — 269 до +260 Сº. Комбинация этих свойств сделали материал востребованным во всех отраслях промышленности.