Oringi EPDM: Sulphur Cured (sieciowane siarką)
oringi wysokocisnieniowe

Proces wulkanizacji jest tak rozpowszechniony, że nawet laicy na słowo ‘wulkanizacja’ z pewnością odpowiedzą, że jest im znane. Mało kto jednak wie, na czym ten proces polega i dlaczego jest ważny. Ma on przede wszystkim znaczenie podczas sieciowania elastomerów, z których następnie wytwarzane są różne wyroby gumowe, szeroko dostępne w sklepach. Zalicza się do nich również jedne z najbardziej popularnych uszczelnień, czyli oringi. Czym są, jak powstają i co daje krycie siarką lub nadtlenkami?

Na czym polega proces wulkanizacji?

Choć wydawać by się mogło, że wulkanizacja jest procesem znanym od niedawna, nie jest to prawdą, ponieważ historia tego odkrywania tego procesu sięga czasów prehistorycznych. Utwardzanie gumy było znane już wtedy, chociaż nie przypominało wulkanizacji czasów nowożytnych. Pomimo takiej rozbieżności czasu, nowoczesna wulkanizacja została odkryta dopiero w XVIII wieku, a dopracowano ją dopiero w wieku XIX. Ciężko sobie wyobrazić obecny świat bez użycia gumy, w końcu przecież korzystamy z niej na co dzień – używamy opony w samochodach, chodzimy w butach z gumowymi podeszwami, w ogrodach posiadamy węże gumowe do podlewania roślin, a w wielu gałęziach przemysłu wykorzystuje się gumowe maty i uszczelnienia gumowe w postaci na przykład oringów.

Proces tworzenia kauczuku znany był już Aztekom, którzy pozyskiwali lateks z dostępnego w tamtych rejonach drzewa Castilla Elastica, który następnie mieszali z pozyskiwanym z lokalnych winorośli sokiem. W ten sposób powstawał pierwotny kauczuk.

Zanim wynaleziono proces wulkanizacji i odkryto dobro, jakie niesie za sobą sieciowanie siarką (sulphur cured), wykorzystywano do połączenia dwóch ruchomych części w maszynach skórę nasączoną olejem. Nie trzeba się domyślać, że było to rozwiązanie, które nie było zbyt wydajne, a na dodatek problematyczne. Wulkanizacja pozwoliła łączyć ruchome elementy materiałem, który po zachodzących procesach w pracy maszyny, potrafił wrócić do swojego pierwotnego kształtu, a więc nie był jednorazowy.

Naturalny kauczuk, który nie został utwardzony, jest lepki i rozciągliwy, a w niższych temperaturach kruszy się. Aby temu zapobiec, wykorzystuje się proces wulkanizacji, który ma za zadanie za pomocą sieciowania zlikwidować możliwość poruszania się polimerów w łańcuchu, czyli inaczej mówiąc – utwardzenie kauczuku, przy jednoczesnym nadaniu mu właściwości pozwalających na powrót do pierwotnego kształtu po wcześniejszym odkształceniu pod wpływem czynników na przykład mechanicznych lub temperatury.

Głównym materiałem, który wykorzystywany jest w trakcie procesu sieciowania, jest siarka (sulphur). Wykorzystuje się jednak też takie materiały, jak: nadtlenki (peroxide), sieci uretanowe, tlenki metali, acetoksysilan.

Chemiczna strona procesu wulkanizacji za pomocą siarki

Wulkanizacja tak zwanych tradycyjnych elastomerów, czyli materiałów powszechnie nazywanych kauczukami, polega na addycji (dodaniu) siarki do podwójnych wiązań chemicznych pomiędzy atomami węgla, które to wiązania występują w cząsteczkach zarówno kauczuków naturalnych, jak i kauczuków syntetycznych. W ten sposób w miejsce rozerwanego wiązania podwójnego, podstawiane są od jednego do trzech atomów siarki.

Reakcja sieciowania siarką zachodzi zazwyczaj w 150 C, w specjalnych bębnach nazywanych kalandrami. Na bębny te nanosi się specjalną pastę, składającą się z rozdrobnionej siarki rombowej wymieszanej z kauczukiem. Procesem tym można sterować, by w efekcie osiągać gumy o różnej elastyczności, a co się z tym wiąże – twardości i ścieralności. Im więcej dodanej siarki, tym mocniejsze sieciowanie. Sprawia to, że materiał jest co prawda mniej elastyczny, ale powstała w ten sposób guma charakteryzuje się znaczną twardością i odpornością na ścieranie, co jest bardzo pożądaną cechą wśród gum kauczukowych.

Chemiczna strona procesu wulkanizacji za pomocą nadtlenków

Wulkanizację przeprowadza się nie tylko na tradycyjnych elastomerach, jakimi są kauczuki, ale również na silikonach. Do tego procesu używa się jednak nadtlenki (peroxide), a nie siarkę (sulphur). Ma to na celu zmianę lub poprawę właściwości posiadanych przez te elastomery. W procesie wulkanizacji materiału, jakim jest silikon, sprawdzą się tak naprawdę wszystkie związki o dwóch grupach funkcyjnych, o ile grupy te będą miały zdolność do przyłączenia się do atomów węgla w cząsteczce elastomeru zamiast jednego, rozrywanego wiązania.

Wulkanizacja może także polegać na łączeniu ze sobą różnych rodzajów powstałych w jej trakcie gum. Najpopularniejszym przykładem takiego procesu jest naprawa lub regeneracja opon.

Czym są oringi?

Oringi EPDM to specjalne wyroby gumowe, których zadaniem, jako uszczelniacza jest powstrzymywanie wycieku, który nie jest pożądany, na przykład jakiejś cieczy lub gazu (mediów). Równocześnie oringi są jednymi z najpopularniejszych wybieranych sposobów uszczelnienia. Dzieje się tak, ponieważ oringi (na przykład z gumy EPDM), są bardzo proste w montażu i nie potrzebują dużo miejsca. Niewątpliwie dużym plusem zastosowania oringów jest możliwość ich użytkowania zarówno statycznie, jak i dynamicznie. Wykonanie z różnego rodzajów gum (szczególnie EPDM), pozwala na użytkowanie nawet w temperaturze 150 C, przez bardzo długi czas.

Oringi są zamkniętymi pierścieniami, o okrągłym przekroju. Rozmiary te opisuje się jako średnica wewnętrzna i średnica przekroju. Oringi wykonuje się z różnych rodzajów elastomerów (EPDM, NBR, FPM), z czego najbardziej popularne są te wykonane z gumy EPDM, gdyż jest ona odporna na dużą ilość czynników.

Jak powstają oringi sieciowane siarką?

Oringi kryte siarką (sulphur cured) powstają w procesie bezszwowej wulkanizacji, czyli właśnie sieciowania za pomocą siarki. Sieciowana guma EPDM staje się twardsza, ale parametr ten można modyfikować za pomocą odpowiedniej ilości wykorzystywanej w procesie sieciowania siarki.

Metody produkcji oringów krytych siarką

Do produkcji oringów wykorzystuje się głównie dwie metody, z których każda zależy od kilku czynników, między innymi od wielkości oringu i ilości do wyprodukowania w danej serii.

  • dość czasochłonna metoda kompresyjna – w tej metodzie elastomer (na przykład gumę EPDM) ręcznie wkłada się do formy, a następnie zamyka obie jej części. Metoda ta nie sprawdza się w przypadku większej produkcji, ponieważ zajmuje bardzo dużo czasu. Najczęściej wykorzystuje się ją do produkcji oringów o niestandardowych wymiarach (większych niż zazwyczaj są dostępne) i małej ilości w serii.
  • metoda wtryskowa – zautomatyzowana i zdecydowanie bardziej wydajna. W tej metodzie elastomer (na przykład gumę EPDM) wtłacza się do formy za pomocą ślimaka. Metoda idealnie sprawdzi się podczas procesu produkcji oringów o mniejszych i najczęściej spotykanych rozmiarach, które mogą być produkowane seryjnie, w dużych ilościach.

Guma EPDM – właściwości

Spośród wielu dostępnych na rynku elastomerów, guma EPDM jest jedną z najczęściej wybieranych, ponieważ posiada odporność na wiele niesprzyjających czynników środowiskowych i atmosferycznych. To właśnie dlatego wiedzie prym w stosunku do swoich odpowiedniczek, jak inne gumy ogólnego zastosowania (SBR, NBR). Kauczuk etylenowo – propylenowo – dienowy jest przede wszystkim odporny na niekorzystne warunki atmosferyczne, w tym także promieniowanie UV i ozon, wodę i parę wodną, wilgoć i substancje chemiczne.

Oringi EPDM sieciowane siarką (sulphur cured) i nadtlenkami (peroxide cured) – charakterystyka i zastosowanie

Aby przejść do zastosowania oringów wykonanych z sieciowanej siarką (sulphur cured) lub nadtlenkami (peroxide cured) gumy EPDM, trzeba zaznajomić się z wpływem procesu wulkanizacji na właściwości, jakie docelowo guma, a więc też wykonany z niej oring, będzie posiadała. W zależności od substratu, którego użyje się podczas procesu wulkanizacji, końcowy produkt, czyli guma EPDM, będzie miała inne właściwości w zakresie pracy temperaturowej.

  • sieciowanie przy pomocy siarki – guma EPDM będzie posiadała zakres temperatury pracy ciągłej od – 45 stopni Celsjusza, do + 120 C.
  • sieciowanie za pomocą nadtlenków – guma EPDM będzie posiadała zakres temperatury pracy ciągłej od – 45 stopni Celsjusza do + 150 C.

Zalety oringów EPDM

Wykonane z sieciowanej siarką (sulphur cured) lub sieciowanej nadtlenkami (peroxide cured) gumy EPDM oringi posiadają szereg pożądanych przez ich użytkowników właściwości. Zalicza się do nich przede wszystkim:

  • szeroki zakres temperaturowy pracy ciągłej (120 C – 150 C)
  • wspaniała odporność na ozon, promieniowanie UV i inne niekorzystne warunki atmosferyczne
  • dobry współczynnik odkształceń trwałych po ucisku
  • odporność na wilgoć, parę wodną i wodę
  • odporność na ketony, ługi, rozpuszczalniki polarne, alkohole
  • odporność na płyny hamulcowe na bazie glikolu (DOT 3 i 4) oraz na bazie silikonu (DOT 5)
  • odporność na trudnopalne ciecze hydrauliczne (HFD – R)
  • odporność na glikol, aceton, wiele kwasów organicznych i nieorganicznych (o niskich stężeniach), zasady (a więc też większość środków czyszczących, co znacznie ułatwia utrzymanie takiego oringu w czystości)

Na co nie są odporne oringi EPDM?

Pomimo dużej odporności na wiele czynników oringi EPDM nie są odporne na niektóre substancje. Zalicza się do nich między innymi:

  • produkty ropopochodne, jak smary, oleje, czy paliwa – tu sprawdza się guma NBR
  • rozpuszczalniki organiczne
  • rozpuszczalniki niepolarne
  • węglowodory alifatyczne i aromatyczne – tu lepiej sprawdzi się FPM/Viton
  • stężone kwasy

Mimo wszystko ilość pozytywnych cech, jakie posiada guma EPDM, zdecydowanie wyróżnia ją pośród pozostałych gum dostępnych na rynku.

Zastosowanie i montaż oringów EPDM

Oringi najczęściej stosuje się w samochodach, ze względu na wysoką odporność na płyny hamulcowe na bazie glikolu (DOT 3 i 4) oraz na bazie silikonu (DOT 5) i na trudnopalne ciecze hydrauliczne (HFD – R). Oprócz tego, w samochodzie znajdą zastosowanie w: silniku, wtryskiwaczach, przewodzie turbo, termostacie, kierownicy, lusterku, aparacie zapłonowym, obudowie głośników. Nie są to jednak wszystkie miejsca, w których można spotkać oringi w aucie.

Oprócz samochodów, z z oringami EPDM możemy się spotkać w klawiaturach komputerowych pod klawiszami, jako uszczelki w kranach, czy w przeróżnych maszynach i urządzeniach przemysłowych.

Montaż oringów EPDM

Oringi same w sobie są bardzo łatwe w montażu, stąd ich popularność, jako uszczelniaczy. Trzeba jednak pamiętać o kilku rzeczach w trakcie montowania oringów EPDM, tak by ich nie uszkodzić i jednocześnie cieszyć się długim czasem użytkowania. Oto kilka przydatnych wskazówek dotyczących montażu oringów EPDM:

  • oringów nie powinno się stosować do uszczelniania ostrych krawędzi (ryzyko uszkodzenia), ani używać w celu montażu ostrych i twardych narzędzi. Jako że oring jest dość wrażliwym elementem na ostre krawędzie, zaleca się ich stępienie lub zaokrąglenie przed montażem.
  • trzeba się upewnić co do zakupionego wcześniej typu oringu, aby podczas montażu nie zastosować nieodpowiedniego typu
  • nie wolno pozostawić jakichkolwiek zanieczyszczeń lub innych pozostałości, zarówno w rowku, jak i na oringu
  • oringów nie można przyklejać, ponieważ istnieje ryzyko stwardnienia materiału
  • do wszystkich gum oprócz EPDM powinno się stosować oleje i smary montażowe dostosowane do odporności materiału; niedopuszczalnym jest użycie wazeliny lub innych olejów mineralnych w przypadku montażu oringów z gumy EPDM
  • nie można przeciskać oringa przez otwory
  • powinno się sprawdzić odporność materiału, z jakiego wytwarzano oring, na środki czyszczące; w przypadku gumy EPDM, taki oring będzie odporny na większość środków czystości, ze względu na ich skład (głównie zasady, na które ten rodzaj gumy jest odporny)
  • podczas montażu dopuszcza się rozciągnięcie oringa o 20 % średnicy wewnętrznej, o ile rozciągniecie to jest krótkotrwałe

Według normy ISO 2230, uszczelki takie, jak oring mogą być przechowywane od 5 do 10 lat, w zależności od tworzywa, z jakiego zostały wykonane. Jako że guma EPDM jest odporna na wiele różnych czynników, z którymi pozostałe elastomery radzą sobie dużo gorzej, oring wykonany z gumy EPDM może z powodzeniem być przechowywany nawet 10 lat. Trzeba pamiętać aby nie wystawiać takich produktów na działanie skrajnych temperatur i wilgotności przekraczającej 70 %, a także na tlen lub ozon. Najlepszym rozwiązaniem będzie zatem przechowywanie tego typu produktów w opakowaniach, bądź szczelnych pojemnikach.

Zostaw komentarz

Your email address will not be published.