Niêm phong ghế bằng silicon và EPDM: Sự khác biệt thực tế ngoài các thông số

Phần tử bịt kín ở trạng thái nén sẵn trong thời gian dài, kết hợp với ảnh hưởng của áp suất trung bình và nhiệt độ môi trường. Khả năng từ biến (biến dạng chậm dưới ứng suất dài hạn) và khả năng nén của vật liệu trực tiếp xác định liệu đệm kín van có bị hỏng hay không. Sự khác biệt giữa hai loại này đặc biệt rõ ràng trong điều kiện chịu áp suất tĩnh hoặc tần số cao trong thời gian dài. Cao su silicon hoạt động tốt hơn trong việc kiểm soát biến dạng lâu dài. Dữ liệu thực nghiệm cho thấy trong điều kiện thử nghiệm 70h × 150oC, tốc độ biến dạng vĩnh viễn do nén của phớt chặn chân van silicon chỉ là 15% -25%, trong khi phớt chặn chân van EPDM có tỷ lệ biến dạng 25% -40% ở nhiệt độ thấp hơn (70h × 100oC). Điều này có nghĩa là trong các tình huống bịt kín tĩnh ở nhiệt độ cao (chẳng hạn như van dụng cụ nhiệt độ cao nhỏ, các bộ phận của Bơm màng kín, máy tạo hơi nước thu nhỏ), silicone có thể duy trì khả năng phục hồi đàn hồi trong thời gian dài, ngay cả dưới áp suất kéo dài và ít có khả năng gây ra sự gia tăng lớn về khe hở bịt kín chính xác do biến dạng vĩnh viễn. Tính ổn định của liên kết silicon-oxy trong cấu trúc phân tử của nó làm cho vật liệu ít bị đứt hoặc trượt chuỗi phân tử dưới áp lực liên tục, với tốc độ rão thấp hơn đáng kể so với EPDM, đáp ứng các yêu cầu bịt kín chính xác của các đế van nhỏ và Bộ phận bịt kín cho Van. Hiệu suất biến dạng lâu dài của cao su EPDM bị ảnh hưởng nhiều hơn bởi môi trường làm việc. Trong môi trường ẩm và nóng (như van nước nóng, ống hơi), đệm ngồi EPDM có khả năng chống hơi nước tuyệt vời (tỷ lệ hấp thụ <1%) và độ ổn định biến dạng của chúng thậm chí còn tốt hơn silicone do có khả năng giãn nở nhẹ khi chịu áp lực. Tuy nhiên, khi tiếp xúc với môi trường không phân cực như dầu khoáng, EPDM sẽ trải qua quá trình giãn nở thể tích (tốc độ giãn nở > 50%) và biến dạng không thể đảo ngược sau áp suất lâu dài, làm hỏng trực tiếp cấu trúc bịt kín. Ngoài ra, khả năng phục hồi biến dạng của EPDM rất nhạy cảm với nhiệt độ, nó sẽ cứng lại và nứt trên 100oC, cần bổ sung chất chống oxy hóa để hỗ trợ. Nếu không, khả năng kiểm soát biến dạng trong điều kiện nhiệt độ cao lâu dài sẽ giảm mạnh.

Cốt lõi của việc bịt kín chân van là tính toàn vẹn của đường bịt kín (bề mặt tiếp xúc giữa lõi van và chân van), và khả năng lưu giữ của nó phụ thuộc vào khả năng chống mài mòn, độ bền xé và sức mạnh tổng hợp phục hồi đàn hồi của vật liệu, thay vì một thông số độ cứng duy nhất. Sự khác biệt về hiệu suất giữa hai vật liệu là đáng kể trong các tần số đóng mở khác nhau và môi trường trung bình. Cao su EPDM có ưu điểm lớn hơn trong việc chống mài mòn của dây chuyền làm kín. Phạm vi độ cứng Shore của nó là 40-90, với độ bền kéo 10-20 MPa, tốc độ kéo dài vết nứt 300% -600% và trong các van nhỏ, chính xác, đóng mở thường xuyên (chẳng hạn như Van kín mini, van ngắt chính xác thu nhỏ, van cổng chính xác đường kính nhỏ, Van điều khiển hướng), đệm kín EPDM có thể chống mài mòn ma sát giữa lõi van và đế van một cách hiệu quả và ít có khả năng gây ra các vấn đề như trầy xước hoặc rách trong đường niêm phong chính xác. Trong môi trường ngoài trời hoặc có nồng độ ozone cao (chẳng hạn như van chất lỏng có độ chính xác nhỏ), mặc dù EPDM yêu cầu bổ sung chất chống ozon, do chuỗi phân tử bão hòa của nó, đường bịt kín ít có khả năng bị nứt do xói mòn ozone và độ bám dính được duy trì bền bỉ hơn, đáp ứng yêu cầu bịt kín của ghế van có độ chính xác nhỏ. Ưu điểm của cao su silicon trong dây chuyền bịt kín nằm ở ma sát thấp và độ bám dính ở nhiệt độ thấp. Phạm vi độ cứng của nó thậm chí còn thấp hơn (20-80 Shore A) và độ đàn hồi của nó thay đổi rất nhỏ ở nhiệt độ thấp. Nó vẫn có thể duy trì hệ số ma sát thấp ở -50°C, khiến nó phù hợp với các van nhiệt độ thấp không cần bôi trơn (chẳng hạn như các van trong hệ thống dây chuyền lạnh). Đường làm kín có thể bám chặt vào bề mặt lõi van và khó có thể bị mất tiếp xúc do đông cứng ở nhiệt độ thấp. Tuy nhiên, độ bền kéo của cao su silicon tương đối thấp (chỉ 4-10 MPa) và khả năng chống rách của nó yếu. Nếu môi trường chứa tạp chất (chẳng hạn như rỉ sét đường ống hoặc các hạt), đường bịt kín dễ bị trầy xước và khó sửa chữa vết xước thông qua phục hồi đàn hồi sau khi sử dụng lâu dài. Tính toàn vẹn của dây chuyền niêm phong cũng dễ bị hư hỏng theo thời gian. Ngoài ra, đệm kín bằng silicon sẽ hơi hóa bột dưới bức xạ cực tím trong thời gian dài, dẫn đến giảm độ bám dính của đường bịt kín. Điều này đặc biệt quan trọng đối với các van ngoài trời không có lớp bảo vệ.

Van công nghiệp thường phải đối mặt với tác động của biến động nhiệt độ do chênh lệch nhiệt độ ngày đêm và sự thay đổi khởi động-dừng. Liệu vật liệu có thể duy trì hiệu suất bịt kín khi thay đổi nhiệt độ đột ngột hay không phụ thuộc vào khả năng chống giòn ở nhiệt độ thấp, độ ổn định và khả năng đảo ngược hiệu suất ở nhiệt độ cao. Cao su silicon có khả năng thích ứng rộng hơn với chu kỳ nóng và lạnh và khả năng chịu giới hạn mạnh hơn. Loại tiêu chuẩn của nó có phạm vi nhiệt độ từ -60°C đến 200°C và cao su silicon phenolic đặc biệt có thể đạt tới nhiệt độ thấp tới -100°C. Nó có khả năng chịu nhiệt độ cao trong thời gian ngắn lên tới 250°C. Trong chu kỳ nhiệt độ khắc nghiệt (như van thu nhỏ hàng không vũ trụ với -40°C đến 180°C, van đường kính nhỏ trong thiết bị làm lạnh chính xác và các bộ phận của Bơm thủy lực siêu kín), đệm kín van silicon vẫn có thể duy trì độ đàn hồi và tính toàn vẹn của đường bịt kín. Các thí nghiệm đã chỉ ra rằng cao su silicone không có sự thay đổi nhiệt độ tới hạn đáng kể trong quá trình đạp xe nóng và lạnh. Ngay cả khi được làm lạnh đến gần nhiệt độ chuyển hóa thủy tinh, hiệu suất bịt kín có thể phục hồi hoàn toàn sau khi gia nhiệt và rò rỉ có thể đảo ngược mà không bị hư hỏng niêm phong vĩnh viễn do chênh lệch nhiệt độ lặp đi lặp lại. Điều này đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt về độ ổn định bịt kín của các đế van nhỏ và chính xác cũng như Màng ngăn kín chất lỏng. Hiệu suất đạp xe nóng và lạnh của cao su EPDM bị hạn chế đáng kể bởi nhiệt độ. Khả năng chịu nhiệt độ dài hạn của nó chỉ là 120°C và nhiệt độ cao nhất trong thời gian ngắn là 150°C. Nó dễ bị lão hóa và cứng lại ở nhiệt độ trên 100°C. Trong chu kỳ nhiệt độ cao (chẳng hạn như van điều khiển nhiệt chính xác thu nhỏ> 120 ° C và van đường kính nhỏ trong thiết bị làm lạnh chính xác), đường bịt kín sẽ mất dần tính đàn hồi do lão hóa vật liệu và tốc độ rò rỉ tăng theo số chu kỳ. Ở nhiệt độ thấp, nhiệt độ giòn tới hạn của loại EPDM tiêu chuẩn là -50 ° C, và dưới nhiệt độ này, lực bịt kín sẽ giảm mạnh, dẫn đến các kênh rò rỉ và cần có mỡ bôi trơn để duy trì vòng đệm. Tuy nhiên, cao su silicon vẫn có thể duy trì lực bịt kín ổn định ở -60°C. Trong chu kỳ nhiệt độ trung bình (-20°C đến 60°C, chẳng hạn như van ống điều hòa không khí chính xác nhỏ trong gia đình và ghế van máy bơm nước thu nhỏ), đệm kín EPDM có hiệu quả chi phí tốt hơn và độ ổn định hiệu suất bịt kín của chúng không khác nhiều so với cao su silicon và nó có khả năng chống chu trình nhiệt ướt tốt hơn.

Không có vật liệu nào có ưu thế tuyệt đối. Việc lựa chọn phải tuân thủ chặt chẽ phạm vi nhiệt độ, loại trung bình và tần suất mở và đóng của các điều kiện làm việc, thay vì theo đuổi một cách mù quáng "các thông số hiệu suất cao": Các tình huống ưa thích cao su silicon: bịt kín trong phạm vi nhiệt độ rộng (-60°C đến 200°C), bịt kín cho các dụng cụ/van có độ chính xác nhiệt độ cao nhỏ, bịt kín cho các ghế van chính xác không cần bôi trơn ở nhiệt độ thấp (như van thu nhỏ trong hệ thống dây chuyền lạnh) và bịt kín cho máy bơm tĩnh nhỏ áp suất cao có yêu cầu kiểm soát biến dạng dài hạn. Cần tránh các dung môi phân cực (như axeton) và môi trường có chứa tạp chất để tránh làm trầy xước đường hàn chính xác. Các tình huống mà cao su EPDM được ưu tiên: bịt kín theo chu kỳ ở nhiệt độ trung bình (-50°C đến 100°C), bịt kín trong môi trường ẩm/hơi nước của máy bơm nhỏ (chẳng hạn như Bơm truyền chất lỏng kín, ghế van tuần hoàn nước nóng thu nhỏ, van đường kính nhỏ của tháp giải nhiệt chính xác), bịt kín để đóng mở tần số cao và làm sạch các van nhỏ (chẳng hạn như van dừng chính xác công nghiệp thông thường, Van kiểm tra và không quay trở lại), và các yêu cầu kín van bơm nhỏ ngoài trời, nhạy cảm với chi phí, bảo trì cao. Cần tránh các chất không phân cực như dầu khoáng và nhiên liệu.

Sự khác biệt về độ kín của đế van giữa cao su silicon và cao su EPDM về cơ bản nằm ở mức độ phù hợp giữa đặc điểm cấu trúc phân tử của vật liệu và điều kiện làm việc. Cao su silicon, với khả năng kiểm soát biến dạng lâu dài vượt trội và khả năng thích ứng trong phạm vi nhiệt độ rộng, phù hợp với điều kiện làm việc khắc nghiệt và khắc nghiệt; trong khi EPDM, với các ưu điểm về khả năng chống mài mòn, khả năng chịu nhiệt ướt và hiệu quả chi phí cao, có lợi thế trong các điều kiện thông thường. Khi lựa chọn, người ta nên từ bỏ tư duy "tham số tối cao" và tập trung vào hiệu suất lâu dài trong quá trình sử dụng thực tế, để đạt được sự cân bằng giữa độ tin cậy bịt kín và chi phí. Nếu vẫn chưa chắc chắn, bạn có thể liên hệ với chúng tôi để được tư vấn: Jack_Pan@doitrubber.com