合成ゴムの特性：耐油性、耐熱性、耐候性、耐摩耗性の比較

2 つの黒いゴム シートが同じ硬度、同じ厚さ、同じ色であっても、逆方向に故障する可能性があります。屋外のコンベアカバー上に放置された汎用 SBR シートは、オゾンの攻撃により 1 ～ 2 シーズン以内にチョーキングやひび割れが発生しますが、同じ硬度の EPDM シートは同じ場所で 10 年間持続します。両方とも作動油に浸かると順位が完全に逆転します。違いは決して表面上にあるものではありません。それはポリマー構造と化合物のレシピに組み込まれています。そのため、購入を決定する前に、値札や外観ではなく、合成ゴムの特性を比較することが、材料を選択するための信頼できる唯一の方法です。

化合物が生き残るかどうかを決定する特性

すべてのデータシートは、測定値の短いリストを通じてそのストーリーを伝えます。硬度はショア A で表され、柔らかいシールコンパウンドの場合は約 40、硬い摩耗表面の場合は 90 まで、剛性はわかりますが、強度はわかりません。 ASTM D412 に基づいてテストされた引張強度と破断伸びは、化合物が引き裂く前にどれだけの応力に耐えられるか、また最初にどれだけ伸びるかを示します。 ASTM D395 によって測定される圧縮永久歪みは、購入者が最も頻繁に省略する数値です。使用温度で 22 時間経過しても圧縮率が約 25 パーセントを超えているガスケットは、機器の保証が終了するずっと前に漏れてしまいます。

環境の価値も同様に重要です。連続使用温度は、コンパウンドが数時間ではなく数年間にわたって弾性を維持できる上限を示します。 ASTM D471 浸漬によって測定されるオイル膨潤は、燃料または潤滑剤中でシールが柔らかくなり、寸法が不安定になるかどうかを予測します。オゾンと紫外線への耐性が屋外での耐用年数を決定し、低温での柔軟性が部品が冬の始動時に亀裂を生じずに耐えられるかどうかを決定します。

簡単に参照できるように、フィールドでの成功または失敗を最も頻繁に決定するプロパティを以下に示します。

• 硬度 (ショア A): 荷重下の剛性。間違った値を使用すると、フランジのギャップからのはみ出しやシール力の不足につながります。
• 引張強度と伸び (ASTM D412): 設置時の引き裂きに対する耐性と使用中の曲げに対する耐性。
• 圧縮永久歪み (ASTM D395): 数か月にわたる圧縮後にシールが回復するかどうか。高いセットは永続的な漏れ経路を意味します。
• 油および液体の膨潤 (ASTM D471): 油、燃料、およびプロセス化学薬品と接触した場合の寸法安定性。
• 耐熱老化性と耐オゾン性 (ASTM D573 および D1149): 屋外または高温の機器の近くでの表面の亀裂と脆化。
• ガス透過性と誘電挙動：空気圧部品の空気保持と電気用途の絶縁性能。

単一の数字がラバーの最高を決めることはありません。すべての特性は他の特性とトレードオフし、各ポリマーファミリーの背後にある化学によって、それらのトレードオフがどこに当てはまるかが決まります。

主要な合成ゴムファミリーの比較

上記の値はすべてポリマー化学に遡ります。 SBR や NBR などの不飽和主鎖を持つ材料は硬化しやすく、よく強化されますが、加硫を促進する同じ二重結合がオゾンの攻撃も招きます。 EPDM やブチルなどの飽和主鎖は風化を回避しますが、石油中ではひどく膨潤します。極性により 3 番目の層が追加されます。NBR のアクリロニトリル単位と FKM のフッ素により、ポリマーに非極性油に対する親和性が与えられます。これは、シールが油の中に溶けずに放置されなければならない場合にまさに必要なものです。この表は、結果として生じるトレードオフをまとめたものです。

テーブルを判定ではなく最初のフィルターとして扱います。 1 つの部品が油と太陽光の両方にさらされる場合、NBR も EPDM も単独では勝てないため、設計者は FKM にステップアップするか、保護層を追加するか、2 つの材料間で役割を分担することになります。 EPDM カバーと NBR インナーチューブを備えたホースは、まさにその推論の一般的な結果です。

同じポリマーの 2 つのバッチが異なる動作をする理由

ポリマーの名前が保証する保証は、購入者が期待するよりも低くなります。 2 つの NBR コンパウンドは、同じ原料ポリマーから出発しても、オイル膨潤、摩耗寿命、熱老化が大幅に異なります。これは、その配合に関連するレシピが最終的なネットワークを制御するためです。カーボンブラックの種類と配合量により、引張強度と耐摩耗性が何倍にも向上します。可塑剤の選択により、オイル膨潤と低温柔軟性の両方が変わります。また、硫黄硬化と過酸化物硬化では、耐熱性と圧縮永久歪みが変化します。ベース ポリマーは天井を設定しますが、コンパウンドによってパーツがどの程度天井に近づくかが決まります。

プロセスの品質によって、レシピが完成品に残るかどうかが決まります。オイルと可塑剤はバッチ全体に均一に分散しなければなりません。そうでないと、シートがラインから出て柔らかい部分や一貫性のない膨潤挙動が生じます。方法 ゴム混練機は油と可塑剤をバッチに組み込む これらの特性分布を直接形成します。硬化状態も同様に重要です。硬化が不十分な部品はゴム状のままで、圧縮下でひどく固まりますが、硬化しすぎた部品は硬化し、伸びを失い、使用初期に亀裂が生じます。

これが、規律あるバイヤーが価格だけではなくプロセス管理について尋ねる理由です。バッチごとのムーニー粘度ウィンドウ、すべての混合物の硬化レオメーター曲線、および混合および硬化中の文書化された温度規律はすべて、納入された部品の特性の一貫性として後で再び現れます。

ポリマー特性をジョブに適合させる

3 つのシナリオはほとんどの工業用シート、ガスケット、シールの購入をカバーしており、それぞれに異なるトレードオフが与えられます。

オイルと燃料の接触: NBR とそのアクリロニトリル ダイヤル

部品が油中に存在する場合は NBR がデフォルトであり、アクリロニトリル含有量を調整することができます。グレードはおよそ 18 ～ 50 パーセントの ACN で構成されます。ACN が高くなると、耐油性と耐燃料性が向上しますが、寒冷地ではコンパウンドが硬くなるため、寒冷地域の屋外油圧システムのシールには、通常、最も耐油性の高いグレードではなく、中間グレードが採用されます。作業場、プラント、パイプラインのガスケット在庫において、耐油性とコストのバランスにより、NBR シートが一般産業で主流となっている理由が説明されています。

バランスの取れた耐油性、耐炎性、耐候性を備えたネオプレン (CR) ゴムシート クロロプレンゴムシートは、適度な耐油性、自己消火性の難燃性、強力な耐紫外線性、耐オゾン性を備えています。用途にある程度の油への曝露と、ニトリルのコストをかけずに屋外での耐久性が必要な場合の実用的な中間点です。 製品を見る→

太陽光、オゾン、水蒸気：EPDM

EPDM は完全に飽和したバックボーンを備えているため、オゾンや紫外線がほとんど触れず、この材料は約 150 °C までの蒸気や熱水に対応します。この組み合わせにより、屋根の膜、屋外の電気絶縁体、天候にさらされたガスケットに対するグリップ力が説明されます。弱点は石油です。潤滑ベアリングの横にある EPDM ガスケットが膨張して劣化します。風化が優勢でオイルが存在しない場合、EPDM コンパウンドは単位コストあたり最長の耐用年数を実現します。

屋外・蒸気暴露用EPDMゴムシート EPDM シートはオゾン、紫外線、約 150 °C までの温度に耐えるので、屋根、屋外ガスケット、蒸気ラインに最適です。飽和主鎖は耐候性を持ちますが、石油中で膨張するため、オイルフリー環境に適しています。 製品を見る→

持続的な熱と攻撃的なメディア: FKM

継続的な温度が 150 °C を超える場合、または流体があらゆる安価な製品を攻撃する場合、FKM はその価格を正当化します。標準グレードは、オイル、燃料、さまざまな化学薬品に耐えながら約 200 °C で連続稼働し、特殊グレードは低温開始が重要となる範囲の低温端まで拡張します。化学処理プラント、燃料システム、航空宇宙ラインでは、故障したシールの交換には通常材料自体よりもはるかに高い費用がかかるため、高価にもかかわらず FKM を使用し続けています。

FKM 高温・薬品用途用ゴムシート フルオロエラストマー シートは、油、燃料、攻撃的な化学物質に耐えながら、200 °C 近くの継続的な熱に耐えます。化学プラントや燃料システムで安価なエラストマーが故障した場合でも、FKM の耐久性はそのプレミアム価格に見合ったものになります。 製品を見る→

購入前に確認すべきこと

データシートは簡単に水増しできるため、印刷された数値と同じくらい検証が重要です。規律ある購入を行うには、次のチェックリストを実行します。

1. 見出しの値ではなく、試験方法と条件が記載された完全なデータシートを要求してください。ASTM D412 に基づく引張強度、ASTM D2240 に基づく硬度、実際の使用温度での ASTM D395 に基づく圧縮永久歪、および実際の流体における ASTM D471 に基づく流体暴露などです。
2. ASTM D2000 ラインコールアウトまたは同等の書面による仕様をリクエストして、将来のすべてのバッチを同じ要件に対して比較できるようにします。
3. 静的ガスケットの場合、圧縮永久歪みを合格または不合格として扱います。 22 時間後の約 25 パーセントを超える値は、通常、初期の漏れを予測します。
4. 大量注文をリリースする前に、完全な温度サイクルや機械的負荷を含む実際の条件下でサンプル材料をテストします。
5. バッチの一貫性についてサプライヤーと話し合います: ムーニー粘度ウィンドウ、各混合物の硬化曲線、混合および硬化中の文書化された温度制御。

独自の混合、カレンダー加工、加硫装置を運用しているサプライヤーは、通常、保証ではなくプロセス データを使用してこれらの質問に答えることができます。私たちの ゴム製品業界のソリューション このページでは、混合、成形、硬化の各段階が、ここで説明する特性とどのように関連するかを概説しており、これはその会話の適切な出発点です。

合成ゴムの特性は、単一の数値ではなく、システムとして機能します。温度制限、オイル膨潤、耐オゾン性、圧縮永久歪みは相互にトレードオフしており、そのトレードオフがアプリケーションの主な応力に一致するものが適切な化合物です。測定値に基づいて材料を比較し、文書化された仕様に照らして購入します。また、紙に書かれた特性は、配合物が制御下で混合、形成、硬化された場合にのみ現実になることを覚えておいてください。化学とプロセス規律の組み合わせが、寿命を全うする部品と早期に故障する部品を分けるものです。