Dodaj ofertę za darmo

Tworzywa sztuczne stosowane do wytwarzania uszczelnień - rodzaje i właściwości

2003-08-27

Tworzywa sztuczne ze względu na właściwości znalazły zastosowanie we wszystkich dziedzinach, a zatem nie mogło ich również zabraknąć w tak specyficznej dziedzinie, jaką są wszelkiego rodzaju uszczelnienia. Uszczelnienia są stosowane na każdym kroku, począwszy od budownictwa, poprzez motoryzację, a skończywszy na artykułach gospodarstwa domowego i opakowaniach. Uszczelnienia zarówno elastyczne, jak i twarde mogą być wytwarzane z jednego składnika, jak materiały spienione albo materiały lite. Uszczelnienia można wykonywać wcześniej w zakładach przetwórstwa tworzyw sztucznych lub na miejscu montażu.

W niniejszym artykule postaramy się omówić właściwości tworzyw sztucznych stosowanych do wytwarzania elastycznych i twardych materiałów uszczelniających uszczelniających, a także pokrótce metody przetwórstwa, nie uwzględniając kierunków stosowania.

Uszczelnienia gumowe
Guma na bazie kauczuków syntetycznych i kauczuku naturalnego jest pod stawowym materiałem stosowanym do wytwarzania uszczelnień. Składnikiem decydującym o właściwościach wulkanizatów gumowych jest kauczuk. Makrocząsteczki kauczuków pod wpływem siarki lub innych procesów chemicznych ulegają procesom sieciowania, tworząc gumę. Gumy wykazują zdolność odwracalnego rozciągania, nie ulegają jednak mięknięciu pod wpływem ogrzewania i nie można ich przetwarzać metodami stosowanymi w przetwórstwie tworzyw termoplastycznych. Do wytwarzania wulkanizatów gumowych stosuje się różne kauczuki:
• kauczuki nitrowe (NBR) – wulkanizaty tego kauczuku charakteryzują się wysoką elastycznością, wytrzymałością na zerwanie, małym odkształceniem przy ściskaniu oraz odpornością na oleje – uszczelnienia na bazie tego kauczuku stosowane są w hydraulice i pneumatyce;
• kauczuki akrylowe – wulkanizaty wykazują lepszą odporność na gorące powietrze, tlen, ozon i oleje niż wulkanizaty nitrowe. W porównaniu z elastomerami wykazują mniejszą odporność na zerwanie, ponadto charakteryzują się dużym odkształceniem trwałym przy ściskaniu. Uszczelnienia na bazie kauczuku akrylowego mogą być stosowane w zakresie temperatur od -20 do 150 oC, są one odporne na oleje mineralne (silnikowe i przekładniowe) i w ograniczonym stopniu na wodę;
• kauczuk chloroprenowy – wulkanizaty chloroprenowe wykazują dobrą odporność na ozon, naturalne warunki atmosferyczne, związki chemiczne, nie SA one odporne na paliwa, węglowodorowe aromatyczne i węglowodory chlorowane; gumę na bazie tego kauczuku stosuje się zazwyczaj do wytwarzania uszczelnień narażonych na działanie warunków atmosferycznych;
• kauczuk silikonowy – charakteryzuje się bardzo dobrą odpornością na wysokie i niskie temperatury, wykazuje dobre właściwości dielektryczne i bardzo dobrą odporność na tlen i ozon, jest niepalny, wyroby można stosować w szerokim zakresie temperatur od -60-200oC, nie należy natomiast ich stosować jako uszczelnień części ruchomych ze względu na niską wytrzymałość na rozdzieranie i dużą ścieralność;
• kauczuk fluorowy – kopolimery głównie fluorku winylidenu i heksafluoropropylenu lub fluorku winylidenu i trifluorochloroetylenu, są to niepalne materiały o bardzo dużej odporności cieplnej i chemicznej, są odporne na tlen, a także na promieniowanie ultrafioletowe. Materiały na bazie kauczuków fluorowych można stosować w temperaturze od -25 do 200oC. Wulkanizaty fluorowe SA odporne na oleje i smary mineralne, węglowodory aromatyczne i alifatyczne, oleje syntetyczne do silników samolotowych, nie SA natomiast odporne na stężone roztwory mocnych zasad i kwasów, kwasy organiczne, ketony, estry i etery, a także na gorącą wodę i parę wodną;
• kauczuk butadienowo-styrenowy (SB) – wulkanizaty wykazują podwyższoną odporność na ścieranie, a także na działanie ozonu, warunków atmosferycznych i podwyższonej temperatury;
• kauczuk etylenowo-propylenowo-dienowy (EPDM) – mieszanki gumowe na bazie tego kauczuku stosowane są do uszczelnień pracujących w instalacjach wodnych, pralkach automatycznych i automatycznych hydraulice.

Odrębną grupę materiałów do wytwarzania uszczelnień elastycznych stanowią tworzywa termoplastyczne, niewymagające wulkanizacji.

Uszczelnienia z plastyfikowanego PVC (PVC-P)
Powszechnie znanym materiałem, do tej pory stosowanym, jest plastyfikowany poli-(chlorek winylu) (PVC-P). Właściwości tego tworzywa przeznaczonego na uszczelnienie przedstawiono tablicy nr 1, porównując je z innymi nowszymi elastomerami. Uszczelnienia z plastyfikowanego PVC wytwarza się na ogół metoda wytłaczania w postaci profilu o określonym kształcie. Kształt profili dobiera się w taki sposób, aby ściśle przylegały do uszczelnianych elementów. W celu uzyskania odpowiedniej twardości uszczelki stosuje się różne zawartości zmiękczaczy spełniających określone wymagania użytkowe – coraz częściej stosuje się niskim stopniem migracji do powierzchni wyrobu, gdyż w przeciwnym wypadku ulegają one stwardnieniu. Poli-(chlorek winylu) można dowolnie modyfikować i w efekcie uzyskuje się uszczelnienie o szerokim wachlarzu zastosowań, odporne na różne media (np. oleje, tłuszcze, odporne na niskie temperatury, itd.). Uszczelnienia z poli-(chlorku winylu) są szeroko stosowane szczególnie w budownictwie ze względów głównie ekonomicznych i właściwości użytkowych.

Uszczelnienia z elastomerów termoplastycznych (TPE)
Elastomery termoplastyczne niewymagające wulkanizacji – przetwarza się wszystkimi metodami stosowanymi w przypadku konwencjonalnych tworzyw termoplastycznych. Są to układy dwufazowe: jako polimery blokowe, polimery szczepione lub kopolimery złożone z dwóch niemieszalnych wzajemnie składników. Proces przetwórstwa elastomerów termoplastycznych jest zdecydowanie łatwiejszy w porównaniu z mieszankami gumowymi, a właściwości wyrobów są porównywalne z właściwościami wyrobów na bazie kauczuków chloroprenowych czy EPDM. Elastomery termoplastyczne są układami dwóch odrębnych faz: semikrystalicznej i amorficznej. Ogólnie elastomery termoplastyczne można podzielić na następujące klasy: kopolimery blokowe styrenu (SBS), blendy poliolefinowe (TPO), stopy elastomerowe, poliuretany termoplastyczne i polimery termoplastyczne.

Termoplastyczne elastomery oleinowe (TPO)
Najczęściej są to bledy homopolimeru lub kopolimery propylenu z kauczukiem: etylen-propylen (EP) lub etylen-propylen-dien (EPDM). Elastomery te mogą zawierać inne dodatki, np.: napełniacze, stabilizatory UV, antyutleniacze itp.



Powyżej na rysunkach 1 i 2 przedstawiono niektóre właściwości charakterystyczne materiałów przeznaczonych do wytwarzania uszczelnień. Zaletą uszczelnień wykonanych z TPO jest doskonała udarność w niskich temperaturach połączona ze stosunkowo dużą sztywnością. Wyroby z TPO mogą być wytwarzane w szerokim zakresie elastyczności od bardzo twardych do bardzo miękkich, wykazują dobrą odporność na chemikalia i dobre właściwości dielektryczne, mogą być stosowane w zakresie temperatur od -40oC do 130oC.

Termoplastyczne elastomery styrenowe
Kopolimery blokowe, najczęściej spotykane to styren/butadien/styren (SBS), styren/etylen-butadien/styren (SEBS) i styren/etylen-propylen/styren (SEPS). Charakteryzują się one przy rozciąganiu parametrami porównywalnymi do gumy, wykazują bardzo dobre właściwości dielektryczne, są odporne na kwasy i zasady, mogą być wytwarzane w szerokim przedziale twardości od 28 do 95 Sh A. Często są one stosowane do modyfikacji innych tworzyw termoplastycznych, szczególnie poliolefin.


Tabela 1. Podstawowe właściwości wybranych elastomerów termoplastycznych stosowanych do wytwarzania uszczelnień

Elastomery poliuretanowe
Ze względu na sposób przetwarzania można je podzielić na trzy główne grupy: elastomery lane, walcowane (sieciowane siarką, izocyjanianami lub nadtlenkami) i termoplastyczne (elastoplasty). Reaktywne układy poliuretanowe zwykle są dostępne w postaci tzw. Systemów, których skład i składniki są odpowiednio dobrane.
Termoplastyczne elastomery poliuretanowe – tzw. elastoplasty – w warunkach użytkowania wykazują cechy charakterystyczne dla elastomerów, po ogrzaniu uplastyczniają się i można je przetwarzać metodami typowymi stosowanymi w przetwórstwie tworzyw termoplastycznych. Właściwości wyrobów z tworzyw poliuretanowych zależą od zastosowanych składników i w dużym stopniu od metody otrzymywania.

Źródło: "Kauczuki naturalne i syntetyczne" dodatek do Tworzywa Sztuczne i Chemia nr 4/2003 zobacz więcej

Źródło: Grażyna Rymarz, Maria Żukowska



  • ELASTOMERY

    Gość: STIAB | 2008-04-23 11:23:32

    WITAM. POTRZEBUJE JAKIEKOLWIEK MATERIAŁY NA TEMAT "ELASTOMERÓW" (RODZAJE, PRZETWÓRSTWO ELASTOMERÓW, ZASTOSOWANIE, METODY BADAŃ, WTRYSKIWANIE, WYTŁACZANIE LUB CO KOLWIEK NA TEMAT ELASTOMERÓW...) JAK COŚ MACIE TO POŚLIJCIE NA EMILA: STIAB@TLEN.PL POZDRAWIAM :)

  • Elastomer termoplastyczny

    Gość: Kyniu | 2008-04-23 11:23:32

    Witam szukam wiadomosci na temat PEE- kopolietero ester oraz PEN - polietylenoanaftalan. do pracy inż. Dzięki pozdrawiam

  • zobaczcie stronę

    Gość: chemik | 2008-04-23 11:23:32

    dużo informacji znajdujesię na www.rheinchemie.com

  • pisze prace mgr

    Gość: paczus | 2008-04-23 11:23:32

    ten arykul bardzo mi sie przyda w pracy mgr ale bardzo prosilabym o pomoc jesli ktos ma jeszcze cos na temat "analiza techniczno ekonomiczna wytwarzania elementow uszczelniajcych z elastomerow"

  • tworzywa

    Gość: mirka | 2008-04-23 11:23:32

    piszę prace inżynierską na temat tworzyw, ten artykuł akurat mi się przyda. Szukam informacji na temat sorpcji wody przez tworzywa na jakim kolwiek przykładzie, może to być skrobia, celuloza polietylen, włokna itp. Czy możecie mi pomóc. mimikawzw@wp.pl

Dodaj komentarz