FEP/PFA-uzavřené O-pečlivky jsou vhodnější pro scénáře, kde je médium vysoce korozivní, ale těsnění stále vyžaduje elastickou kompenzaci; pevné O-kroužky z PTFE jsou vhodnější pro scénáře pouze statického těsnění, snadného montážního drážkování, řiditelné tlakové síly a přednostně extrémní chemické odolnosti a čistoty. Ani jedno není úplnou náhradou běžné pryžové těsnění O-kroužek , a zejména by se nemělo bez rozmyslu používat pro vysokofrekvenční dynamické těsnění, abrazivní suspenze nebo scénáře vyžadující instalaci s velkým protažením.

1. Zásadní rozdíl: Jedno je „kompozitní elastické těsnění“, druhé je „plastové statické těsnění“

O-kroužky s obalem z FEP/PFA se obvykle skládají z vnějšího obalu z fluoroplastu FEP nebo PFA a vnitřního pružného jádra z křemičitanového (VMQ) nebo fluorovaného (FKM) kaučuku. Vnější vrstva poskytuje chemickou odolnost podobnou PTFE, zatímco pružné vnitřní jádro zajišťuje tlakovou odpružnost a předpínání těsnění; průmyslová data také jasně definují, že obalová vrstva zajišťuje tlakovou odpružnost a předpínání těsnění, vnější vrstva je chemicky odolná a vnitřní jádro funguje jako statický těsnicí prvek bez středního švu.

Plné O-kroužky z PTFE jsou vyrobeny z jediného materiálu PTFE, který je samotný chemicky odolný a z hlediska čistoty vhodný, avšak nejsou pryžovými elastomery a postrádají schopnost pružné odpružnosti charakteristickou pro pryž; používají se především pro statické těsnění hřídelí, těsnění přírub nebo ve strukturách, kde lze nedostatek pružné odpružnosti považovat za řiditelné omezení, pokud je věnována patřičná pozornost návrhu a montáži.

Proto když zákazník položí otázku „který je lepší – uzavřené O-kroužky nebo pevné PTFE O-kroužky“, nesmí být odpověď přímo „který je lepší“, ale je třeba nejprve určit: vyžaduje daná pozice elastickou kompenzaci? Je montážní prostor dostatečný? Je médium korozivní nebo abrazivní? Vyskytují se časté demontáže a opětovné montáže?

2. Pro které scénáře jsou vhodné FEP/PFA uzavřené O-kroužky?

2.1 Chemicky agresivní média, avšak stále vyžadující pružný odskok O-kroužku

Toto je klasická aplikace uzavřených O-kroužků. Mnoho chemických médií způsobuje u materiálů NBR, EPDM a FKM otoky, ztvrdnutí, rozpouštění nebo trvalou deformaci po stlačení; použití pevných PTFE O-kroužků však může vést k nedostatečnému odskoku, což způsobuje úniky v pozdní fázi, úniky při tepelném cyklování nebo nestabilitu při montáži. Uzavřený O-kroužek přesně spojuje obě tyto vlastnosti: vnější vrstva izoluje proti korozi, rozpouštědlům a čisticím kapalinám, zatímco vnitřní vrstva z VMQ nebo FKM nadále zajišťuje pružné utěsnění.

Příslušná použití zahrnují: příruby chemických potrubí, víka reakčních nádob, tělesa filtrů, statická těsnění čerpadel, spoje těles ventilů, pozorovací okna, uzavírací kryty, spoje patron, odběrové přípojky a přípojky pro měřicí přístroje atd.

2.2 Scénáře v potravinářském, farmaceutickém a biologickém průmyslu vyžadující hygienické stykové plochy

Povrchová vrstva z FEP/PFA je čistá, má nízkou lepivost a nízké tření; materiál je vhodný pro hygienická a dezinfekční lékařská použití. Údaje dodavatele také uvádějí, že obalené O-kroužky lze použít v chemickém, farmaceutickém, potravinářském a jiných průmyslových odvětvích – důvodem je jejich chemická odolnost, fyziologická bezpečnost a nižší propustnost.

Typická použití zahrnují: systémy čištění CIP/SIP, farmaceutická potrubí, potravinářské a nápojové ventily, sanitní armatury, filtry, plnicí zařízení, odběrové ventily a podobná těsnění.

2.3 Statická těsnění v průmyslu ventilů (nikoli dynamická těsnění čepů ventilů s vysokou frekvencí)

V průmyslu ventilů jsou O-kroužky s obalovým povrchem z FEP/PFA vhodné pro kryty ventilů, připojení ventilů, uzávěry konců, příruby těla ventilu, rozhraní pohonů a podobné statické nebo nízkofrekvenční dynamické těsnění. Dodavatelská data široce uvádějí, že obalované O-kroužky se používají především pro axiální nebo radiální statické těsnění.

Nejsou však vhodné jako těsnění pro hřídele ventilů s vysokou frekvencí reciprokého pohybu, těsnění rotujících hřídelí ani dynamické těsnění v prostředích s částicemi. Důvodem je ten, že vnější vrstva z FEP/PFA je odolná vůči korozi, ale relativně tenká; dynamické tření, ostré hrany, protažení, zkroucení, opotřebení a stopy po formách mohou všechny vést k poškození obalové vrstvy.

2.4 Scénáře vyžadující lepší kompenzaci těsnění než pevný PTFE

Pokud má těsnicí plocha malou chybu způsobenou obráběním, dochází-li k kolísání teploty nebo tlaku, k startu za nízkého tlaku nebo k opakovanému demontáži a montáži, může nedostatečná schopnost pevného PTFE se vrátit do původního tvaru představovat rizikový bod; v takovém případě je obalený O-kroužek díky pružnosti svého vnitřního materiálu obvykle schopen udržet kontaktové napětí lépe než pevné PTFE. Dodavatelská data také uvádějí, že vnější povrch obalené struktury poskytuje ochranu, zatímco vnitřní jádro zajišťuje stlačení, odpružení a těsnicí sílu.

V těchto aplikacích si zákazníci často obalený O-kroužek představují jako kompromisní řešení s vlastnostmi „chemicky odolnější než guma a pružnější než PTFE“.

3. Jak vybrat obalení z FEP nebo obalení z PFA?

Obalení z FEP je obvykle běžnější a ekonomičtější řešení, vhodné pro většinu běžných chemických, potravinářských a farmaceutických statických těsnění; maximální teplota spojitě povoleného provozu materiálu FEP činí obvykle přibližně 205 °C, avšak konkrétní hodnoty se liší podle výrobce, konstrukce a typu jádra.

PFA obalování je vhodné pro aplikace s vyšší teplotou, přísnějšími požadavky na čistotu a výraznějším tepelným cyklováním, kde je vyžadována vyšší odolnost proti trhání; dodavatelská data obvykle zdůrazňují, že PFA má lepší mechanickou pevnost a lepší odolnost proti trhání a praskání, pracovní teplota může dosáhnout až 260 °C.

Jednoduché posouzení:

4. Pro co jsou vhodná elastická jádra VMQ a FKM?

VMQ silikonové jádro je měkké, vyžaduje nízkou tlakovou sílu a dobře se chová při nízkých teplotách; vhodné pro nízkotlaké aplikace, potravinářský průmysl, farmaceutický průmysl, čisté místnosti, skleněné nebo plastové konstrukce s křehkými spoji; pevné i duté silikonové jádro se běžně používají, přičemž duté silikonové jádro vykazuje nižší tlakovou deformaci a je vhodné pro konstrukce s omezeným prostorem nebo citlivějšími požadavky na těsnění.

FKM fluorokaučukové jádro obvykle lepší odolává trvalé deformaci způsobené tlakem, má vyšší odolnost vůči olejům, palivům, některým rozpouštědlům a dlouhodobému statickému těsnění za vysokých teplot. Některé údaje dále uvádějí, že pokud je ochranná vrstva poškozena, FKM jádro lépe odolává chemickým útokům.

Avšak je třeba zdůraznit: chemická odolnost uzavřeného O-kroužku pochází především z vnější vrstvy FEP/PFA a nesmí se předpokládat, že vnitřní jádro může dlouhodobě přímo kontaktovat médium.

5. Pro jaké scénáře jsou vhodné pevné PTFE O-kroužky?

5.1 Pouze statické utěsnění a drážka je snadno montovatelná

Pevné PTFE O-kroužky jsou nejlépe vhodné pro těsnění čelních ploch, přírub, pozorovacích oken, kontrolních otvorů, potrubních spojů a podobných míst statického utěsnění; společnost Trelleborg zařazuje PTFE O-kroužky do kategorií axiálního statického nebo přírubového těsnění – jejich charakteristickou vlastností je odolnost vůči téměř všem chemikáliím i vysokým teplotám a možnost přesného obrábění.

Jinými slovy jsou pevné PTFE O-kroužky spíše kruhovými PTFE těsnicími podložkami než tradičními gumovými O-kroužky; stačí, aby byla drážka otevřená, aby měl kroužek dostatečnou stlačitelnost a rovnou utěsňovací plochu – není nutná velká deformace při montáži, a tak mohou plně využít svou vynikající odolnost proti korozi a čistotu.

5.2 Médium je extrémně korozivní a není žádoucí žádné gumové jádro

Někteří zákazníci nechtějí, aby jejich těsnicí díl obsahoval jakoukoli gumovou složku, nebo se obávají vyluhování gumy, kontaminace, rozpuštění, stárnutí či průniku médií, který by poškozoval vnitřní jádro. V takovém případě jsou vhodnější pevné O-kroužky z PTFE. O-kroužky z PTFE se často používají, když elastomery zcela nesplňují požadavky na chemickou nebo tepelnou stabilitu v daném provozním prostředí a jsou široce využívány v chemickém, petrochemickém, lékařském a potravinářském průmyslu.

Typické aplikace zahrnují: potrubí pro silné kyseliny a zásady, systémy rozpouštědel, zařízení pro chemikálie vysoké čistoty, laboratorní instalace, zařízení pro mokré procesy v polovodičovém průmyslu, statické těsnění zařízení pro potravinářský a farmaceutický průmysl.

5.3 Speciální rozměry, malá dávka, potřeba obrábění na stroji, rychlá dodávka

Pevné O-kroužky z PTFE se obvykle vyrábějí obrábkou, nikoli nutně pomocí gumových forem, a proto jsou pro speciální rozměry, nestandardní průřezy a malé výrobní šarže flexibilnější. Data také ukazují, že pevné O-kroužky z PTFE lze dodat ve speciálních rozměrech prostřednictvím mechanické obrábky.

To je velmi cenné pro náhradní díly údržby, výměnu starého zařízení, nestandardní příruby, speciální specifikace nebo lokalizovanou náhradu importního zařízení.

6. Hlavní rizika pevných O-kroužků z PTFE

6.1 Nedostatečná pružná deformace

PTFE nemá schopnost pružného návratu, kterou mají gumové elastomery; data jasně uvádějí, že pružná deformace pevných O-kroužků z PTFE je velmi nízká, a proto musí být konstrukce těsnicího systému a montáže zaměřena na tento aspekt.

To znamená: pokud se na těsnicí ploše vyskytnou rýhy, nedostatečná rovnoběžnost, tepelná roztažnost a smršťování, tlakové fluktuace nebo pokles předpnutí šroubů, pevný O-kroužek z PTFE nemusí být schopen automaticky kompenzovat tyto efekty stejně jako gumový O-kroužek.

6.2 Nepoužitelné pro vysokofrekvenční dynamické těsnění

PTFE samo o sobě má nízké tření, avšak pevné O-kroužky z PTFE postrádají pružnou odpružnost; údaje ukazují, že tato nedostatečná odpružnost v podstatě vylučuje jejich použití jako dynamické těsnění.

Pokud jde o hřídel ventilu, pístní tyč, rotující hřídel, píst válce a podobné dynamické polohy, je vhodnější zvážit použití PTFE ústního těsnění, pružinově vyztuženého těsnění, výplňového těsnění, kombinovaného těsnění nebo kompatibilního materiálu, nikoli přímo pevných PTFE O-kroužků.

6.3 Montáž a drážka – vyšší nároky

Pevný PTFE není vhodný pro montáž s velkým protažením; údaje doporučují jeho preferované použití jako těsnění pro přírubové spojení nebo krycí desku a upozorňují, že montáž do uzavřené drážky je často více omezená, přičemž množství stlačení obvykle vyžaduje přesnou kontrolu.

Proto se nedoporučuje používat pevné PTFE O-kroužky do hlubokých uzavřených drážek, kde je nutné je násilně přetahovat přes závity nebo ramena hřídele, a také se nedoporučuje používat k jejich montáži ostré nástroje.

7. Srovnávací tabulka obou typů

8. Doporučení pro průmyslové aplikace

Chemický průmysl:

Upřednostňujte FEP/PFA obalené O-kroužky pro tělo čerpadla, ventily, filtrační nádoby, reakční nádoby, potrubní spoje a podobné polohy statického těsnění, zejména v provozních podmínkách s častou změnou kyselin, zásad a rozpouštědel. Pokud je konstrukce zařízení rovná příruby, krycí deska nebo kontrolní otvor a montážní prostor je otevřený a tlaková síla je dostatečná, lze použít pevné PTFE O-kroužky.

Potravinářský průmysl:

FEP/PFA obalené O-kroužky jsou vhodné pro čisté povrchy vyžadující hygienu, nízkou lepivost, nízké tření a zároveň elastickou kompenzaci materiálu – např. u patronových a regulačních ventilů a filtračních zařízení. Pevné PTFE O-kroužky jsou vhodné pro statické krycí desky, příruby nebo scénáře, kde se nepřeje kontakt gumové složky s produktovou částí.

Farmaceutický průmysl:

Pokud spolehlivost těsnění vyžaduje pružnost a po čištění/sterilizaci je stále nutný odraz, obvykle má přednost o-kroužek s obalem; pokud zákazník zdůrazňuje ultra-nízkou extrakci, bez gumového jádra a vysokou čistotu kontaktu, přičemž těsnění je omezeno na statický tlak, pak zvažte pevné o-kroužky z PTFE.

Průmysl ventilů:

Statické těsnění víka ventilu, koncového krytu a okraje sedla ventilu se běžně provádí pomocí o-kroužků s obalem z FEP/PFA nebo pevných o-kroužků z PTFE; u hřídele ventilu, otáčivého hřídele a polohy s častým otevíráním/zavíráním by se tyto dva typy o-kroužků neměly používat jednoduše, nýbrž je třeba znovu zvážit výběr konstrukce dynamického těsnění.

9. Mnemotechnická pomůcka pro výběr a posouzení

Tuto logiku lze použít při komunikaci s chemickými zákazníky:

První otázka: Dochází k relativnímu pohybu?

Při vysokofrekvenčním reciprokujícím, rotujícím nebo abrazivním tření částic vyžadují jak o-kroužky s obalem, tak pevné o-kroužky z PTFE opatrnost – upřednostněte specializované dynamické těsnění.

Druhá otázka: Je nutná pružná kompenzace?

Pokud je vyžadováno tlumení nárazu, utěsnění při nízkém tlaku, kompenzace tepelného cyklování a tolerance montážních chyb, upřednostněte O-kroužek s obalem z FEP/PFA.

Třetí otázka: Je použit pouze pro statické utěsnění čelních ploch?

Pokud se jedná o přírubu, krycí desku, kontrolní otvor nebo pokud je drážka otevřená a stlačovací síla dostatečná, je použití pevného O-kroužku z PTFE proveditelné.

Čtvrtá otázka: Je teplota blízko nebo nad 200 °C?

Při běžných teplotách je obal z FEP ekonomičtější; při vysokých teplotách, tepelném cyklování a přísnějších požadavcích na čistotu má přednost obal z PFA.

Pátá otázka: Vyberte jádro VMQ nebo FKM?

Pro aplikace s nízkou stlačovací silou, nízkou teplotou a zařízení vyžadující čistotu vyberte VMQ; pokud je důležitá odolnost proti trvalé deformaci při stlačení, odolnost vůči olejům/rozpouštědlům a dlouhodobá stabilita, vyberte FKM.