Nitrili-NBR- ja fluorokarboni-FKM-O-renkaiden valintapohjainen ohje yleisille teollisuuskoneille

Nitrilirubber (NBR), jota kaupallisesti kutsutaan nimellä Buna-N, ja fluorohiilipohjaiset elastomeerit (FKM) ovat perustavanlaatuisia materiaaleja teollisuudessa käytettävien tiivistysten maailmassa. Niiden valinta on ratkaisevan tärkeää koneiden luotettavuuden ja tehokkuuden varmistamiseksi eri aloilla, kuten valmistuksessa, autoteollisuudessa ja raskaskalusteisissa. NBR on akryylinitriilin ja butadieenin kopolymeeri, jonka öljynkestävyys riippuu akryylinitriilipitoisuudesta —yleensä 18–50 prosenttia. Tämä rakenne antaa sille erinomaisen vastustuskyvyn petroleum-pohjaisille öljyille, rasvoille, polttoaineille ja hydraulineesteille (ASTM D1418 -merkintä). Sen käyttölämpötila-alue on yleensä –40 °C +120 °°C, vaikka erityisesti muotoiltuja laadukkaita versioita voidaan käyttää laajemmalla lämpötila-alueella. NBR tarjoaa myös hyvän vetolujuuden, puristusmuodonmuutoksen vastustuskyvyn ja kulumisvastustuskyvyn, mikä tekee siitä kustannustehokkaan monikäyttöisen tiivisteen pumppuihin, sylintereihin, venttiilivarsiin ja hydraulijärjestelmiin.

FKM taas on fluoroidun hiilivety-polymeerin muodostama aine. Sen erinomaiset hiili–fluori-sidokset tarjoavat poikkeuksellisen hyvän vastustuskyvyn korkeille lämpötiloille (jatkuvaa käyttöä 200 °°C asti, lyhytaikaista käyttöä 230 °°C asti), laajalle kirjolle kemikaaleja (mukaan lukien hapot, polttoaineet ja aggressiiviset voiteluaineet) sekä erinomaisen ozonin ja UV-säteilyn vastustuskyvyn. Yleisiä FKM-tyyppejä ovat A-, B-, F- ja GLT-luokat, joista jokainen on suunniteltu tiettyihin nesteiden yhteensopivuuksiin ja alhaisen lämpötilan joustavuuteen.

NBR:n ja FKM:n valintaprosessi perustuu rakennettuun päätöspuuhun:

1. Mediayhteensopivuus: Tarkista kemiallisen kestävyyden kaaviot. NBR turpoaa tietyissä estereissä ja ketoneissa; FKM on yleisesti inertti hiilivedyille ja monille orgaanisille yhdisteille, mutta sitä voi hyödyntää kuumassa vedessä, höyryssä ja tietyissä amiineissa.

2. Lämpötilaprofiili: Ota huomioon sekä jatkuvan käyttölämpötilan että lämpötilan vaihtelut. FKM on pakollinen pitkäaikaisiin korkealämpötilaisiin sovelluksiin.

3. Paine ja dynaaminen toiminta: Molemmat toimivat hyvin sekä staattisissa että dynaamisissa tehtävissä, mutta FKM:llä on parempi puristusmuodonmuutoksen vastustuskyky korkeissa lämpötiloissa.

4. Standardointi: Standardit kuten AS568 määrittelevät kokoja, kun taas materiaalistandardit kuten SAE J515 (AS326 tietyille FKM-seoksille, AS018 NBR:lle) määrittelevät seoksen ominaisuuksia. AS568:n viivanimikkeiden mukaan järjestetty O-renkaaskokoonpano, joka sisältää sekä NBR- että FKM-tiukentimet, on välttämätön huoltovarasto.

Käytännössä hydrauliikkaan perustuva järjestelmä Yhdysvalloissa sijaitsevassa valmistuslaitoksessa saattaa käyttää NBR-tiukkureita mineraaliöljypiireissä, mutta vaihtaa FKM-tiukkureihin korkealämpötilaisen lämmönsiirtonesteen piirissä. Intiassa ja Indonesiassa, joissa ympäröivä lämpötila ja ilmankosteus ovat korkeat, laitteiston huoltolokit osoittavat, että kriittisten pumpputiukkureiden päivitys NBR:stä FKM:ään voi pidentää huoltovälejä 300 %:lla, mikä merkittävästi vähentää kokonaishuoltokustannuksia huolimatta FKM:n korkeammasta yksikköhinnasta. Oikea tiukkurin asennuspaikan (gland) suunnittelu —joka varmistaa riittävän puristuksen (yleensä 15–25 %), riittävän tilavuuden täytön ja sileän pinnan —on yhtä tärkeää kuin materiaalin valinta estääkseen tiukkurin puristumisen ulos (extrusion), purentavauriot (nibbling) tai kierremuodon vauriot (spiral failure).