NBR nadaje się do zastosowań w warunkach „zwykłej temperatury + media olejowe + wrażliwość na koszty + uszczelnianie ogólnego przeznaczenia”.

Jeśli medium stanowią olej mineralny, olej smarowy, paliwo oparte na ropie naftowej lub ogólny olej hydrauliczny, a temperatura robocza mieści się w przybliżonym zakresie od –30 do +100 °C, krótkotrwałe podwyższenie temperatury do +120 °C jest również dopuszczalne – NBR jest zazwyczaj najbardziej ekonomicznym podstawowym materiałem spośród O-ringi . Dichtomatik/Freudenberg O-kręg w swoich notatkach materiałowych określa NBR jako materiał stosowny do oleju mineralnego, smarów oraz olejów hydraulicznych typu H/HL/HLP; zakres temperatur: od –30 do +100 °C; Trelleborg również opisuje NBR jako materiał głównie przeznaczony do olejów hydraulicznych opartych na oleju mineralnym, w standardowym zakresie temperatur od –30 do +100 °C, krótkotrwałe podwyższenie temperatury do +120 °C.

Pierwsza. Pozycjonowanie NBR: nie jest to „gumę uniwersalną”, lecz „gumę ogólnego przeznaczenia odporną na oleje”

NBR, czyli kauczuk akrylonitrylo-butadienowy, jest kopolimerem akrylonitrylu i butadienu. Jego główną zaletą jest odporność na oleje, niska cena, szeroka dostępność oraz zrównoważone właściwości mechaniczne. GMORS określa NBR jako najbardziej powszechnie stosowany elastomer uszczelniający; powodem jest jego dobra odporność na paliwa i smary oparte na ropie naftowej, a jego względna ocena kosztów została również określona jako niska.

Z punktu widzenia zakupów, sprzedaży oraz inżynierskiego doboru materiału wartość komercyjna NBR polega na tym, że może on być stosowany w dużej liczbie ogólnych obwodów olejowych, hydraulicznych, pneumatycznych, w pompach/ zaworach, urządzeniach mechanicznych oraz przy konserwacji pojazdów samochodowych – bez konieczności stosowania droższych materiałów, takich jak FKM, HNBR lub FFKM.

Logika doboru w jednym zdaniu: o ile warunki eksploatacji nie obejmują wysokiej temperatury, silnego ozonu, intensywnego promieniowania UV, silnie polarnych rozpuszczalników ani silnie korozyjnego środowiska chemicznego, a głównym medium jest olej mineralny lub ogólny olej hydrauliczny, NBR jest często najlepszym materiałem do pierścieni uszczelniających pod względem stosunku jakości do ceny.

- Dwa. Kiedy stosować NBR?

1. Media to olej mineralny, olej smarowy, olej hydrauliczny

To najbardziej typowe zastosowanie NBR. NBR wykazuje dobrą stosowalność w odniesieniu do olejów mineralnych, smarek na bazie olejów mineralnych, ogólnych olejów na bazie ropy naftowej, paliw i zwykłych nośników oleju hydraulicznego na bazie ropy. W materiale o-pierścienia Dichtomatik/Freudenberg wyraźnie wymieniono NBR jako stosowane do oleju mineralnego, oleju, oleju hydraulicznego H/HL/HLP; płomienioodporne płynne hydrauliczne HFA i HFB wymagają szczególnej ostrożności w zakresie ograniczeń temperatur

2. Temperatura w zakresie konwencjonalnym dla przemysłu

Konwencjonalny zakres temperatur dla NBR zwykle podawany jest jako od –30 do +100 °C, krótkotrwałe wykorzystanie przy temperaturze do +120 °C jest możliwe, jednak różnice nie są dokładnie określone. Wskazówki Trelleborga dotyczące zgodności materiałów podają zakres temperatur dla NBR od –30 do +100 °C, krótkotrwałe użycie przy +120 °C; na stronie Dichtomatik poświęconej uszczelkom typu O-ring również podano zakres temperatur dla NBR od –30 do +100 °C.

Strony produktowe zalecają unikania przesadnych stwierdzeń; bardziej stabilnym sformułowaniem jest: standardowe uszczelki typu O-ring z NBR nadają się do mediów olejowych w zakresie konwencjonalnych temperatur; przy długotrwałym użytkowaniu powyżej 100 °C lub częstym występowaniu temperatur bliskich 120 °C lub wyższych zaleca się ocenę zastosowania HNBR, FKM lub innego materiału odpornego na wysokie temperatury.

Jest to bardzo ważne dla sprzedaży. Wielu klientów pyta: „czy NBR wytrzyma temperaturę 120°C?”. Zalecana odpowiedź: krótkotrwałe działanie w takich warunkach jest dopuszczalne zgodnie ze wzorem, ale długotrwała eksploatacja w wysokiej temperaturze nie zaleca się przy użyciu standardowego NBR.

3. Projekty wrażliwe cenowo, wymagające gotowych zapasów

Jedną z kluczowych zalet NBR jest niska cena + duża dostępność standardowych specyfikacji + krótki czas dostawy. Na liście materiałów GMORS koszt NBR określony jest jako niski; wynika to z odporności na paliwa i smary oparte na ropie naftowej, niższej ceny oraz rosnącej popularności jako ogólnego elastomeru stosowanego w uszczelkach.

Z punktu widzenia zakupów NBR jest jednym z „materiałów domyślnych”; z punktu widzenia sprzedaży NBR to „ogólny produkt odporny na oleje”; z inżynierskiego punktu widzenia NBR to „rozwiązanie podstawowe dla ogólnych ośrodków olejowych.”

4. Wymaga pewnej odporności na zużycie i niskiego odkształcenia permanentnego

Właściwości mechaniczne NBR są względnie zrównoważone, a materiał ten jest często stosowany w uszczkach statycznych oraz częściowo w uszczkach dynamicznych. Opis pierścieni uszczelniających NBR firmy Wyatt Seal podkreśla ich korzystny stosunek kosztu do efektywności, uniwersalność, wytrzymałość mechaniczną oraz wymienia takie zalety jak niskie odkształcenie permanentne, odporność na rozrywanie, zastosowanie uniwersalne i odporność na zużycie.

Uwaga: odporność NBR na zużycie nie jest największa spośród wszystkich materiałów. W przypadku wysokiej częstotliwości ruchu posuwisto-zwrotnego, szybkiego ślizgania, ekstruzji pod wysokim ciśnieniem, ścierania przez piasek/brud lub surowych warunków dynamicznego uszczelniania w maszynach inżynieryjnych bardziej odpowiednie mogą okazać się TPU/PU, HNBR lub specjalna konstrukcja uszczelki. NBR jest bardziej odpowiedni do zastosowań „ogólnego tarcia, ogólnego ściskania, ogólnych mediów olejowych”, czyli do zrównoważonych scenariuszy.

Trzecie: kiedy NBR nie jest odpowiedni?

1. Długotrwała ekspozycja na otwartym powietrzu, ozon, promieniowanie UV oraz warunki atmosferyczne

Jedną z wad NBR jest ograniczona odporność na działanie ozonu, promieniowania UV oraz warunków atmosferycznych. W materiałach z gumy przemysłowej firmy Trelleborg wyraźnie stwierdzono, że NBR charakteryzuje się doskonałą odpornością na oleje, tłuszcze oraz produkty oparte na ropie naftowej, ale ograniczoną odpornością na warunki atmosferyczne, ozon i promieniowanie UV.

Dlatego następujące scenariusze nie zaleca się bezpośrednio realizować za pomocą standardowego NBR:

Jeśli medium to olej i jednocześnie występuje ozon na zewnątrz, należy preferencyjnie rozważyć HNBR lub FKM zamiast EPDM, ponieważ choć EPDM charakteryzuje się dobrą odpornością na warunki atmosferyczne, nie nadaje się do stosowania w kontakcie z olejem mineralnym.

2. Długotrwałe środowisko wysokotemperaturowe lub gorącego oleju

Ogólny NBR w długotrwałym środowisku wysokotemperaturowym łatwo się utwardza, wzrasta odkształcenie permanentne, a zdolność odbijania uszczelnienia maleje. Dane techniczne Trelleborga dotyczące NBR podają zakres temperatur roboczych wynoszący od –30 do +100 °C, krótkotrwała ekspozycja do +120 °C; HNBR może pracować w zakresie od –30 do +140 °C przy kontakcie z olejem mineralnym lub smarem, krótkotrwała ekspozycja do +160 °C.

3. Silnie polarne rozpuszczalniki, ketony, etery, estry, węglowodory aromatyczne, chlorowane węglowodory

Kauczuk NBR nie może być po prostu określany jako „odporny na chemikalia”. Jest przede wszystkim odporny na oleje, szczególnie na oleje pochodzenia ropopochodnego; przy kontakcie ze silnie polarnymi rozpuszczalnikami, niektórymi węglowodorami aromatycznymi oraz chlorowanymi węglowodorami ryzyko uszkodzenia jest wysokie. W wykazie materiałów NBR firmy GMORS węglowodory aromatyczne, ciecze hamulcowe stosowane w pojazdach oraz chlorowane węglowodory są wymienione jako media, wobec których NBR wykazuje niską odporność.

Typowe media, których nie zaleca się stosować, obejmują:

Strony sprzedażowe powinny unikać zbyt ogólnego sformułowania «odporne na rozpuszczalniki / odporne na chemikalia». Bardziej precyzyjne sformułowanie brzmi: NBR nadaje się do zastosowań w środowiskach olejowych i częściowo apolarnych, ale nie nadaje się do silnie polarnych rozpuszczalników oraz surowych środowisk chemicznych.

Cztery. Jakie parametry należy uwzględnić przy wyborze NBR?

1. Zawartość akrylonitrylu (ACN)

NBR nie jest jednym, stało-przepustowym materiałem — zawartość ACN zwykle wpływa na odporność na oleje oraz elastyczność w niskich temperaturach. Zgodnie z notatką GMORS zawartość ACN w NBR może się wahać od 18% do 50%: niski udział ACN zapewnia lepszą wydajność w niskich temperaturach, ale słabszą odporność na oleje i polarne smary; wysoki udział ACN zapewnia lepszą odporność na paliwo i polarne smary, ale gorszą wydajność w niskich temperaturach.

Proste wyjaśnienie:

Na stronach produktu można napisać „możliwy jest wybór różnych formuł NBR w zależności od wymagań dotyczących niskich temperatur, odporności na paliwo oraz odkształcenia permanentnego”, ale nie zaleca się promowania wszystkich uszczelek NBR jako jednej klasy.

2. Twardość

Uszczelki typu O-ring z kauczuku NBR mają zwykle twardość 70 stopnia Shore A, ale w zależności od ciśnienia i warunków rowka można wybrać również twardość 80A lub 90A. Zakres twardości NBR określony przez GMORS wynosi 40–90 stopnia Shore A; Wyatt Seal podaje również, że standardowa twardość uszczelek typu O-ring z kauczuku NBR wynosi zwykle 70A, a zakres może obejmować wartości od 40A do 90A.

Praktyczna rekomendacja:

3. Wulkanizacja siarkowa vs. wulkanizacja nadtlenkowa

Ogólny NBR jest zazwyczaj wulkanizowany siarką. GMORS wyjaśnia, że NBR wulkanizowany siarką charakteryzuje się zazwyczaj lepszą wydajnością w niskich temperaturach, ale łatwiej się utwardza w wysokich temperaturach; NBR wulkanizowany nadtlenkami cechuje się lepszą odpornością na ciepło i niższym odkształceniem resztowym, ale jest droższy i trudniejszy w przetwarzaniu.

Ma to znaczenie zarówno dla inżynierów, jak i działu zakupów. Zapytanie nie może zawierać wyłącznie określenia „NBR 70A” — jeśli projekt stawia wymagania dotyczące starzenia w wysokiej temperaturze, odkształcenia resztowego lub długotrwałej żywotności, należy określić klasę składu chemicznego lub kryteria wydajności.

Pięć kluczowych punktów do omówienia dla trzech typów czytelników

1. Dla działu zakupów: NBR to tanie, uniwersalne i gotowe do natychmiastowej dostawy materiały odporno na oleje

Dział zakupów najbardziej interesuje cena, czas realizacji zamówienia, specyfikacja techniczna, spójność jakości oraz ryzyko zastąpienia danego materiału. Zaletą NBR jest dostępność wielu standardowych specyfikacji oraz niska cena, co czyni go odpowiednim do magazynowania partii zapasowych. Jednak dział zakupów nie powinien zamawiać po prostu „czarnych pierścieni uszczelniających” – należy przynajmniej potwierdzić poniższe pola:

Podsumowanie zakupu: ogólnie stosowane uszczelki olejowe – priorytetowo NBR; w przypadku wysokiej temperatury, silnych rozpuszczalników lub ekspozycji na ozon na zewnątrz nie należy kierować się wyłącznie ceną – należy zastosować materiał o wyższej klasie.

2. Dla działu sprzedaży: kluczowymi zaletami NBR są „odporność na oleje + korzystna cena + uniwersalność”, jednak nie należy nadmiernie obiecywać

W przypadku rekomendacji NBR przez dział sprzedaży można użyć następującego toku rozumowania:

Jeśli medium klienta to olej mineralny, ogólny olej hydrauliczny lub smar, a temperatura mieści się w typowym przemysłowym zakresie, bez występowania silnych rozpuszczalników i długotrwałej ekspozycji na ozon na zewnątrz, NBR jest najbardziej opłacalnym i najczęściej stosowanym materiałem do pierścieni uszczelniających (O-ring).

Jednak gdy klient wspomina poniższe terminy, należy aktywnie zaproponować przejście na inny materiał:

Strony sprzedażowe powinny unikać sformułowania „odporne na wszystkie oleje i chemikalia”. Poprawny argument sprzedażowy: wysoka wydajność kosztowo-użytkowa uszczelek klasy ogólnych olejów.

3. Dla inżynierów: NBR to podstawowe rozwiązanie, ale należy zweryfikować medium, temperaturę, odkształcenie permanentne oraz projekt rowka

Wybór materiału inżynierskiego nie może opierać się wyłącznie na nazwie materiału. Trelleborg w swoim przewodniku zgodności materiałów zaznacza, że dane dotyczące zgodności chemicznej opierają się głównie na testach zanurzeniowych w laboratorium, natomiast temperatura, dodatki, zanieczyszczenia oraz warunki użytkowania długotrwałego w rzeczywistych zastosowaniach mogą się różnić; należy także uwzględnić takie właściwości fizyczne jak odkształcenie permanentne, twardość, odporność na zużycie oraz rozszerzalność termiczna.

Inżynierowie powinni dokonywać selekcji w następującej kolejności:

Potwierdzenie medium:

Czy jest oparte na oleju mineralnym? Czy zawiera aromaty, ketony, estry, etery lub rozpuszczalniki chlorkowe, estry fosforanowe?

Potwierdzenie temperatury:

Temperatura długotrwałego działania, temperatura szczytowa, temperatura uruchamiania w niskich temperaturach.

Potwierdzenie ciśnienia:

Czy istnieje ryzyko wypchnięcia pod wysokim ciśnieniem? Czy luz w rowku jest zbyt duży?

Potwierdzenie rodzaju ruchu:

Uszczelnienie statyczne, posuwisto-zwrotne, obrotowe, wahliwe czy pneumatyczne?

Wymagania dotyczące odkształcenia trwałego:

Czy musi zachować zdolność do odbicia po długotrwałym ściskaniu?

Potwierdzenie warunków środowiskowych:

Czy materiał jest narażony na działanie ozonu, promieniowania UV, warunków zewnętrznych lub środków czyszczących?

Potwierdzenie klasy materiału:

Zawartość ACN, system utwardzania, twardość, certyfikaty, spójność partii.

Wnioski inżynierskie: NBR może być domyślnym, wstępnym wyborem dla ogólnych mediów olejowych, ale ostateczną decyzję należy podjąć wspólnie, uwzględniając zgodność z medium, temperaturę oraz konstrukcję uszczelnienia.

VI. Porównanie NBR z innymi materiałami do pierścieni uszczelniających