ข้อกำหนดของซีลโอ-ริงชนิดซิลิโคนทนอุณหภูมิสูงตามมาตรฐาน AS568 และซีลโอ-ริง Kalrez FFKM

ความแม่นยำและความน่าเชื่อถือในการปิดผนึกเริ่มต้นจากการมาตรฐานization ซึ่งมาตรฐานการบินอวกาศ AS568 ที่พัฒนาโดยสมาคมวิศวกรยานยนต์ (SAE) เป็นภาษาสากลสำหรับขนาดของโอริง โดยกำหนดเลขหมายมาตรฐานกว่า 375 แบบ (เช่น -001 ถึง -475) ตามเส้นผ่านศูนย์กลางภายในและเส้นผ่านศูนย์กลางของหน้าตัด พร้อมความคลาดเคลื่อนที่แม่นยำ ทำให้วิศวกร ผู้เชี่ยวชาญด้านการจัดซื้อ และช่างเทคนิคด้านการบำรุงรักษาทั่วโลกสามารถระบุและจัดหาโอริงที่ใช้แทนกันได้ หลีกเลี่ยงการคาดเดา และรับประกันการติดตั้งที่เหมาะสมในร่องปิดผนึก (gland) ได้อย่างแน่นอน เมื่อเลือกโอริงสำหรับการใช้งานที่มีอุณหภูมิสูง ขนาดตามมาตรฐาน AS568 คือจุดเริ่มต้นที่สำคัญ; ขั้นตอนต่อไปซึ่งมีความสำคัญไม่แพ้กันคือการเลือกวัสดุ

ยางซิลิโคน (VMQ) เป็นวัสดุที่ใช้งานได้ดีมากสำหรับการใช้งานที่มีอุณหภูมิสูง โดยที่ความต้านทานทางเคมีระดับสุดขีดไม่ใช่ปัจจัยหลักที่ต้องพิจารณา โครงสร้างหลักของซิโลเซน (siloxane backbone) ให้ความเสถียรทางความร้อนที่โดดเด่น สามารถใช้งานต่อเนื่องได้ในช่วงอุณหภูมิ -60 °°C ถึง +225 °C. มันมีความยืดหยุ่นยอดเยี่ยมและค่าการบีบอัดต่ำ (compression set) อย่างต่อเนื่องในช่วงอุณหภูมิดังกล่าว วัสดุ VMQ ยังมีความต้านทานต่อโอโซน แสงแดด และสภาพอากาศได้ดี คุณสมบัติเหล่านี้ทำให้มันเหมาะสำหรับ:

· อวกาศ: การปิดผนึกท่อส่งอากาศภายในห้องโดยสาร ระบบระบายความร้อนของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์บนอากาศยาน (avionics) และช่องระบายอากาศบางประเภทในระบบเชื้อเพลิง ซึ่งมีปัจจัยจากอุณหภูมิสูงที่เกิดขึ้นจากระบบข้างเคียง

· เครื่องใช้ไฟฟ้าและอุปกรณ์ไฟฟ้า: ซีลแบบกัสเก็ตสำหรับเตาอบ เครื่องล้างจาน และฉนวนหุ้มสายไฟที่ใช้งานที่อุณหภูมิสูง

· อุตสาหกรรม: ซีลแบบคงที่ (static seals) สำหรับอุปกรณ์จัดการอากาศร้อนและก๊าซ

  ขนาดมาตรฐาน AS568 ที่ใช้บ่อย เช่น AS010 และ AS024 มักถูกระบุไว้ในข้อกำหนดทางเทคนิคสำหรับระบบเสริมของเทอร์ไบน์และตู้ครอบอุปกรณ์ไฟฟ้า

สำหรับสภาพแวดล้อมที่รุนแรงที่สุดทั้งด้านอุณหภูมิและสารเคมี วัสดุปิดผนึกชนิดเพอร์ฟลูออโรเอลาสโตเมอร์ (FFKM) ซึ่งมีแบรนด์ชั้นนำอย่าง Kalrez® และ Chemraz® ถือเป็นจุดสูงสุดของเทคโนโลยีการปิดผนึก ชิ้นส่วน FFKM มีโครงสร้างพอลิเมอร์ที่ถูกฟลูออรีนแทนที่อย่างสมบูรณ์ (fully fluorinated polymer structure) คล้ายกับ PTFE (Teflon®) แต่มีคุณสมบัติเพิ่มเติมคือความยืดหยุ่น ซึ่งมอบคุณสมบัติที่สำคัญดังนี้:

· อุณหภูมิการใช้งานอย่างต่อเนื่องเกิน 300 °°C (บางเกรดสูงถึง 327 °เซลเซียส)

· ความต้านทานทางเคมีแบบเกือบสากล: เหมาะสำหรับใช้ร่วมกับของเหลวเกือบทุกชนิด ยกเว้นตัวทำละลายฟลูออรีนบางชนิดที่อุณหภูมิสูง

· มีความต้านทานต่อพลาสม่าและความร้อนแห้งได้ดีเยี่ยม

  การประยุกต์ใช้งานนี้เหมาะสมในกรณีที่ไม่สามารถยอมรับความล้มเหลวได้ และต้นทุนเป็นปัจจัยรองเมื่อเทียบกับประสิทธิภาพ:

· เครื่องกำเนิดไอน้ำและกังหันแก๊ส: ซีลสำหรับเพลาวาล์วควบคุม กะบังครอบกังหัน และท่อนำสัญญาณที่สัมผัสกับไอน้ำร้อนจัด

· การผลิตชิ้นส่วนเซมิคอนดักเตอร์: ซีลในห้องกัดพลาสม่าและห้องสะสมสารเคมีแบบไอ (Chemical Vapor Deposition)

· อุตสาหกรรมแปรรูปสารเคมี: ซีลสำหรับงานที่สัมผัสกรดรุนแรงและตัวทำละลายรุนแรง

การคำนวณด้านเศรษฐศาสตร์เป็นสิ่งสำคัญยิ่ง ตัวอย่างเช่น โรงไฟฟ้าแห่งหนึ่งในอินเดียอาจใช้ซีลชนิด VMQ ที่มีต้นทุนต่ำสำหรับท่อจ่ายน้ำร้อนทั่วไปในห้องเครื่องกังหันไอน้ำ แต่จะระบุให้ใช้ซีลชนิด FFKM สำหรับซีลแกนของวาล์วปิดไอน้ำหลัก (main steam stop valve) ซึ่งเป็นส่วนสำคัญยิ่ง เพราะหากเกิดการรั่วซึมอาจทำให้ระบบต้องหยุดทำงานบังคับ (forced outage) ซึ่งส่งผลให้สูญเสียค่าใช้จ่ายหลายแสนดอลลาร์สหรัฐต่อวัน ในสหรัฐอเมริกา ข้อกำหนดด้านการบินและกลาโหม (aerospace and defense specifications) ได้กำหนดอย่างเข้มงวดว่าต้องใช้ซีลชนิด FFKM ที่ใด และสามารถใช้ซีลชนิด FKM หรือ VMQ ที่มีคุณภาพสูงแทนได้ที่ใด โดยพิจารณาจากผลการทดสอบอย่างเข้มงวดตามมาตรฐานต่าง ๆ เช่น AMS (Aerospace Material Specifications) ดังนั้น กระบวนการเลือกวัสดุจึงดำเนินไปตามลำดับจากขนาด (AS568) ไปยังสภาพแวดล้อม (อุณหภูมิ/สารเคมี) และสุดท้ายคือการวิเคราะห์ความคุ้มค่าระหว่างสมรรถนะของวัสดุกับระดับความสำคัญของระบบ