Руководство по каучуку Buna N: марки, свойства, системы вулканизации и советы по покупке

Бригада технического обслуживания на заводе литья под давлением заменяет одно и то же нитриловое уплотнительное кольцо в гидравлическом агрегате каждые три недели. Масло минеральное, температура поддона не превышает 90 °C, уплотнение правильного размера и сечения. Ничто в установке не выглядит неправильным. Что никогда не было записано, так это содержание акрилонитрила в соединении, и это единственное упущение объясняет неудачу при повторении.

Buna N — это нитрилбутадиеновый каучук, сейчас почти всегда обозначаемый как NBR. Почти каждый вопрос о производительности связан с двумя решениями, принятыми задолго до того, как деталь будет отлита в форму: сколько акрилонитрила сополимеризуется в цепь и какую систему отверждения выбирает изготовитель компаунда. Выбирайте оба сознательно, и Buna N станет одним из самых дешевых и надежных способов обеспечения устойчивости к нефти. Оставьте это на волю случая, и никакая повторная затяжка, смазка или повторный заказ не удержат уплотнение.

Buna N, NBR и нитрил: один материал, три этикетки

Буна представляет собой сокращение бутадиена и натрия, натриевого катализатора процесса эмульсионной полимеризации, коммерциализированного в Германии в 1930-х годах. Buna S стала сегодняшним SBR. Buna N стал семейством нитрилов, полученных путем сополимеризации бутадиена с акрилонитрилом. Старое название по-прежнему встречается на устаревших чертежах, оборонных спецификациях и европейских списках запасных частей, поэтому в одном листе данных без каких-либо противоречий могут быть указаны как «Buna N», так и «NBR».

Химически они идентичны. ISO 1629 обозначает полимер NBR, а ASTM D2000 описывает готовый состав с помощью условного обозначения, которое кодирует твердость, прочность на разрыв, пределы теплового старения и устойчивость к жидкости. Практическое сокращение еще проще: Buna N означает каучук, основа которого состоит из ненасыщенного бутадиена, полярность которого обусловлена ​​нитрильными группами, а маслостойкость которого возрастает с увеличением доли нитрила в цепи.

Содержание акрилонитрила обеспечивает маслостойкость и холодную гибкость.

Акрилонитрил, обычно сокращенно ACN, — это первое, о чем должен спросить покупатель. Коммерческие сорта содержат примерно от 18 до 50 процентов ACN по весу. Повышение ACN увеличивает полярность, что приводит к повышению устойчивости к маслу, топливу и растворителям и повышению температуры стеклования. Такое же изменение обычно приводит к затвердеванию смеси, уменьшению отскока и делает смешивание и каландрирование более требовательным к линии.

Два сорта с одинаковой твердостью по Шору А 70 могут вести себя совершенно по-разному в одном отстойнике, если содержание ACN в них составляет 28 и 41 процент. Вот почему сама по себе твердость является слабым требованием для закупки Buna N, и почему поставщик, который не может указать диапазон ACN, является поставщиком, заслуживающим сомнений.

Где Buna N работает, а где нет

Температура непрерывной эксплуатации для отвержденного серой Buna N варьируется примерно от -40 °C до 100 °C, с небольшими отклонениями до 120 °C, допустимыми на воздухе. Сорта, отверждаемые пероксидом, обмениваются некоторой гибкостью обработки на лучшее тепловое старение и меньшую остаточную деформацию при сжатии, а также могут постоянно выдерживать температуру около 120 °C. При температуре ниже -25 °C стандартные марки заметно затвердевают, и напряжение уплотнения снижается.

Стоит запомнить жидкости, которые побеждают Buna N, поскольку они часто встречаются в растениях, которые также используют минеральное масло:

• Кетоны и сложные эфиры, включая МЕК, ацетон и этилацетат.
• Гидравлические жидкости на основе эфиров фосфорной кислоты, используемые в самолетах и некоторых турбинных системах.
• Сильные кислоты, концентрированные окислители и ароматические амины.
• Озон, ультрафиолет и длительный прямой солнечный свет
• Высококонцентрированные ароматические и хлорированные растворители.

Ни одно из этих ограничений не является чем-то экзотическим, но они часто обнаруживаются после установки, а не перед покупкой. Для работ на открытом воздухе или в условиях воздействия озона смесь NBR/PVC продлевает срок службы при определенных затратах на сжатие. Там, где температурный диапазон шире или химический список длиннее, смена семейства полимеров является честным инженерным решением, а не принуждением Buna N выполнять работу, для которой он никогда не был разработан.

Компаундирование: когда спецификация выиграна или проиграна

Смешивание — это этап, на котором возникает большинство отказов Buna N. Ненасыщенная бутадиеновая основная цепь легко разрезается, поэтому жевание будет коротким, а чрезмерное смешивание может привести к ожогу. Сорта с высоким содержанием АЦН быстро впитывают пластификаторы и перерабатывают масло и становятся липкими, тогда как сорта с низким содержанием АЦН впитывают масло медленно и требуют более длительных циклов. Температуру отвала обычно поддерживают в пределах от 110°C до 140°C, а ускорители добавляются в прохладной открытой мельнице, а не во внутреннем смесителе.

Внутренние смесители обрабатывают маточную смесь, открытые мельницы дорабатывают ее, а смесители часто являются лучшим выбором для сильно загруженных или сильнонаполненных смесей. Механизм этого выбора описан в этом практическом руководстве по как резиновые смесители оптимизируют эффективность смешивания , которую стоит прочитать, прежде чем указывать время цикла для партии с высоким ACN.

Резиновая машина Банбери В области современной переработки резины и пластмасс эффективное, энергосберегающее и экологически чистое производственное оборудование стало ключом к улучшению процесса... Посмотреть продукт →

Система отверждения имеет такое же значение, как и смешивание. Сера с сульфенамидным ускорителем обеспечивает хорошую прочность на разрыв, хорошую усталостную долговечность и щадящую обработку. Пероксидное отверждение диалкилпероксидом приводит к образованию углерод-углеродных поперечных связей, которые противостоят тепловому старению и гораздо лучше удерживают сжатие, но за счет более плохого горячего разрыва и соединения, которое необходимо смешивать и хранить с большей осторожностью. Для уплотнений, которые выдерживают нагрузку при температуре 100 °C или выше, обычно стоит пойти на этот компромисс.

Формование и отверждение деталей из Buna N

После смешивания Buna N следует обычным маршрутам переработки каучука. Каландры производят листовой и обезжиренный материал, экструдеры производят втулки для шлангов, уплотнители и профили, а компрессионное, трансферное или литьевое формование производит уплотнения и прокладки, которые у большинства людей ассоциируются с материалом. Каждый способ накладывает свои ограничения: соединения с высоким содержанием АЦН более жесткие во время каландрирования и более склонны к набуханию во время экструзии.

Вулканизация обычно проводится при температуре от 150 °C до 170 °C. Рабочее правило для тонких срезов составляет примерно одну минуту на миллиметр толщины плюс две-три минуты выдержки при 160 °C, но кривая отверждения, поставляемая с партией, всегда отменяет эмпирическое правило. Давление плиты должно быть достаточно высоким, чтобы закрыть форму и подавить пористость, не сдавливая компаунд по краям. Толстые секции и большие подушечки следует отверждать медленно, потому что внешняя часть горячей детали может быть полностью отверждена, пока сердцевина еще мягкая, и этот градиент проявляется только позже в виде отказа при сжатии.

Поставщики вулканизационного пресса для резиновых пластин Резиновый смеситель Посмотреть продукт →

Для деталей, отвержденных перекисью, поэтапное постотверждение в печи удаляет летучие продукты разложения и стабилизирует сетку. Если его пропустить, остается соединение, которое пахнет, оставляет пятна и продолжает менять твердость в процессе эксплуатации.

Выбор листа Buna N: краткий контрольный список

Лист промышленной резины — это тот случай, когда расплывчатые спецификации стоят больше всего денег, потому что неисправности появляются через несколько месяцев после того, как материал был разрезан и установлен. Прежде чем подтвердить заказ на покупку, подтвердите каждый пункт ниже.

1. Диапазон ACN или явный целевой показатель маслостойкости, например предел набухания объема после испытаний на погружение.
2. Обозначение строки ASTM D2000, а не просто торговое описание
3. Твердость с указанным допуском, обычно плюс-минус 5 по Шору А.
4. Толщина и допуск по толщине, особенно для прокладок, вырезанных из листа.
5. Система отверждения, поскольку она определяет степень сжатия и поведение при тепловом старении.
6. Предел компрессии при фактической рабочей температуре
7. Требования к отделке поверхности, прокладке ткани и подложке

Полный ассортимент листовой, матовой и ленточной продукции, изготовленной на основе этой химии, описан в разделе сайта. решения для резиновых изделий , который является полезным справочником по подбору соединения для применения перед размещением заказа.

Резиновый лист NBR Лист неопрена представляет собой высокопроизводительный резиновый лист, изготовленный из хлоропренового каучука (CR, хлоропренового каучука) в качестве основного сырья путем каландрирования или формования... Посмотреть продукт →

Модели отказов, которые стоит распознать заранее

• Равномерное вздутие по всему уплотнению обычно указывает на неправильную марку жидкости ACN, а не на бракованную партию.
• Затвердевание и растрескивание поверхности в течение нескольких месяцев при установке на открытом воздухе представляют собой воздействие озона и требуют использования смеси или другого полимера.
• Постоянное уплощение на одном лице после нескольких недель под нагрузкой — это сильная компрессия, возникшая в результате лечения серой, когда требовалось лечение перекисью.
• Неравномерная твердость толстой подушки указывает на неполный цикл отверждения или недостаточное время выдержки валика.
• Липкий, липкий лист прямо с поддона часто означает чрезмерно пластифицированный материал, а не проблемы с хранением.

Каждый из этих симптомов можно связать с решением о рецептуре или отверждении, поэтому оборудование, используемое для смешивания и прессования компаунда, относится к тому же вопросу, что и сам выбор полимера.

Buna N вознаграждает покупателя, который задает два вопроса: каково содержание акрилонитрила и как он отверждается? Эти ответы предсказывают маслостойкость, поведение при низких температурах и сжатие более надежно, чем твердость, цвет или цену за килограмм. После этого результат зависит от дисциплины смешивания и контроля отверждения, потому что идеальный состав, напечатанный на неконтролируемой линии, все равно дает уплотнения, которые появляются через три недели.