NBR, FKM, EPDM, VMQ — czym różnią się materiały gumowe?

Dobór uszczelnienia technicznego bardzo często zaczyna się od wymiaru, ale o trwałości elementu w dużej mierze decyduje materiał gumowy. Najczęściej spotykane oznaczenia to między innymi NBR, FKM, EPDM i VMQ. Każdy z tych materiałów ma inne właściwości, inną odporność na media robocze i inny zakres zastosowań.

Ten sam typ uszczelnienia może wyglądać podobnie, ale w zależności od materiału będzie zupełnie inaczej zachowywał się w kontakcie z olejem, wodą, parą, paliwem, temperaturą, smarem lub środkami chemicznymi. Dlatego przy doborze uszczelnienia nie wystarczy znać tylko jego kształtu i wymiaru.

1. Dlaczego materiał gumowy ma tak duże znaczenie?

Materiał uszczelnienia odpowiada za odporność na medium robocze, temperaturę, odkształcenie, starzenie, ścieranie i warunki pracy. Jeżeli materiał zostanie dobrany nieprawidłowo, uszczelnienie może szybko utracić swoje właściwości.

Typowe objawy źle dobranego materiału to:

• pęcznienie uszczelnienia,
• twardnienie gumy,
• utrata elastyczności,
• pękanie powierzchni,
• zmiana wymiaru,
• rozwarstwianie lub kruszenie,
• zbyt szybkie zużycie,
• utrata szczelności po krótkim czasie pracy.

Z tego powodu przy zapytaniu o uszczelnienie warto podać nie tylko wymiar, ale również medium, temperaturę, ciśnienie, rodzaj ruchu i charakter pracy układu.

2. NBR — popularna guma do olejów i standardowych zastosowań

NBR, czyli kauczuk akrylonitrylo-butadienowy, jest jednym z najczęściej stosowanych materiałów gumowych w technice uszczelnień. Jest popularny ze względu na dobrą odporność na oleje mineralne, smary i wiele standardowych mediów przemysłowych.

Uszczelnienia z NBR stosuje się często w:

• hydraulice siłowej,
• pneumatyce,
• maszynach przemysłowych,
• siłownikach,
• układach olejowych,
• standardowych O-ringach,
• simmeringach i uszczelnieniach technicznych.

NBR jest dobrym wyborem do wielu aplikacji olejowych, ale nie jest materiałem uniwersalnym. W zależności od mieszanki może mieć ograniczoną odporność na ozon, warunki atmosferyczne, wysoką temperaturę i niektóre środki chemiczne.

3. FKM — materiał do wyższej temperatury, paliw i wymagających mediów

FKM to kauczuk fluorowy, często kojarzony z uszczelnieniami pracującymi w wyższej temperaturze oraz w kontakcie z paliwami, olejami i wybranymi mediami chemicznymi. W porównaniu z NBR zwykle oferuje lepszą odporność temperaturową i chemiczną.

Uszczelnienia FKM są często stosowane tam, gdzie standardowy materiał gumowy może zbyt szybko ulec starzeniu lub degradacji. Dotyczy to między innymi aplikacji z podwyższoną temperaturą, paliwami, olejami syntetycznymi i bardziej wymagającym środowiskiem pracy.

FKM stosuje się między innymi w:

• układach paliwowych,
• aplikacjach olejowych o wyższej temperaturze,
• przemyśle chemicznym,
• motoryzacji,
• maszynach przemysłowych,
• uszczelnieniach pracujących w trudniejszych warunkach.

Warto jednak pamiętać, że FKM również nie jest odpowiedni do każdego medium. W niektórych aplikacjach wodnych, parowych lub z określonymi substancjami chemicznymi lepszym wyborem może być inny materiał.

4. EPDM — materiał do wody, pary i warunków atmosferycznych

EPDM to kauczuk etylenowo-propylenowo-dienowy. Jest często wybierany do aplikacji związanych z wodą, gorącą wodą, parą wodną oraz warunkami atmosferycznymi. Dobrze sprawdza się również tam, gdzie znaczenie ma odporność na ozon i starzenie.

EPDM stosuje się często w:

• instalacjach wodnych,
• układach z gorącą wodą,
• wybranych aplikacjach parowych,
• uszczelnieniach zewnętrznych,
• branży sanitarnej i instalacyjnej,
• wybranych aplikacjach spożywczych,
• aplikacjach narażonych na ozon i warunki atmosferyczne.

EPDM nie jest natomiast typowym materiałem do olejów mineralnych, smarów i paliw. W takich warunkach może szybko utracić właściwości, dlatego przy mediach olejowych częściej rozważa się NBR, FKM lub inne materiały.

5. VMQ — silikon do temperatury i wybranych aplikacji specjalnych

VMQ, czyli silikon, jest materiałem znanym z dobrej elastyczności w szerokim zakresie temperatur. Jest stosowany w wielu aplikacjach, w których ważna jest odporność temperaturowa, czystość materiału lub praca w specyficznych warunkach.

Uszczelnienia silikonowe są często stosowane w:

• wybranych aplikacjach spożywczych,
• aplikacjach temperaturowych,
• branży medycznej i laboratoryjnej, zależnie od dopuszczeń,
• uszczelnieniach statycznych,
• elementach wymagających dobrej elastyczności w niskiej temperaturze.

VMQ ma jednak ograniczenia. W porównaniu z wieloma innymi elastomerami może mieć niższą odporność mechaniczną i mniejszą odporność na ścieranie. Dlatego w dynamicznych aplikacjach technicznych należy dokładnie sprawdzić warunki pracy.

6. Porównanie NBR, FKM, EPDM i VMQ

Poniższe zestawienie pokazuje ogólne różnice między najczęściej stosowanymi materiałami. Należy traktować je orientacyjnie, ponieważ dokładne właściwości zależą od konkretnej mieszanki gumowej, twardości, dodatków i warunków pracy.

Materiał	Typowe zastosowania	Mocne strony	Ograniczenia
NBR	oleje mineralne, smary, hydraulika, standardowe uszczelnienia	dobra odporność na oleje, popularność, korzystna dostępność	ograniczona odporność na ozon, warunki atmosferyczne i wysoką temperaturę
FKM	paliwa, oleje, wyższa temperatura, wybrane media chemiczne	wysoka odporność temperaturowa i chemiczna w wielu aplikacjach	nie zawsze odpowiedni do pary, gorącej wody i niektórych substancji chemicznych
EPDM	woda, gorąca woda, para, warunki atmosferyczne	dobra odporność na wodę, ozon i starzenie atmosferyczne	niezalecany do wielu olejów mineralnych, smarów i paliw
VMQ	silikonowe uszczelnienia statyczne, temperatura, wybrane aplikacje spożywcze	dobra elastyczność w szerokim zakresie temperatur	ograniczona odporność mechaniczna i ścierna w trudnych aplikacjach dynamicznych

7. Czy kolor gumy oznacza materiał?

Kolor uszczelnienia może sugerować materiał, ale nie powinien być podstawą doboru. Czarne uszczelnienie nie zawsze musi być wykonane z NBR, a czerwone, brązowe lub zielone nie zawsze musi oznaczać FKM albo silikon. Kolor często wynika z dodatków, barwników i standardów danego producenta.

Najbezpieczniej potwierdzić materiał na podstawie dokumentacji, oznaczenia, karty materiałowej lub informacji od dostawcy. Przy odpowiedzialnych aplikacjach nie należy dobierać materiału wyłącznie po wyglądzie starego elementu.

8. Twardość materiału też ma znaczenie

Oprócz rodzaju gumy ważna jest również jej twardość, najczęściej podawana w skali Shore A. Ten sam materiał, na przykład NBR lub FKM, może występować w różnych twardościach. Ma to wpływ na montaż, docisk, odporność na odkształcenie i zachowanie uszczelnienia pod ciśnieniem.

Zbyt miękkie uszczelnienie może zostać wyciśnięte ze szczeliny przy wysokim ciśnieniu. Zbyt twarde może nie dopasować się prawidłowo do powierzchni współpracującej lub sprawiać trudności podczas montażu.

9. Dlaczego nie ma jednego najlepszego materiału?

Nie istnieje jeden materiał gumowy najlepszy do wszystkich zastosowań. Materiał należy dobrać do konkretnego układu, ponieważ każda aplikacja może mieć inne wymagania. Dla jednego klienta najważniejsza będzie odporność na olej, dla innego odporność na parę, temperaturę, ścieranie, paliwo albo środki myjące.

Przykładowo:

• do oleju hydraulicznego często rozważa się NBR lub PU,
• do paliw często stosuje się FKM,
• do wody i pary często wybiera się EPDM,
• do wybranych aplikacji temperaturowych i spożywczych stosuje się VMQ,
• do trudnych mediów chemicznych można rozważać PTFE lub FFKM.

Ostateczny dobór powinien uwzględniać nie tylko medium, ale również temperaturę, ciśnienie, rodzaj ruchu, czas pracy, sposób montażu i wymagania branżowe.

10. Jakie dane podać przy zapytaniu o materiał uszczelnienia?

Aby dobrać właściwy materiał gumowy, warto przygotować podstawowe informacje o warunkach pracy uszczelnienia.

W zapytaniu najlepiej podać:

• rodzaj medium roboczego,
• dokładną nazwę substancji lub preparatu,
• temperaturę minimalną i maksymalną,
• ciśnienie robocze i maksymalne,
• rodzaj ruchu: statyczny, posuwisty, obrotowy lub wahliwy,
• prędkość pracy, jeśli dotyczy,
• wymiary uszczelnienia lub zabudowy,
• twardość materiału, jeżeli jest znana,
• informację o kontakcie z żywnością, jeśli występuje,
• zdjęcie, rysunek techniczny lub próbkę zużytego elementu.

Podsumowanie

NBR, FKM, EPDM i VMQ to popularne materiały gumowe stosowane w uszczelnieniach technicznych, ale każdy z nich ma inne właściwości. NBR jest często wybierany do olejów i smarów, FKM do paliw i wyższych temperatur, EPDM do wody, pary i warunków atmosferycznych, a VMQ do wybranych aplikacji temperaturowych, spożywczych i specjalnych.

Przy doborze materiału nie należy kierować się wyłącznie kolorem lub wyglądem uszczelnienia. Najważniejsze są: medium robocze, temperatura, ciśnienie, rodzaj ruchu, twardość materiału oraz warunki montażu. Im dokładniejsze dane zostaną przekazane, tym łatwiej dobrać uszczelnienie, które zachowa szczelność i trwałość w danej aplikacji.