انتخاب جنس برای آب‌بند شما مهم است زیرا در تعیین کیفیت، طول عمر و عملکرد یک کاربرد و کاهش مشکلات در آینده نقش خواهد داشت. در اینجا، نگاهی به چگونگی تأثیر محیط بر انتخاب جنس آب‌بند و همچنین برخی از رایج‌ترین مواد و کاربردهای مناسب آنها می‌اندازیم.
عوامل محیطی
محیطی که یک آب‌بند در معرض آن قرار می‌گیرد، هنگام انتخاب طرح و جنس آن بسیار مهم است. تعدادی ویژگی کلیدی وجود دارد که مواد آب‌بند برای همه محیط‌ها به آنها نیاز دارند، از جمله ایجاد یک سطح آب‌بند پایدار، توانایی هدایت گرما، مقاومت شیمیایی و مقاومت خوب در برابر سایش.
در برخی محیط‌ها، این خواص باید قوی‌تر از سایر محیط‌ها باشند. سایر خواص مواد که هنگام بررسی محیط باید در نظر گرفته شوند شامل سختی، سفتی، انبساط حرارتی، سایش و مقاومت شیمیایی است. در نظر داشتن این موارد به شما کمک می‌کند تا ماده ایده‌آل برای آب‌بند خود را پیدا کنید.
محیط همچنین می‌تواند تعیین کند که آیا هزینه یا کیفیت آب‌بند می‌تواند در اولویت قرار گیرد. برای محیط‌های ساینده و خشن، آب‌بندها ممکن است گران‌تر باشند زیرا مواد مورد استفاده باید به اندازه کافی قوی باشند تا در برابر این شرایط مقاومت کنند.
برای چنین محیط‌هایی، صرف هزینه برای یک آب‌بند با کیفیت بالا، به مرور زمان جبران خواهد شد، زیرا به جلوگیری از خاموشی‌های پرهزینه، تعمیرات و نوسازی یا تعویض آب‌بند که یک آب‌بند با کیفیت پایین‌تر منجر به آن می‌شود، کمک می‌کند. با این حال، در کاربردهای پمپاژ با سیال بسیار تمیز که خاصیت روانکاری دارد، می‌توان یک آب‌بند ارزان‌تر را به جای یاتاقان‌های با کیفیت بالاتر خریداری کرد.
مواد آب‌بندی رایج
کربن
کربن مورد استفاده در سطوح آب‌بندی، ترکیبی از کربن آمورف و گرافیت است که درصد هر یک از آنها، خواص فیزیکی گرید نهایی کربن را تعیین می‌کند. این ماده‌ای بی‌اثر و پایدار است که می‌تواند خود روان‌کننده باشد.
این ماده به طور گسترده به عنوان یکی از دو سطح انتهایی در آب‌بندهای مکانیکی استفاده می‌شود و همچنین ماده‌ای محبوب برای آب‌بندهای محیطی قطعه‌ای و حلقه‌های پیستون تحت روانکاری خشک یا با مقادیر کم است. این مخلوط کربن/گرافیت همچنین می‌تواند با مواد دیگر آغشته شود تا ویژگی‌های متفاوتی مانند کاهش تخلخل، بهبود عملکرد سایش یا افزایش استحکام به آن داده شود.
آب‌بند کربنی آغشته به رزین ترموست رایج‌ترین نوع آب‌بند مکانیکی است و اکثر کربن‌های آغشته به رزین قادر به کار در طیف وسیعی از مواد شیمیایی از بازهای قوی گرفته تا اسیدهای قوی هستند. آنها همچنین دارای خواص اصطکاکی خوب و مدول کافی برای کمک به کنترل اعوجاج فشار هستند. این ماده برای کار عمومی تا دمای 260 درجه سانتیگراد (500 درجه فارنهایت) در آب، خنک‌کننده‌ها، سوخت‌ها، روغن‌ها، محلول‌های شیمیایی سبک و کاربردهای غذایی و دارویی مناسب است.
آب‌بندهای کربنی آغشته به آنتیموان نیز به دلیل استحکام و مدول آنتیموان، موفقیت‌آمیز بوده‌اند و این امر آنها را برای کاربردهای فشار بالا، زمانی که به ماده‌ای قوی‌تر و سفت‌تر نیاز است، مناسب می‌سازد. این آب‌بندها همچنین در کاربردهایی با سیالات با ویسکوزیته بالا یا هیدروکربن‌های سبک، در برابر تاول زدن مقاوم‌تر هستند و این امر آنها را به گرید استاندارد برای بسیاری از کاربردهای پالایشگاهی تبدیل می‌کند.
کربن همچنین می‌تواند با تشکیل‌دهنده‌های لایه نازک مانند فلورایدها برای کاربردهای خشک، برودتی و خلاء، یا مهارکننده‌های اکسیداسیون مانند فسفات‌ها برای کاربردهای دما بالا، سرعت بالا و توربین تا سرعت ۸۰۰ فوت بر ثانیه و حدود ۵۳۷ درجه سانتیگراد (۱۰۰۰ درجه فارنهایت) آغشته شود.
سرامیک
سرامیک‌ها مواد غیرفلزی معدنی هستند که از ترکیبات طبیعی یا مصنوعی، که معمولاً اکسید آلومینا یا آلومینا هستند، ساخته می‌شوند. سرامیک‌ها دارای نقطه ذوب بالا، سختی بالا، مقاومت در برابر سایش و مقاومت در برابر اکسیداسیون بالا هستند، بنابراین به طور گسترده در صنایعی مانند ماشین‌آلات، مواد شیمیایی، نفت، داروسازی و خودرو مورد استفاده قرار می‌گیرند.
همچنین دارای خواص دی الکتریک عالی است و معمولاً برای عایق‌های الکتریکی، اجزای مقاوم در برابر سایش، محیط‌های سنگ‌زنی و اجزای دما بالا استفاده می‌شود. آلومینا در خلوص بالا، مقاومت شیمیایی عالی در برابر اکثر سیالات فرآیندی به غیر از برخی اسیدهای قوی دارد و همین امر باعث می‌شود که در بسیاری از کاربردهای آب‌بندی مکانیکی مورد استفاده قرار گیرد. با این حال، آلومینا می‌تواند به راحتی تحت شوک حرارتی بشکند، که استفاده از آن را در برخی از کاربردها که این موضوع می‌تواند یک مشکل باشد، محدود کرده است.
کاربید سیلیکون با ترکیب سیلیس و کک ساخته می‌شود. از نظر شیمیایی شبیه سرامیک است، اما کیفیت روانکاری بهتری دارد و سخت‌تر است، که آن را به یک راه حل خوب برای مقاومت در برابر سایش در محیط‌های خشن تبدیل می‌کند.
همچنین می‌توان آن را دوباره روکش و صیقل داد، بنابراین می‌توان یک آب‌بند را در طول عمر آن چندین بار بازسازی کرد. عموماً بیشتر به صورت مکانیکی استفاده می‌شود، مانند آب‌بندهای مکانیکی به دلیل مقاومت خوب در برابر خوردگی شیمیایی، استحکام بالا، سختی بالا، مقاومت در برابر سایش خوب، ضریب اصطکاک کوچک و مقاومت در برابر دمای بالا.
هنگامی که از کاربید سیلیکون برای سطوح آب‌بند مکانیکی استفاده می‌شود، منجر به بهبود عملکرد، افزایش عمر آب‌بند، کاهش هزینه‌های نگهداری و هزینه‌های جاری تجهیزات دوار مانند توربین‌ها، کمپرسورها و پمپ‌های گریز از مرکز می‌شود. کاربید سیلیکون بسته به نحوه تولید آن می‌تواند خواص متفاوتی داشته باشد. کاربید سیلیکون پیوند واکنشی با اتصال ذرات کاربید سیلیکون به یکدیگر در یک فرآیند واکنشی تشکیل می‌شود.
این فرآیند تأثیر قابل توجهی بر اکثر خواص فیزیکی و حرارتی ماده ندارد، با این حال مقاومت شیمیایی ماده را محدود می‌کند. رایج‌ترین مواد شیمیایی مشکل‌ساز، مواد سوزاننده (و سایر مواد شیمیایی با pH بالا) و اسیدهای قوی هستند و بنابراین نباید از کاربید سیلیکون پیوند واکنشی در این کاربردها استفاده شود.
کاربید سیلیکون خود-سینتر شده با پخت مستقیم ذرات کاربید سیلیکون با استفاده از مواد کمکی پخت غیراکسیدی در یک محیط بی‌اثر در دمای بیش از 2000 درجه سانتیگراد ساخته می‌شود. به دلیل عدم وجود ماده ثانویه (مانند سیلیکون)، ماده پخت مستقیم از نظر شیمیایی تقریباً در برابر هر سیال و شرایط فرآیندی که احتمالاً در یک پمپ گریز از مرکز دیده می‌شود، مقاوم است.
کاربید تنگستن مانند کاربید سیلیکون یک ماده بسیار تطبیق‌پذیر است، اما برای کاربردهای فشار بالا مناسب‌تر است زیرا خاصیت ارتجاعی بالاتری دارد که به آن اجازه می‌دهد تا بسیار کم خم شود و از اعوجاج سطح جلوگیری کند. مانند کاربید سیلیکون، می‌توان آن را دوباره صیقل داد و صیقل داد.
کاربیدهای تنگستن اغلب به صورت کاربیدهای سیمانی تولید می‌شوند، بنابراین هیچ تلاشی برای اتصال کاربید تنگستن به خودش صورت نمی‌گیرد. یک فلز ثانویه برای اتصال یا سیمان کردن ذرات کاربید تنگستن به یکدیگر اضافه می‌شود و در نتیجه ماده‌ای حاصل می‌شود که خواص ترکیبی کاربید تنگستن و چسب فلزی را دارد.
این امر با ارائه چقرمگی و استحکام ضربه‌ای بیشتر نسبت به کاربید تنگستن به تنهایی، به یک مزیت تبدیل شده است. یکی از نقاط ضعف کاربید تنگستن سمانته، چگالی بالای آن است. در گذشته، از کاربید تنگستن متصل به کبالت استفاده می‌شد، اما به دلیل عدم سازگاری شیمیایی مورد نیاز برای صنعت، به تدریج با کاربید تنگستن متصل به نیکل جایگزین شده است.
کاربید تنگستن متصل به نیکل به طور گسترده برای سطوح آب‌بندی که در آنها استحکام و چقرمگی بالا مورد نظر است، استفاده می‌شود و سازگاری شیمیایی خوبی دارد که عموماً به دلیل نیکل آزاد محدود می‌شود.
GFPTFE
GFPTFE مقاومت شیمیایی خوبی دارد و شیشه اضافه شده اصطکاک سطوح آب‌بندی را کاهش می‌دهد. این ماده برای کاربردهای نسبتاً تمیز ایده‌آل است و از سایر مواد ارزان‌تر است. انواع فرعی دیگری نیز برای تطبیق بهتر آب‌بند با نیازها و محیط وجود دارد که عملکرد کلی آن را بهبود می‌بخشد.
بونا
بونا (که با نام لاستیک نیتریل نیز شناخته می‌شود) یک الاستومر مقرون به صرفه برای حلقه‌های اورینگ، درزگیرها و محصولات قالب‌گیری شده است. این ماده به دلیل عملکرد مکانیکی‌اش شناخته شده است و در کاربردهای نفتی، پتروشیمی و شیمیایی عملکرد خوبی دارد. همچنین به دلیل انعطاف‌پذیری‌اش، به طور گسترده برای کاربردهای نفت خام، آب، الکل‌های مختلف، گریس سیلیکون و سیالات هیدرولیک استفاده می‌شود.
از آنجایی که بونا یک کوپلیمر لاستیک مصنوعی است، در کاربردهایی که نیاز به چسبندگی به فلز و مقاومت در برابر سایش دارند، عملکرد خوبی دارد و این زمینه شیمیایی آن را برای کاربردهای درزگیر نیز ایده‌آل می‌کند. علاوه بر این، می‌تواند در دماهای پایین مقاومت کند زیرا با مقاومت ضعیف در برابر اسید و قلیایی ملایم طراحی شده است.
بونا در کاربردهایی با عوامل شدید مانند دمای بالا، آب و هوا، نور خورشید و کاربردهای مقاوم در برابر بخار محدود است و با مواد ضدعفونی کننده تمیز در محل (CIP) حاوی اسیدها و پراکسیدها مناسب نیست.
ای پی دی ام
EPDM یک لاستیک مصنوعی است که معمولاً در صنایع خودرو، ساخت و ساز و کاربردهای مکانیکی برای آب‌بندها و حلقه‌های O، لوله و واشر استفاده می‌شود. این لاستیک گران‌تر از Buna است، اما به دلیل استحکام کششی بالای طولانی مدت، می‌تواند در برابر انواع خواص حرارتی، آب و هوایی و مکانیکی مقاومت کند. این لاستیک همه کاره است و برای کاربردهایی که شامل آب، کلر، سفیدکننده و سایر مواد قلیایی است، ایده‌آل است.
به دلیل خواص الاستیک و چسبندگی، EPDM پس از کشیده شدن، صرف نظر از دما، به شکل اولیه خود باز می‌گردد. EPDM برای کاربردهای روغن‌های نفتی، مایعات، هیدروکربن‌های کلردار یا حلال‌های هیدروکربنی توصیه نمی‌شود.
ویتون
وایتون یک محصول لاستیکی هیدروکربنی فلوئوردار با دوام، کارایی بالا و مقاوم است که بیشتر در اورینگ‌ها و آب‌بندها استفاده می‌شود. این محصول گران‌تر از سایر مواد لاستیکی است، اما برای چالش‌برانگیزترین و سخت‌ترین نیازهای آب‌بندی، گزینه ارجح است.
این ماده در برابر ازن، اکسیداسیون و شرایط آب و هوایی شدید، از جمله موادی مانند هیدروکربن‌های آلیفاتیک و آروماتیک، مایعات هالوژنه و مواد اسیدی قوی مقاوم است و یکی از مقاوم‌ترین فلورولاستومرها محسوب می‌شود.
انتخاب ماده صحیح برای آب‌بندی برای موفقیت یک کاربرد مهم است. اگرچه بسیاری از مواد آب‌بندی مشابه هستند، اما هر کدام اهداف متنوعی را برای برآورده کردن هر نیاز خاصی دنبال می‌کنند.
زمان ارسال: ۱۲ ژوئیه ۲۰۲۳