Secondary Seal Materials for Mechanical Seals

แมคคานิคอลซีล มีส่วนประกอบที่เรียกว่า secondary seal หมายถึงส่วนที่เป็น โอริง เบลโล่ยาง หรือ พลาสติกซีล ที่เป็นส่วนที่ช่วยในการซีล นอกเหนือจาก seal face ที่เป็นซีลตัวหลักของ แมคคานิคอลซีล

กรุณาดู ส่วนประกอบของ แมคคานิคอลซีล มีอะไรบ้าง ก่อนอ่านหัวข้อนี้

o-ring secondary seal

วัสดุที่จะกล่าวถึงในหัวข้อนี้ รวมๆแล้ว หมายถึง วัสดุ ที่เป็น โอริง รับเบอร์ เบลโล่ หรือส่วนที่เป็น พลาสติกซีล ของแมคคานิคอลซีล วัสดุที่นิยมกันในปัจจุบัน มีดังต่อไปนี้

1.NBR (Nitrile-Butadiene Rubber) ใช้กับงานทั่วไป ทนน้ำมันได้ดี ทนอุณหภูมิได้สูง ถึง 120 องศา เซลเซียส ทนได้ช่วงสั้นๆ ทนสารเคมีได้ปานกลาง NBR มีคุณสมบัติเชิงกลที่ดีเมื่อเทียบกับยางอื่น ๆ และต้านทานการสึกหรอสูง NBR ไม่ทนต่อสภาพดินฟ้าอากาศแสงแดดและโอโซน แต่ทนต่อน้ำมันพื้นฐานปิโตรเลียมและเชื้อเพลิงไฮโดรคาร์บอนในช่วงอุณหภูมิ -40 ° F ถึง + 250 ° F มีราคาค่อนข้างต่ำ เมื่อเทียบกับวัสดุ secondary seal ตัวอื่นๆ

2.Viton (FPM-Fluorocarbons Rubber) ไวตัน เป็นชื่อทางการค้า ของ ฟลูโอโรโพลีเมอร์ ที่คิดค้นโดย Dupont ทนสารเคมีได้ดี ใช้อย่างกว้างขวาง และเป็นที่นิยมสำหรับ แมคคานิคอลซีล ทนอุณหภูมิได้สูงถึง 180 องศาเซลเซียสในช่วงสั้นๆ

3.Kalrez, Chemraz (FFKM-Perfluorocarbon Rubber) คาลเลส เป็นชื่อทางการค้าของ Dupont และ เคมลาส เป็นชื่อทางการค้าของ Greene Tweed ทนสารเคมีได้ดีมาก เกือบทุกชนิด ทนอุณหภูมิ ได้สูงถึง 280 องศาเซลเซียส แต่มีราคาสูง

4.PTFE(Polytetrafluoroethylene ตัวที่รู้จักกันดีคือ Teflon ซึ่งเป็นสารสังเคราะห์ ที่ผลิตโดย บริษัทลูกของ Dupont) มีข้อเด่นคือ สามารถทนสารเคมีได้เกือบทุกชนิด แต่มีข้อเสียคือ มีความยืดหยุ่น น้อยกว่ายาง เพราะเป็น พลาสติก ใช้งานยาก ต้องมีการออกแบบ ให้ใช้งานได้ง่ายขึ้น โดยการดัดแปลงเป็น wedge seal, V-ring seal, U-cup seal เป็นต้น

5. Graphite Foil ใช้กับงานที่มีอุณหภูมิสูง สามารถทนอุณหภูมิได้สูงถึง 500 องศาเซลเซียส ข้อเสียคือ ไม่มีความยืดหยุ่น ต้องอัดขึ้นรูป เป็นวงแหวน และใช้การออกแบบ แมคคานิคอลซีล แบบพิเศษช่วย เพื่อให้สามารถใช้งานได้

กราไฟท์ฟอยล์เป็นวัสดุปิดผนึกที่ดีเยี่ยมสำหรับอุณหภูมิสูงการถ่ายโอนแรงดันสูงของของเหลวก๊าซ, ไอน้ำ, สารเคมีและสารกัดกร่อน เป็นผลิตภัณฑ์ที่ผลิตจากความบริสุทธิ์สูงสูงผลึกเกล็ดกราไฟท์ธรรมชาติซึ่งมีการประมวลผลลงในกระดาษฟอยล์อย่างต่อเนื่องโดยกรดพิเศษและการรักษาความร้อนในการผลิตขยายผลึกกราไฟท์ ผลึกกราไฟท์ขยายตัวจะเกิดขึ้นแล้วเป็นฟอยล์ผ่านกระบวนการปฏิทินโดยไม่ต้องเรซินและสาร

ประโยชน์ของการใช้กราไฟท์ฟอยล์
– เสถียรภาพทางความร้อนที่ดีเยี่ยมและการสะท้อนแสง
– ทนต่ออุณหภูมิสูงของ 450 องศาC ในอากาศ 700 องศาC ในอบไอน้ำและ 3000 องศาC ในสูญญากาศ
– สารเคมีเฉื่อยที่มีช่วงค่า pH 0-14 (ยกเว้นออกซิไดเซอร์ที่แข็งแกร่งเช่นไนตริกหรือกรดซัลฟูริก)
– มีความบริสุทธิ์สูง
– ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำและตนเองหล่อลื่น
– ไม่มีส่วนผสมของแร่ใยหิน จึงไม่เป็นอันตรายต่อสุขภาพ
– ความต้านทานไฟฟ้าต่ำ
– การนำความร้อนสูง
– มีอายุการใช้งานนาน ประหยัดทดแทนและลดค่าใช้จ่ายเวลา

6. EPDM (Ethylene-Propylene Diene Rubber) ยาง EPDM มีสมบัติเชิงพลวัตที่ดีมากและมีความทนทานต่อความล้าสูง โดยเฉพาะในยางที่ได้รับการคงรูปด้วยระบบกำมะถันซึ่งมีสมบัติเชิงพลวัตใกล้เคียงกับยาง SBR

ความทนทานต่อการเสื่อมสภาพ (aging properties) ยางEPDM มีพันธะคู่ในโมเลกุลน้อยมาก ดังนั้น ยางชนิดนี้จึงทนต่อการเสื่อมสภาพเนื่องจากสภาพอากาศ ออกซิเจน โอโซน แสงแดด และความร้อนได้เป็นอย่างดี(ดีกว่ายางSBRและ NBRแต่ด้อยกว่ายางซิลิโคน) นอกจากนี้ ยาง EPDM ยังทนต่อการเสื่อมสภาพอันเนื่องมาจากสารเคมี กรด และด่างได้ดีอีกด้วย ความทนทานต่อการเสื่อมสภาพดังกล่าวขึ้นอยู่กับปริมาณไดอีนที่มีอยู่ในโมเลกุล ยาง  EPDM  เกรดที่มีไดอีนต่ำจะมีความทนทานต่อการเสื่อมสภาพสูง (จึงไม่จำเป็นต้องเติมสารป้องกันการเสื่อมสภาพ) แต่ว่าในยางเกรดที่มีไดอีนค่อนข้างสูง อาจจำเป็นต้องเติมสารป้องกันการเสื่อมสภาพอันเนื่องมาจากออกซิเจนและแสงแดดลงไปด้วย อย่างไรก็ตาม ยางชนิดนี้ทุกเกรดมีความทนทานต่อโอโซนดีมาก จึงไม่จำเป็นต้องเติมสารป้องกันโอโซน (antiozonants) ลงไป ส่วนระบบการคงรูปก็มีผลกระทบโดยตรงต่อความทนทานต่อการสื่อมสภาพอันเนื่องมาจากความร้อนและโอโซนของยาง เพราะยางที่คงรูปด้วยระบบเพอร์ออกไซด์จะมีความทนทานต่อความร้อนและโอโซนสูงกว่ายางที่คงรูปด้วยกำมะถัน

ความทนทานต่อน้ำมันและสารเคมี (oil and chemical resistance) จากลักษณะโครงสร้างของโมเลกุล จะเห็นว่ายาง EPM และ EPDM เป็นยางไม่มีขั้วดังนั้น ยางจึงไม่ทนต่อน้ำมันหรือ ตัวทำละลายที่ไม่มีขั้ว(เช่นเดียวกับยางธรรมชาติและยางSBR) แต่จะทนต่อตัวทำละลายที่มีขั้วได้ดี ยางชนิดนี้จึงทนต่อกรด ด่าง อัลกอฮอล์ น้ำ น้ำมันไฮดรอลิค และตัวทำละลายที่มีออกซิเจนเป็นองค์ประกอบได้เป็นอย่างดี มีความทนทานต่อน้ำมันพืชและน้ำมันสัตว์ได้ปานกลาง แต่ไม่ทนต่อตัวทำละลายที่มีฮาโลเจนเป็นองค์ประกอบ กรดอินทรีย์เข้มข้น ตัวทำละลายไฮโดรคาร์บอนสายโซ่ตรง  (aliphatic hydrocarbon solvents) และตัวทำละลายไฮโดรคาร์บอนวงแหวน (aromatic hydrocarbon solvents) เป็นต้น

อุณหภูมิของการใช้งาน (service temperature)ยาง EPDM ที่ได้รับการคงรูปด้วยกำมะถันจะมีอุณหภูมิสูงสุดในการใช้งานต่ำกว่ายางที่ได้รับการคงรูปด้วยเพอร์ออกไซด์ โดยทั่วไป ยาง EPDM สามารถนำไปใช้ได้ที่อุณหภูมิตั้งแต่ -40 Cถึง 150C ปกติยางจะทนต่ออุณหภูมิที่ 165C ได้นาน 1 เดือน หรือที่ 125C ได้นาน 1 ปี และที่ 100C ได้นาน 5 ปี ทั้งนี้สมบัตความทนทานต่อความร้อนของยางยังขึ้ยอยู่กับปัจจัยอื่นๆ ด้วย เช่น การเลือกใช้ชนิดของสารป้องกันเสื่อมสภาพและปริมาณของไดอีนในยาง เป็บต้น