A escolha dos O-rings

Ao conceber vedantes para aplicações complexas, o O-ring deve ser uma consideração fundamental. A escolha do O-ring correto para ambientes agressivos determinará o sucesso ou o fracasso da vedação. Pode ser difícil encontrar um O-ring bem concebido, feito do material certo para o seu ambiente, mas pode começar por considerar os principais factores que afectarão a sua vedação, entre outros:

• Temperatura
• Exposição / contaminação química
• Vapor
• Pressão
• Aplicações dinâmicas ou estáticas
• Disponibilidade de materiais

Uma vez determinados estes parâmetros, pode enfrentar o próximo obstáculo: escolher o material do O-ring.

ESCOLHA DO MATERIAL DO O-RING

Em função dos parâmetros e da aplicação, determinadas borrachas ou plásticos podem ser mais adequados às suas necessidades. Compilámos uma lista de cinco ideias comuns que são mais adequadas a várias aplicações e pontos de preço.

PERFLUOROELASTÓMEROS (FFKM)

O perfluoroelastómero (também conhecido como FFKM) foi desenvolvido pela primeira vez na década de 1960. Trata-se de uma borracha sintética fluorada à base de carbono. O FFKM é conhecido pela sua resistência química e térmica e pelo seu elevado desempenho. O FFKM é a escolha típica para muitas aplicações. Embora possa ser caro, o FFKM tende a durar mais tempo do que as alternativas inferiores, tornando-o mais económico a longo prazo.

VANTAGENS:

• • Tem temperaturas elevadas até cerca de 330°C e temperaturas baixas até -45°C.
  • Compatibilidade química quase universal
  • Excelente resistência à permeação de gases e líquidos
  • Excelente resistência às intempéries e ao ozono
  • Auto-extinguível e não inflamável no ar
  • Propriedades de baixa desgaseificação (baixo teor de matérias extraíveis)
  • Boas propriedades mecânicas, melhorando o desempenho da vedação
  • Adequado para descompressão explosiva, CIP (clean-in-place), SIP (steam-in-place), USP Classe VI e FDA

DESVANTAGENS

• • O FFKM não deve ser utilizado com metais alcalinos fundidos ou gasosos.
  • Custo mais elevado

PARA QUE APLICAÇÕES É O FFKM MAIS ADEQUADO?

O FFKM é mais adequado para aplicações a altas temperaturas onde outros materiais falhariam. Vemos FFKM em quase todas as indústrias, mas especialmente em petróleo e gás (onde as suas qualidades de descompressão rápida de gás e descompressão explosiva são críticas), aplicações médicas e farmacêuticas (uma vez que pode suportar autoclavagem e radiação gama) e semicondutores.

Aplicações

• Equipamento de cromatografia líquida
• Vedantes mecânicos
• Equipamento de pintura
• Bombas e válvulas
• Combustíveis e óleos para a indústria aeroespacial

Aplicações de semicondutores:

• Pulverizadores, injectores e reactores químicos
• Conectores, controlos e filtros
• Equipamento petroquímico, gás ácido
• Equipamento de manuseamento e pulverização de tinta
• Ácidos inorgânicos e orgânicos e alcinos
• Cetonas, Ésteres, Ésteres, Éteres, Aldeídos
• Gravação
• LPCVD
• Litografia/Pista
• PCE
• Válvulas de escape

Denominações:
O FFKM de acordo com a norma americana ASTM 1418) é equivalente ao FFPM de acordo com a norma ISO/DIN 1629).

Alguns dos nossos produtos:

Isolast® PureFab™ FFKM da Trelleborg uma das aplicações para semicondutores

FLUOROELASTÓMEROS (FKM)

O termo FKM significa Fluoroelastómero (monómero de carbono fluorado). Este tipo de material foi desenvolvido durante a Segunda Guerra Mundial como um antídoto para as fugas dos vedantes de nitrilo que assolavam os aviões na altura. Os polímeros fluorados que foram desenvolvidos como uma solução para este problema continham ligações de fluorocarbono quimicamente inertes que oferecem uma combinação de desempenho a altas temperaturas e elevada resistência química. Existem dois tipos principais de FKM:

FKM tipo 1 e tipo 2. Estas qualidades foram comercializadas na década de 1950. O teor de flúor deste material, que varia entre 26,7% e 67%, oferece uma maior resistência química.

VANTAGENS:

• Ampla gama de temperaturas que pode suportar,
• Resistência química, a sua excelente
• Resistência às intempéries e ao ozono, a sua
• Maior resistência à combustão do que os hidrocarbonetos não fluorados,
• Alta densidade
• Toque de alta qualidade
• Boas propriedades mecânicas

DESVANTAGENS:

• Tendência para inchar em solventes fluorados
• Impossível de utilizar com metais alcalinos fundidos ou gasosos
• Preço mais elevado em comparação com outros hidrocarbonetos não fluorados
• Falha rápida na escolha do grau errado, etc.

Aplicações

As aplicações para o material FKM incluem a indústria automóvel, o processamento químico, a produção de petróleo e gás, maquinaria pesada e aplicações aeroespaciais.

Não confundir:

Os termos FPM, FKM e Viton® são frequentemente objeto de confusão e má interpretação. Na realidade, todos estes nomes correspondem a um único material de base: a borracha fluorada.

FPM é a abreviatura internacional de acordo com a norma DIN/ISO, enquanto FPM é a abreviatura internacional de acordo com a norma DIN/ISO.
FKM é a forma abreviada da categoria de fluoroelastómeros de acordo com a norma americana ASTM.
Viton® é a marca registada da DuPont Performance Elastomers.

A principal diferença entre o FKM e o FFKM é que o FKM oferece um menor grau de versatilidade em comparação com o FFKM. O FFKM pode suportar temperaturas comparativamente mais elevadas do que o FKM. Além disso, o FKM é mais resistente à combustão do que os compostos de hidrocarbonetos não fluorados, enquanto o FFKM é auto-extinguível e não inflamável no ar. Além disso, em termos de aplicações, o FKM é utilizado na indústria automóvel, processamento químico, produção de petróleo e gás, maquinaria pesada, aplicações aeroespaciais, etc., enquanto o FFKM é útil como acessório comum nas indústrias aeroespacial e automóvel.

POLITETRAFLUOROETILENO (PTFE)

O politetrafluoroetileno é também conhecido como PTFE ou pelo seu nome comercial Teflon. Semelhante ao FFKM, o PTFE tem um elevado peso molecular de flúor e carbono. No entanto, o PTFE é um plástico duro e, por conseguinte, inelástico e muito rígido, enquanto o FFKM é extremamente flexível.

• VANTAGENS:

  • Não é afetado pelos ácidos, álcalis e solventes conhecidos, o que lhe confere uma resistência química máxima.
  • Baixo coeficiente de fricção, o que o torna uma excelente opção antiaderente
  • Gama de temperaturas muito ampla, –200°C a 250°C
  • Quimicamente inerte
  • Autolimpeza
  • Duradouro
  • Não inflamável
  • Boa resistência à corrosão
  • Elevada resistência eléctrica

• DESVANTAGENS:

  • Muito duro; por conseguinte, fraco conjunto de compressão
  • Não pode ser cimentado
  • Não pode ser soldado

Aplicações de PTFE

O PTFE é mais adequado para aplicações que não requerem uma elevada resistência à compressão, mas uma excelente resistência química e térmica. Isto inclui dispositivos médicos, revestimentos e controlo de pragas. Também funciona bem a temperaturas muito baixas, como nas indústrias aeroespacial e automóvel.

ETILENO-PROPILENO (EPDM)

O etileno-propileno (EPDM) é um copolímero extremamente durável que oferece uma das melhores resistências ao frio disponíveis.

• VANTAGENS:

  • Excelente resistência ao ozono, à luz solar e às intempéries
  • Suporta temperaturas extremamente baixas, com uma temperatura de funcionamento tão baixa quanto -50°C (com um máximo de 150°C).
  • Comprime bem
  • Altamente resistente ao rasgamento, à abrasão e ao vapor de água
  • Adere muito bem ao metal
  • Funciona bem com adesivos

• DESVANTAGENS

  • Não se dá bem com combustíveis, óleos e solventes não polares

Aplicações EPDM

O EPDM é um dos tipos de borracha mais versáteis e o mais adequado para aplicações no exterior. É altamente resistente ao envelhecimento, mesmo quando exposto às condições externas mais agressivas: vapor, raios UV, ozono, salitre ou condições climatéricas extremas. As placas de EPDM mantêm as suas propriedades mesmo quando sujeitas a uma vasta gama de diferenças de temperatura. Como resultado, é utilizado de forma consistente na indústria em geral e em aplicações de construção, automóveis, marítimas e ao ar livre, e mesmo em gamas alimentares como a FoodPro da Trelleborg

BORRACHA DE NITRIL BUTADIENO (NBR) ou Buna-N

A borracha de nitrilo butadieno (NBR) ou Buna-N é um dos elastómeros mais populares no mercado. Inventado na década de 1930 na Alemanha pela BASF. É muito comum em muitas aplicações devido ao seu baixo custo e amplas vantagens. O NBR pode ser uma solução potencial para ambientes agressivos, como aplicações extremamente abrasivas.

• VANTAGENS:

  • Excelente resistência à abrasão.
  • Boa compressão
  • Boa resistência ao rasgamento
  • Boa resistência a solventes não polares
  • Boa resistência à água
  • Boa resistência ao óleo
  • Mais barato do que os fluoroelastómeros
  • Boa resistência a baixas temperaturas até -54°C
  • Boa resistência a óleos e combustíveis
  • Baixo custo

• DESVANTAGENS:

  • Baixa resistência ao ozono, à luz solar e às intempéries
  • Resistência limitada a temperaturas elevadas
  • Baixa resistência à chama

Aplicações NBR

A NBR (borracha nitrílica) ou Buna-N é universalmente utilizada em aplicações básicas de vedação porque é de baixo custo e oferece muitas vantagens para além das suas propriedades físicas. Vemo-lo frequentemente em aplicações automóveis, no tratamento e filtragem de água e em piscinas e spas.

Em ambientes agressivos, o NBR destaca-se no sector aeroespacial e noutras aplicações a baixas temperaturas. Também funciona bem em aplicações dinâmicas onde outros polímeros falhariam.

E qual seria a decisão?

Em ambientes agressivos, a primeira coisa a fazer é escolher o material correto para o seu O-ring, mas existem muitas outras considerações. Pode ser necessário um formato ou tamanho diferente do inicialmente planeado. Mesmo que tenha pensado inicialmente no NBR devido ao seu preço, este pode falhar com tanta frequência que um O-ring de FFKM poderia ter-lhe poupado dinheiro desde o início, mesmo com um investimento inicial maior.

A melhor coisa que pode fazer para tomar a decisão final é trabalhar com um especialista em vedação que possa oferecer conhecimentos especializados e soluções personalizadas. Veja-se este exemplo, quando um fabricante de recipientes de alta pressão se dirigiu aos nossos engenheiros da Marco Rubber para obter uma solução.

Precisavam de uma junta para um recipiente de alta pressão e alta temperatura que tinha de suportar 20.000 PSI e temperaturas até 550°F. Uma dificuldade acrescida: tinha de encaixar numa ranhura normal de um O-ring sem anéis de suporte.

A nossa equipa conseguiu identificar um dos nossos compostos de perfluoroelastómero de alta temperatura patenteados, o Markez Z1028, que pode suportar temperaturas até 600 °F. Os nossos peritos também identificaram alguns componentes de conceção que poderiam ser melhorados para evitar a formação de uma fenda de extrusão nas juntas metálicas a altas temperaturas.

Ao efetuar estas alterações e ao utilizar o composto Markez recomendado, este fabricante obteve uma junta funcional que passou todos os testes exigidos e foi colocada em funcionamento.

A nossa linha FFKM da Trelleborg tem sido a solução para muitos fabricantes. Temos compostos para satisfazer quase todas as necessidades, incluindo um que é fabricado, limpo e embalado numa sala limpa para requisitos ultra-puros. Está disponível por uma fração do custo e do prazo de entrega de outras formulações de FFKM, com um prazo médio de entrega de 6-8 semanas.