Кремнийорганическая резина: марки и что писать в чертеже

Кремнийорганическая и силиконовая резина: одно слово, разные смеси

В отечественной технической литературе исторически говорят «кремнийорганическая резина», в каталогах и разговорах чаще «силикон». Оба названия описывают резину на каучуке с цепью из чередующихся атомов кремния и кислорода, к которой присоединены органические группы. У обычных углеродных каучуков, NBR или EPDM, основа цепи углеродная, поэтому силикон и держит температуру иначе, и ведёт себя иначе механически.

Проблема заказчика в том, что слово описывает класс, а изготовитель работает с конкретной смесью. Смеси на силоксановом каучуке различаются составом цепи, наполнителями, системой вулканизации и твёрдостью. Две детали «из кремнийорганической резины» могут иметь нижний предел −55 °C и −70 °C, а твёрдость 50 и 70 Shore A. Для неподвижной крышки сушильного шкафа это безразлично, для уплотнения на уличном оборудовании в Якутии уже нет.

Отсюда практическая задача для конструктора и снабжения: перевести слово в группу каучука, марку смеси и твёрдость с допуском, чтобы изготовитель не выбирал материал за них.

Чем кремнийорганическая резина отличается от силиконовой?

Кремнийорганическая резина и силиконовая резина отличаются только названием: оба термина обозначают резину на силоксановом каучуке, по международной системе это группа Q (MQ, VMQ, PVMQ, FVMQ). Отечественная литература и ТУ чаще используют слово «кремнийорганическая», каталоги и импортные документы пишут «силикон» или VMQ. Свойства детали определяет конкретная смесь и её твёрдость, поэтому в документах важна марка смеси, а не выбор одного из двух слов.

Буквы перед Q показывают, что присоединено к цепи

Обозначения силоксановых каучуков заданы практикой ASTM D1418: буква Q означает кремнийорганическую цепь, буквы перед ней называют боковые группы. M означает метильные группы, V виниловые, P фенильные, F фтор в составе трифторпропильных групп. От этих групп зависят морозостойкость, стойкость к топливу и способ вулканизации.

По данным британского дистрибьютора уплотнений Polymax, стандартный VMQ работает от −55 до +200 °C, а специальные рецептуры силикона расширяют диапазон до −115 и +232 °C. Там же отмечено, что фторсиликон лучше держит топливо и минеральное масло, но уступает обычному силикону в горячем воздухе. Для фторсиликона один из производителей колец, Global O-Ring and Seal, указывает стандартный диапазон от −60 до +177 °C.

Чем VMQ отличается от PVMQ и FVMQ?

VMQ, PVMQ и FVMQ отличаются боковыми группами силоксановой цепи и поэтому пределами работы. VMQ служит основным силиконом уплотнений с ориентиром от −55 до +200 °C. PVMQ с фенильными группами сохраняет эластичность при более сильном морозе. FVMQ с трифторпропильными группами держит топливо и минеральное масло, но в горячем воздухе уступает обычному VMQ. Все три значения: ориентир для марок общего назначения.

Отечественные каучуки СКТ, СКТВ, СКТФВ, СКТФТ и смеси ИРП

В российских документах вместо латинских букв стоят марки каучуков и резиновых смесей. СКТ означает синтетический каучук термостойкий, диметилсилоксановый. СКТВ содержит виниловые звенья и по составу соответствует группе VMQ. В СКТФВ добавлены фенильные группы, это аналог PVMQ. СКТФТ относится к фторсилоксановым каучукам, то есть к классу FVMQ.

Из каучука делают резиновую смесь с наполнителем, вулканизующей системой и пигментом, и уже смесь получает свою марку, часто с префиксом ИРП. Две такие смеси описаны в карточках одного изготовителя, ООО «Вулканикум», на справочном портале productcenter.ru.

Цифры в таблице заявлены изготовителем смеси для своей продукции. Диапазон твёрдости у ИРП-1338 широкий: 58–70 Shore A. Если в чертеже записана только марка смеси, деталь с твёрдостью 58 и деталь с твёрдостью 70 обе будут формально правильными, хотя в узле поведут себя по-разному. Поэтому марку смеси дополняют номинальной твёрдостью с допуском.

У ИРП-1338 в той же карточке указана условная прочность при растяжении 6,4 МПа и относительное удлинение 330 %. Для силикона это нормальные значения, но для детали, которая трётся о кромку или растягивается при монтаже на вал, запас небольшой.

На схеме те же диапазоны, что в тексте: VMQ общего назначения от −55 до +200 °C, ИРП-1338 на СКТВ от −60 до +250 °C, ИРП-1267 на СКТФВ от −70 до +200 °C, фторсиликон FVMQ от −60 до +177 °C. Нижние значения разнятся на 15 градусов, верхние больше чем на 70. Для печей и сушильных камер решает верхний предел, а для уличных узлов нижний, и там разница в 10–15 градусов уже определяет выбор смеси.

Слово «силикон» на чертеже: что изготовитель вынужден додумать

Когда в графе «Материал» стоит «Резина кремнийорганическая» или просто «Силикон», в заявке есть только одно надёжное сведение: заказчику нужна резина на силоксановом каучуке. Всё остальное изготовитель предполагает. Такую заявку удобно разложить на две колонки и сохранить это деление в КП.

В первой колонке то, что заказчик подтвердил: размеры по чертежу или образцу, количество, рабочая среда со слов технолога, минимальная и максимальная температура узла, требования к документам. Во второй то, что предложено изготовителем: группа каучука, марка смеси, твёрдость с допуском, цвет. Например: «материал предложен изготовителем: VMQ, смесь на СКТВ, 60 ± 5 Shore A, красный; основание: воздух, от −40 до +180 °C со слов заказчика».

Строку второй колонки заказчик подтверждает письменно. Это защищает от двух ситуаций. Первая: на мороз ниже −55 °C поставлена обычная смесь VMQ, хотя узлу нужна фенильная. Вторая: в топливной системе стоит силикон, потому что слово «кремнийорганическая» в старом чертеже никто не уточнил, а там подразумевался фторсиликон. Для топливных узлов с морозом подходит фторсиликон FVMQ, и его тоже записывают в чертеже явно.

Три записи материала в графе чертежа

Общие правила, как записать марку резины в графе «Материал» по отечественным и международным обозначениям, действуют и здесь. Для кремнийорганической резины есть три рабочих варианта, и выбор между ними зависит от того, насколько жёстко конструктор хочет закрепить поставщика смеси.

Первый вариант: марка смеси и документ, по которому её выпускают, плюс твёрдость. Пример записи: «Резина ИРП-1338 по ТУ изготовителя смеси, 60 ± 5 Shore A». Номер ТУ берут из паспорта смеси, по памяти его не пишут. Такая запись закрепляет рецептуру и подходит, когда деталь прошла испытания именно на этой смеси.

Второй вариант: группа по ASTM D1418 и функциональные требования. Пример: «VMQ, 60 ± 5 Shore A, рабочая температура от −50 до +200 °C, среда: воздух». Запись не привязывает к одному заводу смеси и подходит для импортного оборудования, где в документации стоит VMQ.

Третий вариант: функциональные требования без марки, но с условием согласования. Пример: «Кремнийорганическая резина, морозостойкость не выше −65 °C, 50 ± 5 Shore A, марку смеси согласовать с конструктором». Этот вариант прямо признаёт, что марка пока не выбрана, и переводит выбор в КП.

Что писать в чертеже вместо слова «силикон»?

В чертеже вместо слова «силикон» пишут группу или марку смеси, твёрдость с допуском и рабочую температуру узла. Минимальная запись выглядит так: «VMQ, 60 ± 5 Shore A, от −50 до +200 °C, среда: воздух». Если деталь испытана на конкретной смеси, указывают её марку и ТУ из паспорта, например ИРП-1338. Для топлива и масла вместо VMQ записывают FVMQ.

Выбор группы по трём вопросам об узле

Группу кремнийорганической резины выбирают по трём вопросам, и порядок у них важен. Первый: бывает ли в узле топливо или минеральное масло. Если да, обычный VMQ отпадает, нужен фторсиликон FVMQ или вообще другой каучук, а обычный силикон в минеральном масле и топливе набухает. Второй: опускается ли температура ниже −55 °C. Если да, нужна фенильная смесь, например на СКТФВ. Третий: есть ли пищевой или медицинский контакт; тогда к выбранной группе добавляется требование к документам на смесь.

Схема повторяет те же вопросы: при топливе или масле выбирают FVMQ, при морозе ниже −55 °C фенильную смесь PVMQ, иначе обычный VMQ. Для пищевого контакта к выбранной группе добавляют требования к документам, и заранее выясняют, какие документы просить на пищевой силикон.

Пример: дверное уплотнение климатической камеры, воздух, цикл от −70 до +150 °C. Топлива нет, мороз ниже −55 °C есть. VMQ общего назначения по нижнему пределу не проходит, смесь на СКТФВ с заявленным пределом −70 °C проходит впритык. Здесь стоит запросить у изготовителя смеси подтверждение морозостойкости испытанием, а не довольствоваться строкой каталога.

Сверка партии с чертежом при приёмке

Деталь из кремнийорганической резины на вид мало отличается от детали из другой смеси той же группы. Поэтому приёмка партии строится на документах и замерах, а не на внешнем виде. Проверяют, что в документе на партию названа та смесь или группа, которая записана в чертеже или в согласованной строке КП.

Затем выборочно меряют твёрдость. Для записи 60 ± 5 Shore A показания от 55 до 65 укладываются в допуск, 68 уже нет, даже если смесь заявлена с диапазоном 58–70. На каждой детали из выборки смотрят облой, недолив, пузыри и надрывы: силикон легко надрывается, и надрыв на кромке под нагрузкой растёт. Основные размеры меряют без растяжения детали, мягкий материал на штангенциркуле легко пережать.

Если узел работает на морозе у нижнего предела смеси, разумно отложить из партии несколько деталей как контрольные. При претензии к поведению на холоде их можно испытать, и тогда спор идёт о фактах.

Данные для подбора кремнийорганической смеси

Для расчёта детали из кремнийорганической резины нужны размеры (чертёж, эскиз или образец), количество, рабочая среда, минимальная и максимальная температура узла и то, движется ли деталь. Если на старом чертеже стоит марка смеси, перешлите её вместе с номером ТУ из документа, даже если смесь уже не выпускают: по ней видно, ради каких пределов её выбирали. Файлы принимаем в форматах DXF, DWG, PDF, STEP, подойдёт и фото детали на листе А4 с линейкой.

Детали изготавливают по технологии под форму: формованием, резкой листа, экструзией шнура. Готовые решения для силиконовых изделий по чертежу опираются на характеристики силикона VMQ. Если в узле топливо или мороз ниже −55 °C, напишите об этом в первой строке запроса: от этого зависит, будет ли в КП обычный VMQ или смесь другой группы с отметкой о предложении изготовителя.