Маслостойкая резина: какие марки держат масло

Масло проникает в резину, если у них близкая химическая природа. Неполярный каучук вроде натурального, бутадиен-стирольного или EPDM впитывает минеральное масло, раздувается и теряет прочность. В нитрильном, акрилатном и фторкаучуке есть полярные группы, которые масло почти не растворяет. Отсюда главный вопрос при подборе: насколько смесь набухает в вашем масле при вашей температуре.

Маслостойкость измеряют набуханием в эталонном масле

Слово «маслостойкая» в каталоге ничего не говорит, пока к нему нет числа. Число получают простым опытом: образец резины выдерживают в масле при заданной температуре и считают, на сколько процентов вырос объём или масса. Набухание в 5–10 % прокладка обычно переносит без потери формы. Набухание в 40 % уже заметно размягчает лист, а резина общего назначения в горячем минеральном масле может увеличиться в объёме в разы.

Американский стандарт ASTM D2000, по которому записывают смеси в импортной документации, делит резины на классы именно по этому числу. Образец 70 часов держат в эталонном масле IRM 903, и буква класса задаёт предельное набухание: от «нет требования» у класса A до 10 % у класса K (таблица классов ASTM D2000). Испытание ведут при температуре, которую задаёт первая буква кода, но не выше 150 °C, потому что дальше само эталонное масло нестабильно.

Правая колонка показывает наше практическое прочтение классов для неподвижной прокладки; в самом стандарте такой колонки нет. Окончательно набухание в конкретном масле проверяют испытанием.

Двухбуквенный код ASTM выдаёт каучук и предел набухания

В спецификации импортного оборудования резину часто пишут строкой вроде «M2BG714». Две буквы в ней означают тип по нагреву и класс по маслу. Первая буква задаёт температуру старения: A соответствует 70 °C, B 100 °C, D 150 °C, H 250 °C. Вторая буква задаёт набухание. По таблице соответствия той же страницы BG и BK относятся к NBR, DH к полиакрилату ACM, HK к фторкаучуку FKM, а AA к натуральной, бутадиен-стирольной и бутилкаучуковой резине.

Из таблицы видно, почему запись «NBR» без кода не фиксирует маслостойкость. BG и BK оба нитрильные, но допускают 40 % и 10 % набухания. Если в старой спецификации стоял BK, а на замену пришла смесь класса BG, прокладка в том же масле разбухнет заметно сильнее.

МБС и АМС проверяют на масло по-разному

Отечественный стандарт на пластины, ГОСТ 7338-90, содержит две марки для масла и меряет их разными опытами. Лист МБС кладут на сутки при 23 °C в смесь изооктана с толуолом 7:3, которая моделирует бензин, и взвешивают: прирост массы допускается до 20 % у 1-го класса и до 25 % у 2-го. Лист АМС испытывают в горячем масле СЖР-2 при 100 °C, и там масса должна остаться в коридоре от −5 до +20 % для 1-го класса и до +25 % для 2-го. Из этих опытов и вытекает перечень сред: у МБС масла, топливо и бензин при 0,05–10 МПа, у АМС только масла и воздух.

Верхняя рабочая граница у обеих марок одна, +80 °C. Нижняя у степеней без индекса −30 °C, с индексом 1 −40 °C. Значит, лист МБС закрывает масло в редукторе цеха, но не горячее масло гидростанции при +90 °C и не уличный узел в Якутии. Пластина ТМКЩ того же стандарта в масле набухает, и почему её не ставят на картеры, видно из расшифровки марки ТМКЩ.

Доля акрилонитрила делит нитрильные смеси

NBR, она же нитрильная резина, остаётся основной маслостойкой резиной для масел на нефтяной основе. Свойства смеси сильно зависят от содержания акрилонитрила. По данным производителя уплотнений Parker, в нитрильных смесях для уплотнений оно колеблется от 18 до 50 %: чем больше акрилонитрила, тем лучше стойкость к маслу и топливу, но тем хуже эластичность и остаточная деформация при сжатии, поэтому чаще выбирают среднее содержание (описание нитрильной смеси Parker).

Практический вывод для заказчика простой. Смесь с высоким акрилонитрилом берут под бензин и агрессивное топливо, где набухание важнее упругости. Для гидравлики и редукторов подходит средняя. Для уличной техники в мороз нужны смеси с низким содержанием, у которых набухание в масле выше, а пластичность на холоде лучше; это компромисс, и его фиксируют паспортом смеси. Под листовые детали подходят марки, которые даёт маслобензостойкая резина NBR и МБС.

Температура масла у прокладки выбирает каучук

Пример: в цехе +20 °C, корпус червячного редуктора на ощупь горячий, а пирометр у фланца крышки показывает +85 °C. По журналу цеха узел «тёплый», по факту он уже выше верхней границы листа МБС. Поэтому для подбора берут температуру у прокладки в самом нагруженном режиме, летом и после долгой смены, а не температуру помещения.

Числа в строках приведены как ориентир для смесей общего назначения, кроме пометки про МБС из стандарта; конкретную смесь записывают в КП по её паспорту.

Какая маслостойкая резина выдерживает горячее масло выше +100 °C?

Резина для масла гидростанции, нагретого до +110 °C, подбирается из HNBR, ACM или FKM: обычный NBR рядом с +100 °C за сезон теряет упругость. Если в масле бывает конденсат, ACM отпадает, если узел зимой запускают на холоде, у FKM надо проверять нижнюю границу по паспорту. Часто дешевле сначала починить охлаждение масла и остаться на NBR. Пары материалов для масла и топлива сравнивает разбор NBR или FKM.

Основа масла меняет ответ сильнее, чем марка резины

Справочные таблицы стойкости почти всегда составлены для масел на нефтяной основе, и в этой колонке у NBR стоит «хорошо». Для синтетики на полиальфаолефинах результат обычно близок. А вот эфирные масла, фосфатэфирные огнестойкие жидкости, водогликолевые составы и тормозные жидкости на гликолях в эту колонку не попадают: их ищут отдельными строками в таблице химической стойкости и сверяют с паспортом жидкости.

Отдельная ловушка связана с присадками. Трансмиссионные масла с противозадирными присадками и масла для высоких температур бывают агрессивнее базового масла, и смесь, которая годами работала в одном редукторе, после смены марки масла начинает твердеть. Поэтому марку масла записывают в карточку узла рядом с материалом прокладки, и при смене поставщика масла прокладку проверяют на ближайшем ремонте.

Набухание и усадка опасны одинаково

Прокладку губит не только набухание. В части синтетических масел из резины вымывается пластификатор, и смесь даёт усадку: объём уменьшается, резина твердеет, а прижатие к фланцу падает. Не зря в требовании ГОСТ 7338-90 для АМС стоит нижний предел изменения массы −5 %, то есть стандарт ограничивает и потерю массы.

Набухшая прокладка мягкая, её выдавливает из-под крышки, а кольцо в канавке переполняет объём канавки и рвётся при сборке. Усохшая прокладка внешне цела, но течь появляется после остановки, когда узел остывает и металл сжимается. Если течь возникает именно после холодного простоя, первым подозревают усадку.

Светофор подбора маслостойкой резины

Зелёный. Минеральное масло известной марки, температура у прокладки до +70 °C, неподвижная прокладка в помещении. Подходит лист МБС или NBR средней твёрдости по чертежу без дополнительных вопросов.

Жёлтый. Масло неизвестной основы, температура +80…+100 °C с пиками, узел на улице с морозом ниже −30 °C, в масле бывает вода или топливо. Изготовитель предлагает смесь, например HNBR или морозостойкий NBR, и пишет в КП, на каких допущениях сделан выбор.

Красный. Фосфатэфирные и тормозные жидкости, масло выше +150 °C, масло вместе с кислородом под давлением, тормозные и авиационные узлы. Без технической оценки и испытаний образца материал здесь не обещают, а газовые, тормозные и авиационные узлы мы берём только после отдельной техоценки.

Короткий опыт с обрезком до раскроя листа

Если на складе лежит лист без маркировки, а прокладка нужна срочно, маслостойкость можно оценить простым опытом. Пример: из листа вырезают квадрат 25×25 мм, взвешивают его на точных весах, получают 2,00 г. Квадрат кладут в банку с тем самым маслом из узла и держат 72 часа, по возможности в тёплом месте ближе к рабочей температуре. Через три дня образец обтирают и взвешивают снова: 2,30 г означает прирост массы 15 %, 3,20 г уже 60 %.

Первая цифра говорит о маслостойкой смеси, вторая о том, что лист для масла не годится. Опыт грубый и замену испытанию не даёт, зато отсекает явную ошибку за три дня. Если нужно точное сравнение двух смесей, его проводят по методике стандарта: это испытание по ГОСТ 9.030.

Данные о масле до изготовления детали

На схеме восемь пунктов. Марку масла и его основу смотрят по паспорту оборудования или этикетке. Температуру масла у прокладки и пики записывают отдельно. Указывают, бывает ли в масле топливо, вода или растворитель, стоит ли узел на улице под солнцем и озоном, неподвижна ли прокладка или кольцо работает в движении, какое давление и есть ли зазор под выдавливание, и до какого мороза узел запускают зимой.

С этими данными выбор резины укладывается в одну строку КП. Мы изготавливаем маслобензостойкие прокладки по чертежу, эскизу, фото или образцу; если масло или температура известны лишь приблизительно, в КП отдельно пишут, какая смесь предложена по допущению и что проверить на первой партии. Как подобрать прокладку именно под фланец с маслом или топливом, хватит одной ссылки на разбор прокладок для масла.