Cao su NBR và Viton (FKM) đều là cao su chịu dầu dùng làm gioăng, O-ring và seat van, nhưng khác nhau về nhiệt độ và hóa chất: NBR làm việc đến khoảng 100°C, FKM đến khoảng 200°C và chịu thêm nhiều axit, dung môi thơm. Viton™ là nhãn hiệu của Chemours cho họ FKM. Đổi lại FKM đắt hơn NBR nhiều lần. Với nước nóng hoặc hóa chất mạnh, EPDM và PTFE thường phù hợp hơn cả hai loại này. Mọi dải nhiệt độ là tham khảo, đối chiếu catalogue của hãng vì phụ thuộc hợp chất.
Mục lục
NBR là gì?
NBR (acrylonitrile butadiene rubber, cao su nitrile) là copolyme của butadiene và acrylonitrile (ACN), xem mô tả chung tại Wikipedia. Nhóm nitrile –CN phân cực nên dầu khoáng và nhiên liệu, vốn không phân cực, khó thấm vào và làm trương nở cao su. Hàm lượng ACN thường từ 18 đến 50%: ACN càng cao càng chịu dầu tốt nhưng càng cứng và kém linh hoạt ở nhiệt độ thấp.
Dải làm việc khoảng −30°C đến 100°C, ngắn hạn đến 120°C; HNBR (NBR hydro hóa) lên khoảng 150°C. Trong cặp cao su NBR và Viton, NBR tốt với dầu khoáng, mỡ, nhiên liệu, nước lạnh và khí nén có dầu. NBR kém với ozone và UV, xeton, este, dung môi clo hóa, dầu phanh gốc glycol và hơi nước. Lý do kém ozone: mạch chính còn liên kết đôi C=C từ butadiene, ozone cắt liên kết này và gây nứt bề mặt.
Viton (FKM) là gì?
FKM là tên theo ASTM D1418 cho cao su flo (fluoroelastomer); các phần sau dùng tên chung FKM. Hàm lượng flo thường 66–70% khối lượng. Liên kết C–F bền (khoảng 485 kJ/mol) và nguyên tử flo bao kín mạch, nên FKM chịu nhiệt và hóa chất hơn hẳn cao su hydrocacbon, đó là khác biệt lớn nhất giữa cao su NBR và Viton. Thông tin chung có ở mục fluoroelastomer trên Wikipedia.
Dải làm việc khoảng −20°C đến 200°C; một số loại đến 230°C, loại nhiệt độ thấp xuống −40°C. Cao su NBR và Viton đều chịu dầu, nhưng FKM còn tốt với dung môi thơm, nhiên liệu nóng và nhiều axit vô cơ. FKM kém với hơi nước và nước nóng (loại tiêu chuẩn), xeton như axeton và MEK, este nhẹ, amin, kiềm nóng và chất lỏng phanh.
So sánh NBR, FKM với EPDM
Quy tắc nhớ nhanh khi so cao su NBR và Viton với EPDM: EPDM cho nước, không dùng cho dầu; NBR cho dầu, không dùng ngoài trời; FKM cho dầu nóng và hóa chất, không dùng cho hơi nước. Cao su EPDM có mạch chính bão hòa và không phân cực: bền ozone, nước nóng, kiềm, nhưng hấp thụ hydrocacbon nên trương nở trong dầu.
| Tiêu chí | EPDM | NBR | FKM | PTFE |
|---|---|---|---|---|
| Nhiệt độ làm việc | −40 đến 120°C | −30 đến 100°C | −20 đến 200°C | −200 đến 260°C |
| Nước nóng, hơi | A (hơi áp thấp B) | C | C | A (hơi B) |
| Dầu khoáng | D | A | A | A |
| Nhiên liệu | D | B | A | A |
| Axit loãng | B | C | A | A |
| Xeton | A | D | D | A |
| Ozone, UV | A | D | A | A |
| Giá tương đối | 1 | 1 | 4–6 | 3–5 |
Chọn nhanh theo điều kiện làm việc
Giữa cao su NBR và Viton, cùng EPDM và PTFE, bốn nhóm điều kiện làm việc thường đủ để chọn vật liệu gioăng:
- Dầu thủy lực, dầu khoáng, khí nén có dầu, nhiệt độ đến khoảng 100°C: NBR.
- Nhiên liệu, dầu nóng từ 100 đến 200°C, dung môi thơm: FKM.
- Nước, kiềm, ngoài trời, hơi áp thấp: EPDM.
- Axeton, amin, hóa chất mạnh, nhiệt độ trên 200°C: PTFE, hoặc FKM loại đặc biệt theo hướng dẫn của hãng.
Với O-ring làm việc nóng lâu dài, cần xem thêm độ biến dạng nén dư (compression set). Cao su có biến dạng nén dư lớn sẽ không hồi phục sau khi bị ép, nên mất lực làm kín và rò rỉ. Giữa cao su NBR và Viton, FKM giữ lực làm kín tốt hơn ở nhiệt độ cao. Khi lưu kho, tránh ánh nắng và nơi gần động cơ điện vì ozone làm nứt NBR.
Cao su NBR và Viton trong van
Gioăng nằm ở nhiều vị trí khác nhau, mỗi vị trí có yêu cầu riêng. Với van điện từ khí nén hoặc dầu, NBR là gioăng thông dụng; nhiên liệu nóng và hóa chất cần FKM; nước nóng và hơi cần EPDM hoặc PTFE. Chi tiết về vật liệu van điện từ gồm cả thân và gioăng.
- O-ring trục van bi: NBR cho dầu và khí nén, FKM cho nhiệt cao và dung môi; xem thêm gioăng van bi và seat PTFE, RPTFE.
- Gioăng nắp van, mặt bích: NBR cho dầu thủy lực, FKM cho nhiên liệu nóng.
- Seat van bướm: NBR cho đường ống dầu, EPDM cho nước và kiềm.
Với đường ống khí nén, kiểm tra dầu máy nén: khí nén có dầu khoáng dùng NBR, còn khí nén khô không dầu có thể dùng EPDM.
Khi nào dùng PTFE thay cao su
PTFE (Teflon™ của Chemours) chịu gần như mọi hóa chất, nhiệt độ đến khoảng 260°C và ma sát thấp, nên thay cao su NBR và Viton khi môi chất mạnh hoặc nóng. Bài về Teflon (PTFE) trình bày thêm tính chất của vật liệu này. PTFE không đàn hồi và chảy lạnh dưới tải, nên cần thiết kế seat có lò xo hoặc vòng đệm cao su phía sau để bù kín.
- Dùng PTFE khi: hóa chất mạnh (xeton, amin), nhiệt độ trên 200°C, cần ma sát thấp hoặc ít thôi nhiễm.
- Không dùng PTFE nguyên chất khi: cần làm kín tĩnh áp thấp với mặt bích kém phẳng; cao su vẫn bù kín tốt hơn.
Bảng chọn gioăng theo môi chất
Bảng dưới liệt kê mức tương thích ở 20°C của cao su NBR và Viton, EPDM, PTFE với 10 môi chất. Bảng đầy đủ cho kim loại, nhựa và cao su nằm ở bài độ bền hóa học vật liệu.
| Môi chất | EPDM | NBR | FKM | PTFE |
|---|---|---|---|---|
| Nước sạch | A | A | A | A |
| Nước nóng 90°C | A | C | C | A |
| Hơi bão hòa đến 150°C | B | D | D | B |
| Dầu khoáng, diesel | D | A | A | A |
| Xăng | D | B | A | A |
| HCl 10% | B | C | A | A |
| NaOH 20% | A | B | C | A |
| NaOCl đến 12% | B | D | A | A |
| Axeton | A | D | D | A |
| Amoniac | A | B | D | A |
Nhiệt độ cao hơn 20°C làm giảm cấp. Môi chất là hỗn hợp cần tra từng thành phần.
Xem thêm: các loại vòng đệm bằng cao su, PTFE và kim loại.
Viva cung cấp van và phụ kiện đường ống tại Số 20, Ngõ 102 Hoàng Đạo Thành, P. Khương Đình, TP. Hà Nội; giao hàng toàn quốc. Gửi tên môi chất, nhiệt độ và áp suất để được tư vấn chọn cao su NBR và Viton cho gioăng:
Địa chỉ: Số 20 ngõ 102 Hoàng Đạo Thành, P. Khương Đình, TP. Hà Nội
Phụ trách kinh doanh: Miss Hoa
Câu hỏi thường gặp
Viton có chịu được nước nóng không?
Loại FKM tiêu chuẩn kém với nước nóng và hơi nước vì bị thủy phân và trương nở dần. Với nước nóng và hơi nên dùng EPDM hoặc PTFE. Một số loại FKM đặc biệt chịu nước nóng tốt hơn, nên hỏi hãng. Giá trị tham khảo, đối chiếu catalogue của hãng.
NBR có dùng cho nước uống được không?
NBR dùng tốt cho nước lạnh nhưng thường không được chọn cho nước uống, vì hợp chất NBR có thể thôi nhiễm phụ gia vào nước. Nước uống thường dùng EPDM hoặc vật liệu khác có chứng nhận tiếp xúc nước uống do hãng sản xuất cung cấp cho từng lô.
Phân biệt gioăng NBR và Viton?
Màu sắc không đủ tin cậy: FKM thường nâu hoặc xanh nhưng cũng có thể đen như NBR. Nên dựa vào ký hiệu in trên gioăng, mã hàng và chứng chỉ vật liệu của hãng. FKM nặng hơn rõ rệt, khoảng 1,8–1,9 g/cm³ so với khoảng 1,0–1,3 g/cm³ của NBR (tham khảo).
