Oceny kompatybilności współczesnych elastomerów ze smarami plastycznymi

• Autorzy: Sacha Dariusz , Skibińska Agnieszka

Identyfikatory

DOI

10.18668/NG.2023.05.06

Warianty tytułu

EN

Compatibility assessment of modern elastomers with grease

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W wielu zastosowaniach technicznych elastomery wykorzystywane są jako materiały uszczelniające lub przewody zasilające. Elementy te narażone są na działanie czynników agresywnych wpływających niszcząco na ich strukturę. Ze względu na swoją budowę elastomery ulegają niekorzystnym zmianom w miarę upływu czasu, wzrostu temperatury, oddziaływania światła ultrafioletowego, ozonu oraz różnych substancji organicznych. Jednym z wymagań stawianych środkom smarowym jest kompatybilność z materiałem elastomerowym. Obecnie rosną wymagania stawiane elastomerom. Jest to głównie związane z ochroną środowiska (eliminacja wszelkich wycieków) oraz z przedłużeniem okresu bezawaryjnego działania urządzeń. Warunki pracy uszczelnień są jednak coraz trudniejsze, zwłaszcza ze względu na wprowadzenie do stosowania olejów syntetycznych oraz podwyższenie temperatury pracy. Zmiany te powodują konieczność wprowadzenia rygorystycznych badań elastomerów, w tym badań ich kompatybilności z cieczami. Z elementów układów smarowania / węzłów tarcia najmniej trwałe są uszczelnienia. Elastomery, z których są one wykonane, w niesprzyjających warunkach w stosunkowo krótkim czasie mogą ulec zestarzeniu, zmieniając radykalnie swoje własności fizyczne. Zaczynają one wyraźnie pęcznieć, zmienia się ich twardość i wytrzymałość. Niebezpieczeństwo rozszczelnienia układu w przypadku braku kompatybilności środków smarowych z uszczelnieniami może generować znaczne straty finansowe. Z uwagi na to, że badania eksploatacyjne i stanowiskowe są długotrwałe i bardzo kosztowne, a do tego mało obiektywne, do badań kompatybilności stosuje się testy laboratoryjne. Wykorzystuje się próbki danego wyrobu elastomerowego i poddaje się je oddziaływaniu badanego środka smarowego przez określony czas w określonej temperaturze, stosując znormalizowane metody badawcze. W artykule opisano współoddziaływanie zachodzące pomiędzy elastomerami a smarami plastycznymi. Na podstawie przeglądu literaturowego oraz obserwacji poczynionych w trakcie badań określono dopuszczalne zmiany właściwości fizycznych i mechanicznych, które pozwalają ocenić odporność elastomerów na oddziaływanie smarów plastycznych.

EN

In many technical applications, elastomers are used as sealing materials or supply hose. These elements are exposed to aggressive factors that have a devastating effect on their structure. Due to their construction, elastomers deteriorate over time and with temperature increase, exposure to ultraviolet light, ozone and various organic substances. One of the requirements for lubricants is compatibility with the elastomeric material. Currently, the requirements for elastomers are becoming stricter, which is mainly related to environmental protection (elimination of all leaks) and extending the period of failure-free operation of devices. However, the working conditions of the seals are becoming more and more difficult, especially due to the introduction of synthetic oils and the increase in the working temperature. These changes make it necessary to introduce rigorous testing of elastomers, including compatibility with liquids. Seals are the least durable of the elements of lubrication systems / friction nodes. The elastomers they are made of can age in a relatively short time under adverse conditions, radically changing their physical properties. They begin to swell visibly, their hardness and strength change. The risk of unsealing the system in the event of incompatibility of lubricants with seals can generate significant financial losses. Because operational and bench tests are longterm and very expensive, and moreover not very objective, laboratory tests are used to check compatibility. Samples of a given elastomeric product are used and exposed to the test lubricant for a specified time at a specified temperature using standardised test methods. The article describes the interaction between elastomers and grease. Based on a literature review and observations made during the tests, preliminary acceptable limits for changes in physical and mechanical properties were defined to assess the resistance of elastomers to the impact of grease.

Słowa kluczowe

PL

elastomery; kompatybilność; smar

EN

elastomers; compatibility; grease

• Wydawca: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Nafta-Gaz
• Rocznik: 2023
• Tom: R. 79, nr 5
• Strony: 349--359
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz.

Twórcy

autor

Sacha Dariusz

• Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy

autor

Skibińska Agnieszka

• Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy

Bibliografia

• Bae J., Chung K.H., 2017. Accelerated wear testing of polyurethane hydraulic seal. Polymer Testing, 63: 110–117. DOI: 10.1016/j.polymertesting.2017.08.014.
• Balasooriya W., Schrittesser B., Pinter G., Schwarz T., 2018. Induced material degradation of elastomers in harsh environments. Polymer Testing, 69: 107–115. DOI: 10.1016/j.polymertesting.2018.05.016.
• Farfan-Cabrera L.I., Pascual-Francisco J.B., Gallardo-Hernandez E.A., Susarrey-Huerta O., 2018. Application of digital image correlation technique to evaluate creep degradation of sealing elastomers due to exposure to fluids. Polymer Testing, 65: 134–141. DOI: 10.1016/j.polymertesting.2017.11.017.
• Feyzullahoğlu E., 2015. Abrasive wear, thermal and viscoelastic behaviors of rubber seal materials used in different working conditions. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part J: Journal of Engineering Tribology, 229(1): 64–73. DOI: 10.1177/1350650114541750.
• Han R., Wu Y., Quan X., Niu K., 2019. Effects of crosslinking densities on mechanical properties of nitrile rubber composites in thermal oxidative aging environment. Journal of Applied Polymer Science, 137(36): 1–10. DOI: 10.1002/app.49076.
• Hawkins W.L., 1984. Polymer Degradation and Stabilization. Springer-Verlag Berlin, Heidelberg.
• Lee S.H., Yoo S.S., Kim D.E., Kang B.S., Kim H.E., 2012. Accelerated wear test of FKM elastomer for life prediction of seals. Polymer Testing, 31(8): 993–1000. DOI: 10.1016/j.polymertesting.2012.07.017.
• Liu X., Zhao J., Yang R., Iervolino R., Barbera S., 2017. Thermal aging of hydrogenated nitrile rubber – loss of additives and its influence on elasticity maintenance. Polimery, 62(7–8): 588–598. DOI: 10.14314/polimery.2017.588.
• Lou W., Zhang W., Liu X., Dai W., Xu D., 2017. Degradation of hydrogenated nitrile rubber (HNBR) O-rings exposed to simulated servo system conditions. Polymer Degradation and Stability, 144: 464–472. DOI: 10.1016/j.polymdegradstab.2017.09.009.
• Lou W., Zhang W., Wang H., Jin T., Liu X., Dai W., 2018. Synergistic Effects of Multiple Environmental Factors on Degradation of Hydrogenated Nitrile Rubber Seals. Polymer, 10(8): 897. DOI: 10.3390/polym10080897.
• Mahankar P.S., Dhoble A.S., 2021. Review of hydraulic seal failures due to effect of medium to high temperature. Engineering Failure Analysis, 127: 105552. DOI: 10.1016/j.engfailanal.2021.105552.
• McKeen L.W., 2014. The Effect of Long Term Thermal Exposure on Plastics and Elastomers. William Andrew Publishing. DOI: 10.1016/B978-0-323-22108-5.00011-4.
• Parker O-Ring Handbook, 2021. Parker Hannifin Corporation, Cleveland, OH. <https://www.parker.com/Literature/O-Ring%20Division%20Literature/ORD%205700.pdf> (dostęp: 11.01.2023).
• Patel H., Salehi S., Teodoriu C., Ahmed R., 2019. Performance evaluation and parametric study of elastomer seal in conventional hanger assembly. Journal of Petroleum Science and Engineering, 175: 246–254. DOI: 10.1016/j.petrol.2018.12.051.
• Plastechopedia. <https://www.plastech.pl> (dostęp: 18.05.2021).
• Sacha D., 2015. Kompatybilność cieczy eksploatacyjnych stosowanych w pojazdach mechanicznych z uszczelnieniami elastomerowymi. Nafta-Gaz, 71(1): 33–40.
• Salehi S., Ezeakacha C.P., Kwatia G., Ahmed R., Teodoriu C., 2019. Performance verification of elastomer materials in corrosive gas and liquid conditions. Polymer Testing, 75: 48–63. DOI: 10.1016/j.polymertesting.2019.01.015.
• Skibińska A., 2020. Wielofunkcyjne smary krzemionkowe. Nafta-Gaz, 76(4): 279–284. DOI: 10.18668/NG.2020.04.07.
• Akty prawne i dokumenty normatywne
• ASTM D 1418-22 Standard Practice for Rubber and Rubber Latices – Nomenclature.
• ASTM D 471-16 (2021) Standard test method for rubber property – effect of liquids.
• ISO 48-2:2018 Rubber, vulcanized or thermoplastic – Determination of hardness – Part 2: Hardness between 10 IRHD and 100 IRHD.
• PN-ISO 1629:2017-06 Kauczuki i lateksy – Nazewnictwo.
• PN-ISO 37:2007 + PN-ISO 37:2008AC1 Guma i kauczuk termoplastyczny – Oznaczanie właściwości wytrzymałościowych przy rozciąganiu.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).