Что такое резиновая прокладка: назначение, виды, материалы и применение

Что такое прокладка и для чего она нужна?

Прокладка — это механическое уплотнение, размещаемое между двумя сопрягаемыми поверхностями (обычно фланцами, крышками или корпусами) для предотвращения утечки жидкостей, газов или загрязнений через соединение, когда поверхности скреплены болтами или зажимами. Прокладка заполняет микроскопические неровности, царапины и волнистость, которые существуют даже на обработанных металлических поверхностях, создавая непрерывный барьер, которого невозможно достичь при помощи жесткого контакта металла с металлом.

Функция прокладки в основном сжимающая: когда крепежные детали затягиваются, материал прокладки сжимается между двумя поверхностями. Это сжатие заставляет прокладку соответствовать топографии поверхности с обеих сторон, изолируя любые потенциальные пути утечки по периметру соединения. Прокладка должна сохранять герметичность в условиях эксплуатации соединения, включая внутреннее давление, температурные циклы, вибрацию и химическое воздействие, на протяжении всего срока службы узла.

Прокладки отличаются от уплотнительных колец и механических уплотнений по геометрии и применению, хотя все три являются уплотнительными устройствами. Прокладка — это плоский или фасонный листовой компонент, который герметизирует статическое (неподвижное) соединение — фланцы труб, крышки головки блока цилиндров, корпуса клапанов, крышки теплообменника и смотровые пластины. Уплотнительные кольца уплотняют канавку при радиальном или осевом сжатии. Механические уплотнения — это динамические устройства, герметизирующие вращающиеся валы. Однако в повседневном промышленном и механическом использовании «резиновое уплотнение» и «резиновая прокладка» часто используются как взаимозаменяемые, когда речь идет о плоских эластомерных уплотнительных компонентах.

Что такое Резиновая прокладка ?

Резиновая прокладка — это уплотнительный компонент, вырезанный, отформованный или экструдированный из эластомерного материала — натурального каучука или одного из широкого спектра синтетических резиновых смесей — для установки между двумя поверхностями соединения. Эластомерная природа резины — это именно то, что делает ее хорошо подходящей для прокладок: резина деформируется при сжатии без разрушения, восстанавливается при частичном снятии нагрузки и компенсирует незначительные смещения и неровности поверхности, которые жесткие прокладки не могут перекрыть без утечки.

Резиновые прокладки изготавливаются в плоском листовом виде (вырезанном или штампованном из листовой резины), в формованном виде (прессованием или литьем под определенный профиль) или в виде экструдированных профилей (для сплошного уплотнения в дверях, люках, ограждениях и окнах). Листовые резиновые прокладки — наиболее распространенный тип для фланцевых соединений труб и оборудования — доступны толщиной от 0,5 мм до 25 мм и в диапазоне степеней твердости (для прокладок типично значение по Шору А 40–80) в зависимости от сжимающей нагрузки и требований к уплотнению.

Назначение резиновой прокладки по сравнению с металлическими или неметаллическими альтернативами (ПТФЭ, сжатое волокно, графитовая спиральная намотка) заключается в первую очередь в стоимости, доступности и эффективности на соединениях с более низким давлением и низкой температурой. Резиновые прокладки являются правильным выбором для систем водоснабжения, отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, пищевой, пневматической и общей химической промышленности при давлениях и температурах до умеренных. Для работы с высокотемпературным паром, сверхвысоким давлением или сильно окисляющими химическими веществами рекомендуются нерезиновые прокладки.

Типы резиновых уплотнений и прокладок

Различные резиновые смеси предлагают различные комбинации термостойкости, химической совместимости, стойкости к остаточной деформации при сжатии и механической прочности. Выбор правильного типа резины для рабочей среды является наиболее важным решением при выборе прокладки: химически несовместимая резина будет разбухать, затвердевать, трескаться или растворяться в процессе эксплуатации, что приведет к выходу соединения из строя независимо от правильной установки.

Натуральный каучук (NR)

Натуральный каучук обладает превосходной прочностью на разрыв, высокой эластичностью и хорошей стойкостью к истиранию. Он хорошо работает в воде и в средах с разбавленной кислотой, но подвергается воздействию масел, топлива и озона на нефтяной основе. Диапазон температур составляет примерно от −50°C до 80°C. Прокладки из натурального каучука используются в водопроводах, пищевой промышленности и в пневмосистемах общего назначения, где отсутствует контакт с углеводородами.

Нитриловый каучук (NBR)

Нитриловый (акрилонитрил-бутадиеновый) каучук является стандартным выбором для работы с маслом и топливом. Содержание акрилонитрила (от 18% до 50% в зависимости от марки) определяет его устойчивость к набуханию углеводородов: более высокое содержание нитрила означает лучшую маслостойкость, но меньшую гибкость при низких температурах. Прокладки из NBR широко используются в гидравлических системах, автомобильных двигателях, оборудовании для обработки топлива и промышленном оборудовании везде, где присутствуют нефтяные жидкости. Диапазон температур обычно составляет от -40°C до 120°C.

ЭПДМ (этилен-пропилен-диеновый мономер)

EPDM обладает превосходной стойкостью к атмосферным воздействиям, озону и ультрафиолетовому излучению — лучшей из всех обычных эластомеров — в сочетании с отличными характеристиками при работе с горячей водой и паром при температуре примерно до 150°C. Это стандартный прокладочный материал для воздуховодов HVAC, систем очистки воды, кровельных мембран и наружных электрических шкафов. EPDM не совместим с нефтяными маслами и топливом, которые вызывают быстрое набухание. Это также предпочтительный материал прокладок для систем питьевого водоснабжения, поскольку он соответствует требованиям NSF/ANSI 61 по контакту с питьевой водой.

Неопрен (CR — хлоропреновый каучук)

Неопрен имеет сбалансированный профиль: умеренную маслостойкость, хорошую стойкость к атмосферным воздействиям и озону, огнестойкость и рабочий температурный диапазон от -40°C до 120°C. Он широко используется в холодильных системах (совместим со многими хладагентами), в морских применениях и в уплотнениях наружных корпусов, где требуется как погодная, так и умеренная химическая стойкость. Неопрен часто используется по умолчанию там, где ни масляная направленность NBR, ни водо-/погодная ориентация EPDM точно не соответствуют конкретному применению.

Силиконовая резина (VMQ)

Силиконовая резина имеет самый широкий диапазон рабочих температур среди всех эластомерных прокладочных материалов: от -60°C до 200°C, а некоторые специальные марки рассчитаны на температуру до 250°C. Он обладает превосходной стойкостью к остаточной деформации при сжатии (сохраняет силу уплотнения в течение долгого времени без остаточной деформации) и соответствует требованиям FDA для контакта с пищевыми продуктами большинства марок. Силикон не устойчив к нефтяным маслам или пару при температуре выше 120°C, а его прочность на разрыв ниже, чем у других типов резины, что делает его непригодным для механических применений с высокими нагрузками. Он является стандартом для оборудования пищевой промышленности, фармацевтического производства, медицинского оборудования, а также высокотемпературных уплотнений для духовок и бытовой техники.

Витон (ФКМ — Фторэластомер)

Фторэластомер (Viton — торговая марка DuPont; FKM — обозначение ISO) обеспечивает самую широкую химическую стойкость среди всех резиновых прокладочных материалов — устойчив к нефтяному топливу, маслам, гидравлическим жидкостям, многим кислотам и ароматическим углеводородам — в сочетании с диапазоном температур от –20°C до 200°C. FKM предназначен для требовательной химической обработки, авиационно-космических топливных систем и высокотемпературных двигателей, где другие каучуки не работают. Его стоимость значительно выше, чем у NBR или EPDM, поэтому он предназначен для применений, где требования по химической совместимости или температуре не могут быть соблюдены иным образом.

Для чего используются прокладки? Приложения в разных отраслях

Прокладки присутствуют практически в каждой механической системе, содержащей жидкость или газ под давлением. Их применение охватывает отрасли: от бытовой сантехники до аэрокосмической промышленности, где статические соединения должны быть надежно герметизированы с течением времени.

Сантехнические и водные системы

Резиновые прокладки находятся внутри кранов, соединителей шлангов, фланцевых соединений в водопроводах, фитингах водонагревателей и кранах наполнения унитазов. В этом сегменте доминируют EPDM и натуральный каучук благодаря их совместимости с водой и соответствию стандартам контакта с питьевой водой. Плоская резиновая шайба внутри фитинга садового шланга является одним из наиболее распространенных прокладок в повседневном использовании.

Автомобильная промышленность и машиностроение

Прокладки клапанной крышки двигателя, прокладки масляного поддона, прокладки корпуса термостата и прокладки поддона коробки передач представляют собой резиновые или резиново-композитные уплотнения, которые предотвращают утечки масла и охлаждающей жидкости в статических соединениях блока двигателя и вспомогательных компонентов. NBR является стандартным для прокладок, контактирующих с маслом; силикон и EPDM используются для соединений контура охлаждающей жидкости и мест с высокой температурой рядом с выхлопной системой. Неисправность прокладки — особенно прокладки головки блока цилиндров, которая представляет собой высокоэффективный композит, а не обычную резину — является одной из самых дорогостоящих механических неисправностей при обслуживании автомобилей, что подчеркивает важную функцию, которую выполняют эти компоненты.

Промышленные фланцы для труб

Фланцевые соединения труб на химических заводах, нефтеперерабатывающих заводах, водоочистных сооружениях и в перерабатывающей промышленности используют прокладки для герметизации стыков между секциями труб, клапанами, насосами и резервуарами. Резиновые листовые прокладки — обычно сплошные или кольцевые с выступающей поверхностью — являются стандартом для трубопроводов для воды, пара и химических веществ низкого давления. При более высоком давлении, повышенной температуре или работе с агрессивными химическими веществами резиновые прокладки заменяют спирально-навитые металлические прокладки или металлические прокладки кольцевого типа (RTJ).

Пищевое и фармацевтическое оборудование

Прокладки в пищевой и фармацевтической промышленности должны соответствовать требованиям FDA, NSF или EC 1935/2004 для материалов, контактирующих с пищевыми продуктами, а также выполнять свою герметизирующую функцию. Силикон и EPDM являются предпочтительными материалами — оба доступны в классах, соответствующих требованиям FDA, выдерживают циклы химической очистки CIP (очистка на месте) и не придают продуктам вкуса или запаха. Санитарные прокладки Tri-clamp — плоские кольцевые уплотнения, используемые в фитингах санитарно-гигиенических труб из нержавеющей стали — представляют собой стандартизированный форм-фактор, используемый на линиях производства продуктов питания, напитков, молочной продукции и фармацевтических препаратов.

Электрические корпуса и электроника

Резиновые прокладки герметизируют соединения дверей и крышек электрических шкафов, распределительных коробок и корпусов наружного оборудования для достижения степени защиты IP (защита от проникновения) от воды и пыли. Правильно установленная прокладка из пеноматериала EPDM или неопрена на двери корпуса со степенью защиты IP66 обеспечивает герметичность среды, защищающую электронику от проникновения воды, конденсата и загрязнения. Сжатие прокладки, непрерывность по углам и совместимость материалов с чистящими средствами — все это факторы, способствующие поддержанию номинальных характеристик IP на протяжении всего срока службы корпуса.

Что такое прокладки в брюках? (Водонепроницаемые уплотнители для одежды)

В водонепроницаемой технической одежде — лыжных штанах, сухих гидрокостюмах, парусных брюках и верхней одежде — «прокладками» называют латексные или неопреновые уплотнения в отверстиях на запястьях, лодыжках и шее, которые предотвращают попадание воды на стыке тела с одеждой. Этот термин чаще всего используется при дайвинге в сухих костюмах и гребле в бурной воде, где костюм должен оставаться полностью герметичным, чтобы пользователь оставался сухим при погружении в воду или в бурной воде.

Прокладки для запястий и шеи сухого костюма обычно изготавливаются из тонкой латексной резины, которая образует водонепроницаемое уплотнение на коже за счет эластичного сжатия. Латексные прокладки эффективны, но хрупки — они являются наиболее частым местом ухода за сухим гидрокостюмом, требующим периодической смазки тальком или силиконовым спреем и замены каждые 2–5 лет в зависимости от воздействия ультрафиолета и частоты использования. Неопреновые прокладки более долговечны и теплее, но обеспечивают менее полную гидроизоляцию, чем латексные, что делает их предпочтительными для более мягких условий. В лыжных и уличных брюках более простая внутренняя манжета на щиколотке, изготовленная из эластичной ткани или неопрена, служит той же цели — предотвращает попадание снега и воды в область стыка ботинок — и в некоторых описаниях продуктов ее в просторечии называют прокладкой.