คำถามที่วิศวกรควรตั้งคำถามกับตัวเองก่อนที่จะใช้ FFKM สำหรับงานซีลที่อาจเป็นอันตรายในกรณีที่เกิดการรั่วไหลก็คือ FFKM จำเป็นต้องใช้ในกรณีนี้จริงหรือ?

กระบวนการผลิตซีลนั้นมีหลายขั้นตอน อาจต้องสัมผัสกับตัวทำละลายร้อนในบางช่วง การทำความสะอาดด้วยไอน้ำ และการทำให้เย็นลงอีกครั้งระหว่างรอบการผลิต หากเป็นเช่นนั้น วัสดุที่ใช้ทำซีลจะเป็นปัจจัยสำคัญ เพราะเป็นตัวกำหนดว่าฟังก์ชันการปิดผนึกจะยังคงใช้งานได้ดีหรือไม่หลังจากสัมผัสกับสภาวะต่างๆ

แหวนซีล FFKM จะถูกพิจารณาใช้ก็ต่อเมื่ออีลาสโตเมอร์ทั่วไปไม่สามารถทนต่อสารเคมีหรือความร้อนได้อย่างเพียงพอ FFKM ผสานความยืดหยุ่นของซีลเข้ากับโครงสร้างโพลีเมอร์ที่มีฟลูออรีนสูง FFKM พิสูจน์แล้วว่าเป็นโซลูชันการซีลที่ประหยัดที่สุดในงานที่ต้องการการป้องกันการรั่วซึมสูง

FFKM จัดอยู่ในกลุ่มของอีลาสโตเมอร์ที่มีราคาสูงมาก ดังนั้นจึงไม่ควรนำเกรดต่างๆ ของ FFKM มาใช้ทดแทนกันได้ การกำหนดคุณสมบัติอย่างรอบคอบจะต้องพิจารณาสองคำถามนี้: FFKM จำเป็นจริงหรือไม่ ในเมื่อสามารถใช้ FKM หรืออีลาสโตเมอร์ชนิดอื่นที่เหมาะสมได้? ถ้าจำเป็น แล้วสารประกอบ FFKM ชนิดใดที่เหมาะสมกับสภาพแวดล้อมที่กำหนด?

อะไรทำให้ FFKM แตกต่างจาก FKM

เพอร์ฟลูออโรอีลาสโตเมอร์ภายใต้การจำแนกประเภทที่ใช้ในมาตรฐาน ASTM D1418 หมายความว่า FFKM ถูกนำมาใช้ ดังนั้น FFKM จึงเป็นชื่อเรียก ไม่ใช่ชื่อสารประกอบโดยตรง ขึ้นอยู่กับการผสมผสานของสารตัวเติม สารเชื่อมโยง และสูตรการผลิต คุณสามารถปรับเปลี่ยนคุณสมบัติต่างๆ ได้ เช่น การเสียรูปถาวร ประสิทธิภาพที่อุณหภูมิสูง ความยืดหยุ่นที่อุณหภูมิต่ำ ระดับความบริสุทธิ์ และความทนทานต่อสารเคมีเฉพาะ

การเติมฟลูออรีนในระดับที่พบใน FFKM ทำให้วัสดุนี้มีความทนทานต่อสารเคมีที่จำเป็นแม้กับของเหลวที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสูงที่สุด พาร์เกอร์กล่าวว่า FFKM มีคุณสมบัติทางเคมีเทียบได้กับ PTFE และมีความยืดหยุ่นเช่นเดียวกับ FKM แม้ว่าอีลาสโตเมอร์จะสามารถเสียรูป เสื่อมสภาพตามอายุ ฯลฯ ได้ แต่ก็ต้องบีบอัดในลักษณะที่ควบคุมได้

ข้อเท็จจริงของการเลือกใช้โซลูชันการซีล FFKM คือเมื่อมีสภาวะทางเคมี/อุณหภูมิที่อาจก่อให้เกิดปัญหาในการซีล เช่น การบวม การแข็งตัว การเสียรูปถาวร หรือการสูญเสียคุณสมบัติที่ไม่สามารถยอมรับได้ในวัสดุราคาถูกกว่า หรือเมื่อการซีลอาจมีกระบวนการที่สะอาดกว่าหรือมีเวลาหยุดทำงานที่ยาวนานกว่า ซึ่งเป็นการพิสูจน์ความเหมาะสมในการเปลี่ยนซีลที่มีมูลค่าต่ำกว่าด้วยซีลที่มีมูลค่าสูงกว่า

การให้คะแนนอุณหภูมิจำเป็นต้องมีบริบท

ค่าอุณหภูมิสูงสุดแบบลอยตัวจะแตกต่างกันไปตามเกรด

คู่มือโอริงของ Parker ในยุโรปให้ค่าขีดจำกัดสูงสุดโดยประมาณที่ 310°C สำหรับตระกูล FFKM ในขณะที่ผู้ผลิตโอริงรายอื่นๆ ระบุค่าขีดจำกัดสูงสุดที่แตกต่างกันมาก

เพื่อให้แน่ใจ ตัวเลขเหล่านี้ต้องตรวจสอบกับสูตรการผลิตของวัสดุนั้นๆ เนื่องจากไม่ใช่กฎทั่วไป

ซีลที่สัมผัสกับอุณหภูมิที่สูงจัดจะมีพฤติกรรมแตกต่างกันภายใต้ผลกระทบของทั้งความร้อนและเวลา การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิอย่างรวดเร็วในระยะเวลาสั้นๆ นั้นแตกต่างอย่างสิ้นเชิงกับการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิอย่างต่อเนื่อง ที่อุณหภูมิสูงขึ้นนี้ การเสียรูปถาวร การเสื่อมสภาพทางเคมี และการสูญเสียคุณสมบัติทางกายภาพสามารถเกิดขึ้นได้ และอาจแย่ลงอย่างรวดเร็ว

แม้ว่าจะเริ่มรั่วซึมแล้ว ความสมบูรณ์ของซีลอาจยังคงอยู่ เนื่องจากแรงสัมผัสลดลงอย่างมาก

อย่างไรก็ตาม เราไม่สามารถมองข้ามอุณหภูมิต่ำได้ วัสดุ FFKM ที่มีฟลูออรีนบางชนิดเปราะและ/หรือไม่มีความยืดหยุ่นที่อุณหภูมิต่ำมากจนไม่สามารถใช้งานได้เลยกับข้อต่อเย็น โดยปกติแล้วช่วงความต้านทานต่อความเย็นของวัสดุฟลูออโรอีลาสโตเมอร์ที่พิมพ์ออกมาจะแคบกว่าประสิทธิภาพในอุณหภูมิต่ำของวัสดุคุณภาพสูงที่ผู้ใช้คาดหวังไว้ บางทีเงื่อนไขสำคัญในที่นี้อาจอยู่ที่การเริ่มต้นใช้งานหลังจากปิดระบบในอุณหภูมิต่ำ

ความทนทานต่อสารเคมีขึ้นอยู่กับเกรดของวัสดุ

เพื่อให้มั่นใจถึงอายุการใช้งานที่ยาวนานและความน่าเชื่อถือ ควรเลือกโอริงที่ทนต่อสารเคมีโดยคำนึงถึงของเหลวที่ใช้งานโดยเฉพาะ แทนที่จะใช้เพียงป้ายกำกับกว้างๆ เช่น กรด/ด่าง ตัวทำละลาย/สารเจือจาง หรือสารทำความสะอาด/สารฆ่าเชื้อ เป็นต้น

ระดับความเข้มข้น/ความแรง ปริมาณของเหลว/ความชื้น อุณหภูมิ ความดัน และสิ่งเจือปนอื่นๆ ล้วนสามารถเปลี่ยนแปลงลักษณะของการสัมผัสสารเคมีได้ ความต้านทานต่อสารเคมีสามารถประเมินได้จากแผนภูมิความเข้ากันได้ แต่แผนภูมิดังกล่าวไม่สามารถจำลองทุกการผสมผสานและสถานการณ์ที่เป็นไปได้ทั้งหมดที่ของเหลวอาจมีอยู่ได้

เหล็กดองเป็นหนึ่งในวัสดุและสารเคมีหลายชนิดที่ต้องพิจารณาอย่างรอบคอบถึงความทนทานของวัสดุต่อผลกระทบในรูปแบบต่างๆ ในบางกรณี วัสดุได้รับการดัดแปลงให้เหมาะสมกับสถานการณ์ดังกล่าว ในขณะที่ในบางกรณี วัสดุไม่ได้ถูกเลือกใช้ในสารละลายดอง ของเหลวที่มีฟลูออรีน เช่นเดียวกับเอมีนหรือเอสเทอร์บางชนิด อาจเป็นปัญหาสำหรับอีลาสโตเมอร์บางชนิดที่สัมผัสด้วย อีลาสโตเมอร์ที่มีฟลูออรีนไม่ใช่ชื่อที่รับประกันได้ว่าวัสดุนั้นจะเหมาะสม จำเป็นต้องหาเกรดที่ถูกต้อง

การเปรียบเทียบในวงกว้างพิสูจน์ให้เห็นว่าเหตุใดการเลือกสารประกอบจึงมีความสำคัญ

บริษัทแห่งหนึ่งได้ทำการเปรียบเทียบและเผยแพร่ผลการทดสอบการแช่ในกระบวนการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์ต่างๆ โดยใช้โอริง AS568 K214 ที่ทำจากฟลูออโรอีลาสโตเมอร์ หลังจากแช่ในสารละลายโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ 30% ที่อุณหภูมิ 80°C เป็นเวลา 168 ชั่วโมง พบว่าปริมาตรของวัสดุเพิ่มขึ้น 66.9% และวัสดุเปราะเกินไป ทำให้ไม่สามารถวัดคุณสมบัติบางอย่างได้

ภายใต้สภาวะเดียวกัน วัสดุฟลูออโรอีลาสโตเมอร์ที่มีหมู่เพอร์ฟลูออโร (FFKM) ที่ทดสอบสองชนิดแสดงให้เห็นการเปลี่ยนแปลงปริมาตรประมาณ 0.3% และลดลงเล็กน้อยถึง -0.5% ผลลัพธ์เหล่านี้ดูเหมือนจะสนับสนุนการใช้ FFKM เป็นวัสดุที่เหมาะสมสำหรับสภาพแวดล้อมทางเคมีดังกล่าว แต่ผลลัพธ์เหล่านี้ไม่ได้กำหนดอายุการใช้งานในทุกการออกแบบซีล แรงดัน หรือรอบการทำงาน

เอกสารฉบับเดียวกันได้กล่าวถึงความแตกต่างอย่างมากระหว่างสูตร FFKM ที่ความเข้มข้นของกรดไฮโดรฟลูออริก 49% ที่อุณหภูมิ 80°C สูตรหนึ่งมีการเปลี่ยนแปลงปริมาตร 1.6% ในขณะที่อีกสูตรหนึ่งมีการเปลี่ยนแปลง 13.1% กรณีหลังที่ FFKM มีความเสถียรทางเคมีน้อยกว่านั้นเป็นหลักฐานที่แสดงให้เห็นว่าวัสดุจากตระกูลเดียวกันมีการตอบสนองที่แตกต่างกัน

ประเด็นสำคัญคือเพื่อแสดงให้เห็นว่าโอริงที่ทนต่อสารเคมีจะต้องได้รับการเลือกโดยพิจารณาจากข้อมูลของสารประกอบแต่ละชนิด ตัวเลขที่ DuPont รายงานเป็นผลการทดสอบจากห้องปฏิบัติการที่ผู้ผลิตรายงาน ไม่ใช่ผลการทดสอบจากลูกค้าของ Yida ดังนั้นจึงต้องเปรียบเทียบเงื่อนไขการทดสอบกับแอปพลิเคชันที่เสนออย่างระมัดระวัง

การออกแบบร่องยังคงรักษาการปิดผนึกไว้ได้

แม้แต่ยางที่มีความทนทานสูงเป็นพิเศษก็ไร้ประโยชน์หากร่องไม่ถูกต้อง ควรบีบอัดโอริงให้น้อยที่สุดเพื่อให้สัมผัสกันได้โดยไม่ก่อให้เกิดความเครียดที่ไม่จำเป็น ร่องต้องมีช่องว่างเพียงพอเพื่อไม่ให้การขยายตัวของโอริงที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิถูกขัดขวาง และเพื่อรองรับการเปลี่ยนแปลงปริมาตรที่เกิดจากของเหลว ควรตรวจสอบการสะสมของค่าความคลาดเคลื่อนที่แต่ละด้านของขนาด

ความเรียบของพื้นผิวมีผลต่อระดับแรงเสียดทานและเส้นทางการรั่วไหล พื้นผิวที่หยาบจะทำให้ซีลสึกหรอเร็วขึ้น ในขณะที่หากร่องรอยจากการกลึงไม่เหมาะสมกับทิศทางการไหล ชั้นซีลอาจสึกหรอเร็วขึ้น ขอบติดตั้งที่คม รู และเกลียว ควรได้รับการปกป้องด้วยตัวนำหรือปลอกประกอบ

การใช้งานแบบไดนามิกจำเป็นต้องมีการประเมินแยกต่างหาก การเคลื่อนที่แบบไปกลับหรือการหมุนทำให้เกิดความร้อน แรงเสียดทาน และการสึกหรอ ซึ่งการจุ่มแบบคงที่นั้นไม่สามารถวัดได้ ควรทดสอบส่วนประกอบ สารหล่อลื่น สภาพพื้นผิว ความเร็ว และแรงดันร่วมกันก่อน จึงจะสามารถระบุอายุการใช้งานได้อย่างมั่นใจ

มาตรฐานเหล่านี้พิสูจน์อะไรได้บ้าง และพิสูจน์อะไรไม่ได้บ้าง

มาตรฐาน ASTM D1418 กำหนดคำย่อของยางและรวมถึง FFKM ไว้ในระบบการตั้งชื่อ โดยระบุความหมายของชื่อตระกูลยางให้วิศวกรทราบ แต่ไม่ได้กำหนดระดับประสิทธิภาพ ช่วงทางเคมี หรืออุณหภูมิใช้งานของ FFKM ที่เป็นมาตรฐานเดียวกัน

มาตรฐาน ASTM D471 กำหนดวิธีการควบคุมสำหรับการวัดผลกระทบของของเหลวต่อยาง ASTM ระบุว่าวิธีการนี้ให้ข้อมูลเชิงเปรียบเทียบและอาจไม่สัมพันธ์โดยตรงกับประสิทธิภาพการใช้งานจริงของชิ้นส่วน เนื่องจากสภาพการใช้งานมีความแตกต่างกันอย่างมาก ข้อจำกัดนี้ควรปรากฏให้เห็นในรายงานการทดสอบทุกฉบับ

มาตรฐาน ASTM D395 วัดความสามารถของยางในการคงคุณสมบัติความยืดหยุ่นหลังจากการบีบอัดเป็นเวลานาน และส่วนใหญ่ใช้ได้กับสภาวะความเค้นคงที่ ผลการทดสอบการเสียรูปจากการบีบอัดที่ดีช่วยในการคัดกรองวัสดุ แต่ไม่ได้พิสูจน์ประสิทธิภาพการรั่วซึมในร่องเฉพาะใดๆ

มาตรฐาน ISO 3601-3 กำหนดและจำแนกประเภทของความไม่สมบูรณ์ของพื้นผิวสำหรับโอริงมาตรฐาน และกำหนดขีดจำกัดการยอมรับ ช่วยควบคุมคุณภาพการขึ้นรูป แต่ไม่ได้กำหนดความเข้ากันได้ทางเคมี ความสามารถในการทนต่ออุณหภูมิ หรืออายุการใช้งานของระบบซีลที่ประกอบแล้ว

ลำดับขั้นตอนการอนุมัติเชิงปฏิบัติ

เริ่มต้นด้วยการบันทึกข้อมูลการใช้งาน ระบุของเหลวที่ใช้ในกระบวนการทั้งหมด ความเข้มข้น และส่วนผสมที่เป็นไปได้ทั้งหมด รวมถึงสารหล่อลื่น สารทำความสะอาด และสารตกค้าง บันทึกอุณหภูมิต่ำสุด อุณหภูมิต่อเนื่อง และอุณหภูมิสูงสุด ความดัน ระดับสุญญากาศ การเคลื่อนที่ เวลาในการทำงาน และช่วงเวลาการบำรุงรักษาที่คาดไว้

ขั้นตอนต่อไปคือการคัดกรองสารประกอบที่เหมาะสมโดยใช้ข้อมูลจากผู้จำหน่ายและการทดสอบการแช่แบบเฉพาะเจาะจง ใช้ของเหลวจริงในกรณีที่ความปลอดภัยและการควบคุมเอื้ออำนวย วัดการเปลี่ยนแปลงของคุณสมบัติที่ส่งผลต่อการออกแบบ และตกลงเกี่ยวกับขีดจำกัดการยอมรับก่อนทำการทดสอบ แทนที่จะตัดสินผลลัพธ์หลังจากนั้น

ตรวจสอบขนาดและสภาพพื้นผิวของชิ้นส่วนที่ขึ้นรูปเทียบกับแบบร่าง ประกอบชิ้นส่วนโดยใช้วิธีการผลิตและอุปกรณ์ยึดที่เหมาะสม ตรวจสอบให้แน่ใจว่าโอริงไม่บิดเบี้ยว ถูกตัด หรือถูกบีบ และสารหล่อลื่นและเครื่องมือติดตั้งตรงกับกระบวนการที่กำหนดไว้

จากนั้นทดสอบชุดประกอบที่ปิดผนึกแล้วโดยใช้รอบการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ ความดัน และสารเคมีที่เป็นตัวแทน วัดการรั่วไหลหรือฟังก์ชันอื่น ๆ ที่กำหนดไว้ในระหว่างขั้นตอนที่ต้องการความทนทานสูง หลังจากทดสอบแล้ว ให้ตรวจสอบการเสียรูปถาวร การแต cracking การอัดรีด การยึดติด คราบสะสม และการกัดเซาะพื้นผิว

ควรตรวจสอบซีลทนอุณหภูมิสูงอีกครั้งหลังจากมีการเปลี่ยนแปลงใดๆ ในส่วนประกอบ ผู้ผลิต กระบวนการอบ การอบหลังการขึ้นรูป เครื่องมือ หรือขนาดที่สำคัญ การเปลี่ยนแปลงที่ดูเล็กน้อยในบันทึกการจัดซื้ออาจส่งผลต่อพฤติกรรมการอัด ความสะอาด หรือการตอบสนองทางเคมีได้

เมื่อต้นทุนวัสดุที่สูงขึ้นอาจสมเหตุสมผล

FFKM อาจมีความเหมาะสมเมื่อการชำรุดของซีลอาจปนเปื้อนผลิตภัณฑ์ที่มีค่า สร้างความกังวลด้านความปลอดภัย หยุดกระบวนการผลิตต่อเนื่อง หรือต้องเข้าถึงอุปกรณ์ที่ยากลำบวก ในกรณีเหล่านั้น ควรเปรียบเทียบราคาซื้อกับค่าแรงในการบำรุงรักษา การสูญเสียผลผลิต และผลกระทบจากการชำรุดของซีล

อาจเป็นเรื่องยากที่จะหาเหตุผลมาสนับสนุนได้ ในกรณีที่สภาพการใช้งานอยู่ในระดับปานกลาง การเปลี่ยนชิ้นส่วนทำได้ง่าย และ FKM ที่ได้รับการพิสูจน์แล้วนั้นตรงตามระยะเวลาที่กำหนด การตรวจสอบการใช้งานควรระบุว่าปัจจัยใดที่ทำให้ตัวเลือกที่มีต้นทุนต่ำกว่าไม่เหมาะสม หากไม่มีเหตุผลดังกล่าว วัสดุคุณภาพสูงจะกลายเป็นเพียงข้อสันนิษฐานมากกว่าการเลือกทางวิศวกรรม

ซีล FFKM แบบสั่งทำพิเศษอาจเหมาะสมเมื่อโอริงมาตรฐานไม่สามารถให้รูปทรง การจัดเรียงร่อง หรือการรวมเข้าด้วยกันตามที่ต้องการได้ การออกแบบตามสั่งยังเพิ่มความจำเป็นในการตรวจสอบขนาด การควบคุมเครื่องมือ และการทดสอบชิ้นส่วนสำเร็จรูป เนื่องจากข้อมูลในแคตตาล็อกอาจอิงตามชิ้นงานมาตรฐาน

ทำงานร่วมกับยิดา

บริษัท ต้าเหลียน ยี่ต้า พรีซิชั่น ยาง โปรดักส์ จำกัด สนับสนุนการผลิตชิ้นส่วนยางที่มีความแม่นยำสูงตามความต้องการของลูกค้า รวมถึงซีล FFKM แบบกำหนดเองสำหรับงานที่ต้องการความแม่นยำสูง เราตรวจสอบแบบร่าง สภาพการใช้งาน และข้อกำหนดการตรวจสอบ เพื่อให้การหารือเกี่ยวกับวัสดุมีความสอดคล้องกับชิ้นส่วนจริง

การเลือกใช้วัสดุ FFKM ควรจบลงด้วยสารประกอบที่ได้รับการอนุมัติและแผนการตรวจสอบที่จัดทำเป็นเอกสาร ชื่อผู้จำหน่าย ตัวย่อของพอลิเมอร์ หรือตัวเลขอุณหภูมิสูงสุดใดๆ ก็ไม่สามารถทดแทนงานนั้นได้ ผลลัพธ์ที่ดีที่สุดมาจากการจับคู่เกรด รูปทรง และเงื่อนไขการทดสอบให้ตรงกับตำแหน่งการปิดผนึกที่กำหนดไว้อย่างชัดเจน

เมื่อรายละเอียดเหล่านั้นได้รับการยืนยันแล้ว โอริง FFKM สามารถเป็นตัวเลือกที่มีคุณค่าสำหรับสภาพแวดล้อมที่เกินขีดความสามารถของอีลาสโตเมอร์ทั่วไป การตัดสินใจจะมีความหนักแน่นที่สุดเมื่อพิจารณาจากหลักฐานเฉพาะของวัสดุและประสิทธิภาพของชิ้นส่วนสำเร็จรูป มากกว่าชื่อเสียงของกลุ่มวัสดุนั้น ๆ