Rubber pakkingen speel een cruciale rol bij het afdichten van de interfaces tussen onderdelen. Hun primaire doel is om lekkage te voorkomen, waardoor luchtdichte of waterdichte afdichtingen tussen twee oppervlakken worden verzekerd. Deze flexibele componenten worden gewoonlijk gemaakt van elastomeren zoals: neopreen, EPDM (ethyleen-propyleen-dieen-monomeer), siliconen of nitril. Elk materiaal biedt unieke eigenschappen.
Dit artikel zal rubber pakkingen bespreken, hun doel, types, eigenschappen en toepassingen.
Wat is een rubberpakking?
Een rubberpakking is een mechanisch afdichtingsmiddel dat is ontworpen om de opening tussen twee contactvlakken op te vullen. Het creëert een drukdichte en veerkrachtige afdichting om lekkage van vloeistoffen of gassen te voorkomen. Hoewel “rubberpakking” een gangbare term is, wordt de term vaak toegepast op andere elastomeerpolymeren evenals op echt rubber. Materialen worden gekozen op basis van hun flexibiliteit, samendrukbaarheid en weerstand tegen specifieke omgevingsomstandigheden. Rubber pakkingen worden in een breed scala aan vormen gemaakt, zoals: plaat, ring en op maat gemaakte vormen.
Is een rubberpakking hetzelfde als een siliconenpakking?
Nee, niet in alle gevallen. Rubber pakkingen worden vervaardigd in een breed scala aan materialen om aan verschillende toepassingen te voldoen. Siliconenrubbers bieden bijzonder gunstige eigenschappen voor sommige veeleisende industriële en consumentenomgevingen. Dus een siliconenpakking IS een rubberpakking, maar NIET ALLE rubber pakkingen zijn gemaakt van siliconenrubbers.
Wat is het doel van een rubberpakking?
Pakkingen bieden veerkrachtige en elastische compressieafdichtingen tussen stijve onderdelen. Onder compressie oefenen ze gelijke elastomeerdruk uit op beide contactvlakken. Rubber pakkingen weerstaan de toepassing van differentiële druk over de afgedichte verbinding, waardoor ze fungeren als barrières tegen lekkage. Alle soorten materialen worden geblokkeerd: gassen, vloeistoffen, oliën, agressieve en milde chemicaliën, poeders, slurry's en alle gradaties daartussen.
Daarnaast kunnen pakkingen dienen als mechanische/slijtagebeschermingselementen door de relatieve beweging van twee onderdelen te absorberen terwijl ze direct contact en slijtage voorkomen. Ze bieden een dempende en zelfcentrerende kracht in toepassingen waar directe transmissie van mechanische belasting via een onderdeelverbinding ongewenst is.
Waarom zijn rubber pakkingen nodig?
Onderdelen worden via rubber pakkingen verbonden om verschillende redenen:
Ze creëren een barrière die lekkage van vloeistoffen, gassen of andere stoffen voorkomt, waardoor een veilige en strakke afdichting wordt gehandhaafd.
Ze voorkomen infiltratie door verontreinigingen zoals: stof, vuil, vloeistoffen of vreemde deeltjes. Dit is vooral belangrijk in gevoelige omgevingen, zoals elektronische behuizingen of ruimtevaartsystemen.
De inherente flexibiliteit van rubber stelt pakkingen in staat trillingen en schokken te absorberen, waardoor de impact op mechanische componenten wordt verminderd.
Afhankelijk van het gebruikte materiaal kunnen rubber pakkingen een breed temperatuurbereik weerstaan en chemicaliën, oliën en oplosmiddelen resistent zijn.
De samendrukbaarheid van rubber stelt pakkingen in staat zich aan onregelmatige of oneffen oppervlakken aan te passen, waardoor een strakke afdichting wordt verzekerd, zelfs bij uitdagende geometrieën.
In bepaalde toepassingen kunnen rubber pakkingen bijdragen aan geluidsreductie door trillingen te dempen en de overdracht van geluid te voorkomen.
Hoe worden rubber pakkingen gebruikt in de productie?
Rubber pakkingen worden meestal gebruikt als afdichtingen in toepassingen met matige druk en beperkte temperatuur, waar hun eenvoud en oppervlakteruwheid/uitlijningsacceptatie leiden tot betrouwbaarheid onder onvolmaakte omstandigheden.
Elk productiebedrijf dat vloeistoffen, gassen of poeders moet afdichten tegen schadelijke stroming bij een koppeling, kan rubberen pakkingen gebruiken. Rubber pakkingen worden gebruikt in verbindingen en flensafdichtingen, transportbanden, warmtewisselaars en tankranden en deksels.
Wat zijn de verschillende soorten rubberen pakkingsmaterialen?
Verschillende rubbermaterialen worden gebruikt voor de productie van pakkingen. Sommige van de meer voorkomende types worden hieronder opgesomd:
Neopreen (Chloropreen): Uitstekende weerbestendigheid, goede oliebestendigheid en matige temperatuurbestendigheid. Geschikt voor buitenpakkingen, automobielafdichtingen en maritieme toepassingen.
EPDM (Ethyleen-Propyleen-Dieen-Monomeer): Superieure weerbestendigheid, uitstekende ozonbestendigheid en goede chemische bestendigheid. Geschikt voor buitenafdichtingen, HVAC-systemen en automobielweerstrips.
Nitril (NBR): Goede olie- en brandstofbestendigheid, flexibiliteit en duurzaamheid. Geschikt voor oliedichtingen, brandstofsysteempakkingen en hydraulische afdichtingen.
Silicone: Breed temperatuurbereik (-60 °C tot 230 °C), uitstekende flexibiliteit en elektrische isolatie. Geschikt voor toepassingen bij hoge temperaturen, elektrische behuizingen en voedselveilige pakkingen.
Viton® (Fluorelastomeer): Uitstekende chemische bestendigheid, hoge temperatuurstabiliteit en weerstand tegen oliën en brandstoffen. Geschikt voor lucht- en ruimtevaartafdichtingen, chemische verwerking en brandstofsystemen in de automobielindustrie.
Natuurrubber: Hoge elasticiteit, veerkracht en scheurweerstand. Geschikt voor algemene doeleinden pakkingen en trillingsdempingsmontages.
Butyl: Uitstekende gas- en vochtwering en goede chemische bestendigheid. Geschikt voor afdichtingen voor vacuümsystemen en farmaceutische toepassingen.
SBR (Styreen-Butadieen-Rubber): Goede slijtvastheid, lage kosten en matige weerbestendigheid. Geschikt voor algemene doeleinden pakkingen en transportbanden.
Polyurethaan: Hoge slijtvastheid, uitstekende draagkracht en flexibiliteit. Geschikt voor afdichtingen in hydraulische systemen en toepassingen met hoge slijtage.
Hypalon® (Chlorosulfonated Polyethyleen): Uitstekende weer- en chemische bestendigheid en goede hittebestendigheid. Geschikt voor dakbedekkingsmaterialen en chemische verwerking.
EPDM/Neopreen Mengsel: Combineert de weerbestendigheid van EPDM met de oliebestendigheid van neopreen. Geschikt voor buitenpakkingen die oliebestendigheid vereisen.
Nitril/PVC Mengsel: Combineert de oliebestendigheid van nitril met de flexibiliteit van PVC. Geschikt voor pakkingen voor olie- en flexibele afdichtingen.
Wat maakt rubberen pakkingen uniek in vergelijking met andere soorten pakkingen?
Er zijn belangrijke voordelen aan rubberen pakkingen die alternatieve materialen niet kunnen bieden. Rubbers kunnen worden geformuleerd voor hoge duurzaamheid en uitstekende prestaties in zowel zelfsmerende als vloeistofgesmeerde toepassingen. De diversiteit aan materiaalmogelijkheden stelt rubberen pakkingen in staat om goed te presteren onder bijzonder uitdagende milieufactoren, waaronder: blootstelling aan hitte, kou, chemicaliën en zelfs straling. Siliconenrubber biedt bijvoorbeeld uitzonderlijke hittebestendigheid, waardoor het ideaal is voor veeleisende toepassingen. Het blijft ook flexibel bij zeer lage temperaturen.
De inherente flexibiliteit en dempende eigenschappen van rubber maken pakkingen belangrijk in dynamische machines. Rubber pakkingen kunnen worden gevormd om bijna onbeperkte geometrieën en eisen te vervullen, met een reeks hardheden van 20 Shore A tot 90+ Shore A. Sommige rubbers vertonen uitstekende elektrische isolatie-eigenschappen, waardoor ze geschikt zijn voor onderdelen die elektrische ladingen moeten isoleren.
Voor meer informatie, zie onze volledige gids over andere soorten pakkingen.
Wat zijn de eigenschappen van rubberen pakkingen?
Rubberen pakkingen bezitten verschillende belangrijke eigenschappen die ze geschikt maken voor afdichtingsapplicaties in diverse industrieën. Tabel 1 hieronder schetst de eigenschappen van gangbare rubbermaterialen die in pakkingen worden gebruikt:
Neopreen Nitril (NBR) EPDM Siliconen Viton (FKM) Buna-N (Nitril) Polyurethaan Butyl
Elasticiteit ✅✅ ✅✅ ✅✅ ✅✅ ✅✅ ✅✅ ✅✅ ✅✅
Flexibiliteit ✅✅ ✅✅ ✅✅ ✅✅ ✅✅ ✅✅ ✅✅ ✅✅
Duurzaamheid ✅✅ ✅✅ ✅✅ ✅ ✅✅✅ ✅✅ ✅✅✅ ✅✅✅
Isoleren ✅✅ ✅ ✅✅ ✅✅✅ ✅✅ ✅ ❌ ❌
Thermische Bestendigheid ✅ ✅ ✅✅ ✅✅✅ ✅✅✅ ✅ ✅✅ ✅✅
Chemische Bestendigheid ✅✅ ✅✅ ✅✅ ✅ ✅✅✅ ✅✅ ✅ ✅✅✅
Weerbestendigheid ✅✅ ✅✅ ✅✅✅ ✅✅✅ ✅✅✅ ✅✅ ✅✅ ✅✅
Compleet Set ✅ ✅ ✅ ❌ ❌ ✅ ❌ ❌
Treksterkte ✅✅ ✅✅ ✅ ✅ ✅✅ ✅✅ ✅✅✅ ✅✅
Koude Flex ✅ ✅ ✅✅ ✅✅✅ ✅✅ ✅ ✅✅ ✅✅
Tabel 1: Eigenschappen van gangbare rubbermaterialen
Sleutel: ✅✅✅ = uitstekend
✅✅ = goed
✅ = matig
❌ = slecht
Waaruit bestaan rubberen pakkingen?
Rubberen pakkingen worden vervaardigd uit een breed scala aan thermoset-, gevulkaniseerde en thermoplastische elastomeren. Elk type rubber heeft unieke eigenschappen en kenmerken. De twee breedste categorieën zijn:
Synthetisch Rubber: Gemaakt door polymerisatie van synthetische monomeren, kunnen deze materialen worden aangepast aan specifieke toepassingen. Enkele voorbeelden zijn: nitril rubber (NBR), butadieen rubber (BR), styreen-butadiene rubber (SBR), ethyleen-propyleen-dieen monomeer (EPDM), polyurethaan rubber (PU), siliconen rubber en styreen-butadiene rubber (SBR).
Natuurrubber (NR): Afgeleid van het latex van rubberbomen (Hevea brasiliensis), staat natuurrubber bekend om zijn hoge elasticiteit, veerkracht bij samendrukking en scheursterkte.
Is een rubberen pakking waterdicht?
Ja, rubberen pakkingen worden veel gebruikt in waterige industriële processen en watervoorzieningssystemen, omdat ze waterdicht zijn. Ze kunnen universeel waterdruk afdichten wanneer de juiste geometrie en geschikte compressie worden toegepast.
Wat is de standaarddikte van een rubberen pakking?
Er is geen standaarddikte voor pakkingen in het algemeen, inclusief die gemaakt van rubber. Verschillende factoren beïnvloeden de dikte. Een pakking heeft enige compressiekracht nodig om differentiale druk over de afgesloten opening, aansluiting of overgang te weerstaan. Als deze compressiekracht de capaciteit van het materiaal overschrijdt, zal dit interne scheuring en mechanisch falen veroorzaken. Dit effect kan worden tegengegaan door de pakking dikker te maken, zodat deze meer compressielast kan verdelen en lokale spanningsniveaus kan verminderen.
Hoe reageren rubberen pakkingen op verschillende temperaturen?
Veel thermoplastische pakkingsmaterialen zijn sterk beperkt door temperatuur en zullen afbreken en verzachten bij zelfs matig verhoogde temperaturen. De meeste synthetische thermohardende rubbers kunnen echter hogere temperaturen weerstaan, omdat hun kruisverbonden structuren niet dezelfde verzachting ondergaan als thermoplasten. Sommige synthetische elastomeren, zoals siliconenrubber en thermohardende fluorelastomeren, blijven functioneren bij temperaturen boven de 300 °C.
Evenzo hebben rubbers verschillende prestaties bij lage temperaturen. Thermoplastische rubbers worden over het algemeen stijver bij lage temperaturen, dus koude prestaties moeten zorgvuldig worden gekozen. Thermoplasten zijn zelden geschikt voor vriesomstandigheden. Thermohardende rubbers variëren aanzienlijk in prestaties bij lage temperaturen, waarbij siliconen en fluorelastomeren de beste operationele temperatuurbereiken bieden.
Wat zijn de industriële toepassingen van rubberen pakkingen?
Een uitgebreide lijst van industriële toepassingen voor rubberen pakkingen zou een boek kunnen vullen, dus hier worden enkele voorbeelden gegeven ter begeleiding:
Olievelden: Pakkingen verbinden flensverbindingen om strakke afdichtingen te creëren tussen pijpsecties, kleppen en andere apparatuur. Deze pakkingen voorkomen lekkages van koolwaterstoffen en andere vloeistoffen. Rubber pakkingen die in pijptoepassingen worden gebruikt, zijn ontworpen om hoge drukken, temperatuurschommelingen en milieufactoren zoals sneeuw en zonlicht te weerstaan.
Hydraulische systemen: Rubber pakkingen worden gebruikt om de interfaces tussen de hydraulische cilinderbuis en zuiger, evenals tussen de zuiger en cilinderkoppen, af te dichten. Deze pakkingen behouden de hydraulische vloeistofdruk om de bewegingen van het systeem nauwkeurig te houden.
Hydraulische slangassemblages worden gebruikt om hydraulische vloeistofdruk tussen componenten te transporteren, zoals pompen, cilinders en kleppen. Rubber pakkingen creëren afdichtingen tussen slangassemblages en hydraulische systeemonderdelen. Deze pakkingen voorkomen vloeistoflekkage bij slangverbindingen, zorgen voor betrouwbare vloeistofoverdracht en behouden de hydraulische systeemdruk en prestaties.
Straalmotoren: Rubber afdichtingen worden op meerdere plaatsen in straalmotoren gebruikt, waaronder: in verbrandingskamers, turbine-secties, lagercompartimenten en accessoires. Ze vervullen verschillende functies, zoals: het voorkomen van lucht-, brandstof- en uitlaatgaslekkages, het behouden van smeermiddelen, het uitsluiten van verontreinigingen en het handhaven van de juiste speling tussen roterende onderdelen.
In verbrandingskamers creëren rubberen pakkingen afdichtingen tussen brandstofsprayers, liners en behuizingen, waardoor het verbrandingsproces wordt ingesloten en hete gaslekkages worden voorkomen. Dit behoren tot de toepassingen met de hoogste temperaturen voor rubberen pakkingen.
Hoe een rubberen pakking te installeren
Rubberen pakkingen bestaan in verschillende vormen en de installatieprocedures hangen sterk af van de geometrie van de pakking zelf, de plaatsing in de apparatuur en de gebruikte materialen. Enkele veelvoorkomende voorbeelden worden hieronder besproken:
Vlakke pakking: Dit type pakking met lage precisie werkt onder relatief lage spanning. Axiaal samengeperste rubberringen in pijpverbindingen komen overal voor. In deze gevallen wordt de pakking meestal binnenin een schroefdraad vrouwelijke aansluiting geplaatst, waarin deze qua maat wordt beperkt (bijvoorbeeld uitpuiling beperkt tot de buitenrand). De vrouwelijke draad wordt vervolgens op de mannelijke tegenhanger geschroefd om de verbinding te maken en de pakking wordt samengedrukt op de contactvlakken. Dit type pakking wordt toegepast in pijpsystemen van alle schaalgroottes, van wateraansluitingen voor wasmachines tot olie- en gasleidingen, maar de basisprincipes blijven hetzelfde.
O-ring in een asgroef: Een O-ring wordt in een bewerkte groef geplaatst om een ringvormige afdichting te bieden. Om deze te plaatsen, moet de ring over de as (en eventuele extra kenmerken op die as) worden uitgerekt en vervolgens langs de as worden geschoven totdat deze in de groef zit. Het is gebruikelijk om wat smeermiddel aan te brengen om deze installatie mogelijk te maken (zolang het smeermiddel de afdichting niet in gevaar brengt). Na installatie in de asgroef zal de O-ring meestal in een cilindrische uitsparing zitten terwijl de as wordt geïnstalleerd, ondergaat de juiste compressie om een afdichting te creëren. Het aangebrachte smeermiddel tijdens de eerste installatie dient om schade door longitudinale schuifkrachten aan de buitenkant van de afdichting te voorkomen terwijl deze wordt geplaatst.
V-vormige oliedichting: Oliedichtingen voor roterende assen nemen vaak een open V-vorm aan. De ring met buitendiameter is stijf en de open zijde van de V-vorm wijst naar de zijde met hogere druk. Hierdoor kan de toegepaste journaldruk de V openen en de afdichtingsdruk verhogen. Dergelijke afdichtingen worden meestal met perspassingen in een vrouwelijke opening geplaatst en vervolgens gesmeerd om de as door de open afdichting te laten passeren. Grote zorg is vereist om beschadigingen aan de rand die contact maken met de as te voorkomen en om beschadiging van de afdichting en de operationele levensduur te voorkomen.
Wanneer een rubberen pakking gebruiken
Rubberen pakkingen worden gebruikt wanneer flexibele afdichtingen nodig zijn. Bijvoorbeeld, ze worden veel gebruikt in loodgieterssystemen om waterdichte afdichtingen te creëren tussen pijpen, fittingen, kleppen en armaturen. Dergelijke pakkingen worden uitgebreid toegepast in industriële machines en apparatuur om verbindingen af te dichten, vloeistof- of gaslekkages te voorkomen en demping en isolatie tegen trillingen te bieden.
Heeft een rubberen pakking een afdichtmiddel nodig?
Het hangt af van de exacte aard van de toepassing en het type rubberen pakking. In de meeste gevallen zijn rubberen pakkingen ontworpen om effectieve afdichtingen te bieden zonder aanvullende afdichtmiddelen. Er zijn echter situaties waarin afdichtmiddelen kunnen worden gebruikt. Bijvoorbeeld, als je extra zekerheid wilt over de prestaties van de afdichting, kan een extra afdichtingsmiddel helpen. Als de contactvlakken ongelijk of onvolkomenheden bevatten die de afdichting kunnen compromitteren, kan het aanbrengen van een afdichtmiddel samen met de rubberen pakking helpen om gaten op te vullen.
Wat is de levensduur van rubberen pakkingen?
Het hangt af. De operationele levensduur van pakkingen wordt beïnvloed door factoren zoals: agressieve media, temperatuur en beweging-gerelateerde slijtage. Eenvoudige vlakafdichtingen die worden samengedrukt in waterleidingverbindingen kunnen decennia meegaan.
Auto's en andere machines hebben vaak asolieafdichtingen nodig die een harde rubberen afdichtingsvlak op een gepolijste, geharde stalen as laten lopen. Dit is het geval bij motorcrankshaftafdichtingen, die drukgevoede, olie-gesmeerde lagers vereisen. Deze afdichtingen gaan gewoonlijk de hele levensduur van het voertuig mee en zijn nog steeds te gebruiken nadat de motor als schroot wordt beschouwd.
Wat zijn de tekenen van rubberen pakking falen?
Het falen van rubberen pakkingen kan zich op verschillende manieren manifesteren, afhankelijk van de toepassing en de omgevingsomstandigheden. Een van de meest duidelijke tekenen van falen is lekkage. Dit kan in de vorm van vloeistof, gas of lucht die uit het afgedichte gebied lekt, of het kan alleen zichtbaar zijn door drukverlies. De eerste tekenen hiervan zijn waarschijnlijk zichtbare lekkages. In toepassingen met hoge druk kan de pakking uitpuilen of uit de afdichtingszone extruderen, wat aangeeft dat deze de druk niet aankan en geen effectieve afdichting meer kan bieden. Evenzeer mogelijk is de chemische degradatie van het materiaal van de pakking, wat resulteert in zwelling en uitpuilen. Na verloop van tijd kunnen rubberen pakkingen plat worden of kruipen onder druk, waardoor de afdichting verslechtert en mogelijk lekt.
Rubberen pakkingen falen vaak wanneer ze worden blootgesteld aan extreme temperaturen buiten hun werkingsbereik. Dit kan leiden tot: verharden, verzachten, barsten of andere vormen van achteruitgang. Overmatige vibratie of beweging die niet in de specificaties is meegenomen, kan ervoor zorgen dat de pakking voortijdig verslijt of losraakt van de afdichtingspositie.
Moeten rubberen pakkingen worden vervangen?
Ja, rubberen pakkingen worden vaak vervangen als onderdeel van reparaties of preventief onderhoud. In veel apparaten worden pakkingen simpelweg als serviceonderdelen beschouwd. In een autogearbox bijvoorbeeld, worden verschillende pakkingen systematisch vervangen tijdens regulier onderhoud. In andere, minder veeleisende toepassingen, kan het vervangen van pakkingen een onnodige voorzorgsmaatregel zijn omdat hun servicelevensduur zeer hoog is.
Wat zijn de voordelen van rubberen pakkingen?
Rubberen pakkingen vervullen verschillende functies. Hun waarde hangt af van de specificaties van het systeem, maar de meest voorkomende voordelen zijn:
Flexibiliteit
Samendrukbaarheid
Elasticiteit
Chemische bestendigheid
Temperatuurbestendigheid
Weerstand tegen weersinvloeden
Slijtvaste weerstand
Scheurvastheid
Elektrische isolatie
Trillingsdemping
Afdichtingsprestaties
Materiaalcompatibiliteiten
Wat zijn de nadelen van rubberen pakkingen?
Hoewel rubberen pakkingen een onvermijdelijke noodzaak zijn in veel toepassingen, moeten hun beperkingen worden overwogen:
XTJ is een toonaangevende OEM-fabrikant die zich inzet voor het bieden van one-stop productieoplossingen van Rubberen pakkingsonderdelen van prototype tot productie. We zijn trots op het zijn van een ISO 9001 gecertificeerd systeem voor kwaliteitsmanagement en we zijn vastbesloten om waarde te creëren in elke klantrelatie. Dat doen we door samenwerking, innovatie, procesverbeteringen en uitzonderlijk vakmanschap.
