DUPONT 产 品
Kalrez? 全氟橡胶产品
优质产品源于杜邦陶氏弹性体公司
使用Kalrez?产品时，密封设计应考虑的问题
Kalrez全氟产品主要应用在流体密封环境。
为了取得最为优化的密封性能，非常有必要关注密封设计要素，特别是那些与Kalrez机械性能相关的参数。在很多时候,Kalrez能代替其他弹性体制造的密封元件，而不需要更改标准密封设计以及密封的安装方法。
弹性体的密封性能主要表现在材料在密封环境中的稳定性能，弹性体的机械性能和密封安装时的机械设计。Kalrez是一种特别稳定的材料，它能够应用在绝大多数化学腐蚀的环境中，耐温能力达到260－316 °C(500－600°F)。以下部分将讨论当应用Kalrez时需考虑的密封设计因素。
一般沟槽设计
标准材质Kalrez o形圈是按照AS-568A（ｏ形圈航天使用规格标准）所规定的尺寸和公差而生产的。因此，静态和动态密封的沟槽尺寸应该按照上述ｏ形圈所采用的制造标准而设计，当然，公制尺寸的ｏ形圈应包含在内。Kalrez密封的热膨胀因素也必须被考虑在内，特别是在更高温度时。沟槽宽度应允许使用档圈。无论是静密封还是动密封，沟槽表面处理应至少达到３２μin。如果密封的是气体，则表面处理至少要达到１６μin。
有很多因素都会影响密封设计，并且这些因素对弹性体密封元件的成功应用都起关键性的作用。一般来说，弹性体密封元件在机械密封系统中是最薄弱的。因此如果密封设计不能充分处理好材料的局限性，那么通常第一个失效的密封单元就是弹性体。有３个特征是最受关注的，分别是热膨胀、挤出和压缩变形率。
采用Kalrez 沟槽设计
O形圈的压缩变形
使用Kalrez的经验表明，安装后有１２－１８％的压缩变形被推荐使用，因为可以最大化的延长密封寿命。过大的压缩变形可能导致ｏ形圈破裂、挤出，特别是如果ｏ形圈被置于高温环境中时。（此时，热膨胀是主要考虑的设计因素）
当温度低于０°C（３２°F），对于ｏ形圈来说，应该使用用特别的压缩变形，安装后１５－２１％被建议应用在低温环境中。然而，如果ｏ形圈处于循环温度环境中（从低温到高温>149°C/300°F）时，这么高的压缩变形也许意味着潜在的问题；一个适当的工程平衡必须要被达到。
O形圈的拉伸
对于正常密封和延长密封寿命而言，安装拉伸１－３％一般被推荐，最大可到５％。太小的拉伸安装，ｏ形圈安装后可能不是很稳定。太大的拉伸安装，ｏ形圈可能会断裂或为此会承受比较高的内部应力（Gow-Joule 效应）而过早失效。
热膨胀
在温度范围为25－250°C (77－482°F)Kalrez的线热膨胀系数是3.2X1
0-4/°C(1.7X10-4/°F)。转换为体积热膨胀，Kalrez大体上比氟橡胶要大７５％。当应用在高温环境中时，这个特别的膨胀因素必须要考虑，否则，结果是密封过早的失效。
当设计一款密封时，通常，标准的沟槽设计被作为起始点。在很多时候，沟槽空间或许对Kalrez是充分的。然而，如果在高温工况时，沟槽体积不能满足ｏ形圈的膨胀，此时，将会使ｏ形圈或从沟槽间隙挤出或沿分模线裂开（如果不能挤出）。在这两种情况中，很有必有提高沟槽体积来适应ｏ形圈热膨胀效应。
下表大体说明了当密封圈被从室温加热后，线热膨胀和体积热膨胀之间的关系。
Operating Temperature Expansion%
°C F Linear Volumetric
25 77 0.0 0.0
38 100 0.4 1.3
93 200 2.2 6.7
149 300 4.0 12.4
204 400 5.7 18.2
260 500 7.5 24.3
316 600 9.3 30.6
O形圈的安装
润滑
弹性体密封安装过程中使用润滑油脂能减小磨损和卡咬。一般来说，薄薄的润滑膜对于安装ｏ形圈是需要的。因为Kalrez?被用在恶劣工况中，所以润滑油应能抵抗住由于高温碳化而造成的对润滑油本身的破坏。在很多场合，被密封的介质被充当润滑油润滑密封。氟化油，例如Krytox?或粉末状石墨也可以作为润滑油使用。即使对于被润滑的密封件，安装过程也要注意减少对ｏ形圈的损伤。
拉伸
大多数Kalrez的延伸断裂范围从120－170％。Kalrez的物理性能和其化合物对比表中都有其延伸率的数据。当安装ｏ形圈时，必须注意这个因素，从而防止超过该延伸率而导致ｏ形圈断裂。一般而言，在安装时，ｏ形圈的拉伸应限制在断裂延伸率的５０％。对于很难安装的状况，ｏ形圈应置入热水软化，正确的安装方法能够避免损伤密封本身。
其他设计要素
挤出
对ｏ形圈的挤出起作用的是密封工作温度，在工作温度的弹性体的机械性能，沟槽间隙和操作压力。因为弹性体元件是密封系统中最为薄弱的环节，所以由于ｏ形圈挤出引起的失效表明在密封设计时没有充分考虑到弹性体的机械性能。
在压力的作用下，弹性体密封会变形并且倾向于从任何密封间隙挤出。有时候，挤出会帮助保持密封效果。然而，如果挤出过多，密封将失效。温度、压力和沟槽间隙的升高或加大都将引起更加严重的挤出。
在很多场合，由Kalrez全氟材料制作的密封元件被用在很高温度因为这是唯一在高温环境中性能稳定的弹性体。在高温时Kalrez会软化而且削弱了其部分机械性能。这种机械性能的降低会加速ｏ形圈的挤出。表一说明
了几种Kalrez材质随着温度的升高硬度下降的情况。因此ｏ形圈的挤出更容易发生在高温环境而不是低温环境。
甚至在中等压力（<1000psi）和温度（149°C[300°F]），垫圈是一种选择来减小施加在弹性体上的压力从而延长密封的寿命。因为ｏ形圈在负载时将变形且趋向于沟槽的形状，所以在高压时，ｏ形圈往往被挤压在沟槽角落里。为了减轻这种压力，通常建议对沟槽边缘进行处理。如果压力超过材料的承受能力，ｏ形圈将发生破裂。如果这种情况发生，建议使用档圈，并将档圈安装在密封受压下风向一面。档圈的材质应该与密封环境向适应，沟槽尺寸也应相应调整到适合档圈和ｏ形圈放置。
为了防止挤出，建议如下：
提高沟槽表明洁净度，根据经济的机械加工工艺（比较典型的是0.002-0.005in）.
如果沟槽间隙洁净度不够，可使用挡圈，材料用Teflon?氟化树酯，填充２５％的玻璃或其他合适的材料。特别注意，沟槽宽度和沟槽空间要调整到适合放置垫圈。沟槽边角应该处理，减小损伤ｏ形圈的几率和由此带给ｏ形圈的高压。
压缩变形率
Kalrez的压缩变形率会影响密封件经宽泛的温度变化后的回复能力。当Kalrez长时间处于高温状况时，假定它是处于一个平衡位置并且会起到长效密封的作用，当温度减小时，密封会‘记住’自己的位置。相对于刚开始安装的位置，弹性体的体积会减小，从而导致泄漏。这种情况或许发生在室温，除非有类似机械弹簧一样的回复力使密封保持住原形。
泄漏会发生在更低温度吗，在任何流体压力施压前，通过升温，弹性体密封应该被允许回复原形。这将允许密封体提供一个需要的密封力。
相对于其他弹性体，Kalrez的压缩变形率的值有时候比较高。然而，经验表明高压缩变形率是由外力释放所引起的，而不是由于热或化学侵蚀。密封性能测试验证了这一点。
有一种测试非常有用作为密封性能测试方法‘压力释放在压缩后’。这个测试通常称之为‘LUCAS TEST’.简单点说，这个测试测量密封力的数值，而这个力被用于保持密封。典型的，数值以密封还省下多少％的密封力来表示。表二比较了全氟ｏ形圈和氟化ｏ形圈在２０４°C热空气老化后的密封力。表二说明了Kalrez随着时间的变化表现的特别稳定，而氟化橡胶则快速丧失了自己的密封能力。
表二 全氟化和氟化密封力回复测试
（２０４°C[４００°F]空气）
特殊应用
高真空应用
一般来说，提高弹性体截面的压缩常常会减少气体的穿透率。一些相关理论包括：
气体一定会经过延长的路径穿越弹性体
留给气体穿越弹性体表明的面积降
低了
弹性体被‘加厚’消除了表面背离
真空油脂的使用表明会减少气体穿透率。这种现象仅仅对低压缩ｏ形圈有用，举例来说，初始的压缩变形小于３０％。
提高压缩量的ｏ形圈密封系统置于高温环境时，对Kalrez部件来说有负面影响。由于热膨胀，过大的压缩或许导致过大的压力施加于ｏ形圈，引起ｏ形圈破裂和密封的失效。
标准适用于大多数场合的压缩量建议为１２－１８％。提高压缩量到２０－２５％适用于某些真空应用场合。
kalrez 化工行业规格：
１， ｋａｌｒｅｚ１０５０ＬＦ硬度（shore A）80,耐热标准：２６０度，为最适合胺基化合物的材料，耐一般化学品、耐热性也很优异。
２，ｋａｌｒｅｚ２０３５硬度（shore A）80,耐热标准：220度,适合２００度以下的热水、水蒸气及胺基化合物的环境。对于有氧化乙烯、氧化丙烯的环状构造化学品是最适合的材料。
３，ｋａｌｒｅｚ３０１８硬度（shore A）90,耐热标准：300度，硬度最高的材质。对于苯乙烯单体、丁二烯等化学品是最适合的材质。
４，ｋａｌｒｅｚ６３７５硬度（shore A）75,耐热标准：275度,适合最多种类化学品的材质，ｋａｌｒｅｚ中耐热水及蒸汽最佳。
５，ｋａｌｒｅｚ４０７９硬度（shore A）75,耐热标准：300度,具有优异的耐化学性，其中包括强酸，有机酸，在高温使用时，拥有最优秀的压缩变形特性。
６，ｋａｌｒｅｚ７０７５硬度（shore A）75,耐热标准：327度,在４０７９的基础上开发，压缩变形更小，密封能力更强，也适合更多类的化学品，可以在３２７度的高温中使用。
DUPONT产品
二、VITON? 氟弹性体
VITON? 氟弹性体是于1957年为满足航空工业对高性能密封用弹性体的需求而推出的。自从那时以来，VITON? 氟弹性体的应用很快扩展到许多其他工业部门，特别是汽车、液压传动和化学工业。经过三十多年现场实际使用的考验，VITON? 氟弹性体已经以在非常热的强腐蚀环境中具有卓越的使用性能而闻名。
产 品 特 性
?232°C (450°F) 下3,000小时
?260°C (500°F) 下1,000小时
?287°C (550°F) 下240小时
?315°C (600°F) 下48小时
VITON?在耐高温，同时保持良好物理机械性能方面优于大多数其他弹性体。耐油和耐化
学药品性也相对不受温度升高的影响。当暴露于高达204°C (400°F) 的试验室空气老化箱中
老化时，或间断的暴露于高达 260°C (500°F) 的试验环境中时，VITON胶料仍无限地保持
有效弹性。连续使用极限一般如下所示：
VITON?在耐化学，承受三百多种流体的降解，耐流体性能不亚于任何一种商品橡胶优异的耐油、 燃料、润滑剂和大多数矿物酸的性能
。
?对于广泛的物质，其中包括氧化汽车燃料，透过率极低。
?耐许多种对其他橡胶起溶剂作用的脂肪烃和芳香烃。
?极好的高温下压缩永久变形值。
?优异的耐大气氧化、耐日光和耐候性能。优异的抗霉和抗霉菌性能。
?在低压、低频用途中良好的电性能。低可燃性；比其他任何烃橡胶都耐燃。
不同弹性体材料耐热耐油性能比较示意图
Viton(氟橡胶)的高速发展，主要是他具有最好的综合性能，包括它具有较好的力学强度、热稳定性好，耐介质性能特别优异，而且加工生产工艺方便、成本较低，因此，它在氟弹性体中占有绝对优势的地位。已广泛用于航天、航空、交通、石油、机械、冶金、化工等工业部门，并在各个领域取得较好的经济效益和社会效益。
氟橡胶用于高温下的密封中，压缩变形是它的关键性能。Viton(氟橡胶)所以得到极其广泛的应用，是与它的压缩变形的改进分不开的。美国杜邦公司从60～７0年代致力于提高viton(氟橡胶)压缩变形的抗耐性，并取得显著的效果。
经过多年的改进，杜邦研究出来的低压缩变形氟橡胶，在200℃×336h压缩变形为19%。200℃×1000h时为37％，这样的数据，目前，其他竞争者很难达到。