Вакуумная резина: выбор материала уплотнителя для вакуумных систем

Вакуумная система теряет герметичность не через металл фланца — через прокладку. Обычная техпластина по ГОСТ 7338-90 в разреженной среде начинает газовыделение: летучие молекулы эластомера уходят в откачиваемый объём, давление растёт, система выходит из режима. Для диапазона грубого и среднего вакуума задачу решает специализированная вакуумная резина по ТУ 38.105116-81. Для высокого и сверхвысокого вакуума нужны другие материалы — этот выбор разобран ниже.

Что отличает вакуумную резину от обычной техпластины

Стандартная резина по ГОСТ 7338-90 содержит пластификаторы и технологические добавки с высоким давлением паров. В вакуумной среде эти компоненты испаряются, давление в системе поднимается, и насос работает «вхолостую». Вакуумная резина по ТУ 38.105116-81 не содержит таких добавок. Её состав подбирают так, чтобы минимизировать газовыделение при остаточном давлении до 10⁻² Па.

Второе принципиальное отличие — остаточная деформация при сжатии. Прокладка из обычной резины ГОСТ 7338-90 при 30-процентном сжатии даёт остаточную деформацию до 80 %, то есть после снятия нагрузки почти не восстанавливается. У вакуумной резины ТУ 38.105116-81 этот показатель — не более 40 %. Прокладка держит герметичность даже после нескольких циклов разборки-сборки фланца (ТУ 38.105116-81).

Сравнение ключевых показателей

Марки вакуумной резины и их рабочие среды

ТУ 38.105116-81 включает два основных типа пластин, различающихся по базовому каучуку и допустимым рабочим средам. Путаница при заказе здесь дорого обходится: если поставить чёрную марку 9024 вместо белой 51-2062 в кислотную среду — прокладка набухнет и выйдет из строя.

>Марка 9024 (чёрная). Основа — бутадиен-нитрильный каучук (NBR). Стойка к нефтепродуктам, маслам, топливу, органическим соединениям. Рабочая температура: −20…+90 °С. Применяют в вакуумных системах с парами масла или топлива: паровые эжекторные насосы, вакуумные печи с масляным охлаждением, промышленные вакуумные прессы (ТУ 38.105116-81).

>Марка 51-2062 (белая/серая). Основа — синтетический каучук (как правило, этиленпропиленовый EPDM или бутилкаучук IIR). Стойка к кислотам и щелочам. Рабочая температура: +7…+70 °С (кратковременно до +95 °С). Контакт с нефтепродуктами и пищевыми средами недопустим. Работает с водой, воздухом, водяным паром низкого давления (ТУ 38.105116-81).

Обе марки выпускают в виде листов и рулонов толщиной от 1 до 10 мм. Ширина листа — до 1300 мм (ТУ 38.105116-81). Форм-фактор «шнур» для вакуумных систем изготавливают на заказ — уточняйте у инженеров АО «УРТ».

Глубина вакуума и выбор материала уплотнения

Вакуумная резина ТУ 38.105116-81 перекрывает диапазон грубого и среднего вакуума. За его пределами резина не справляется: газопроницаемость эластомеров слишком высока, а газовыделение с поверхности не поддаётся устранению без прогрева. Здесь начинается зона металлических и фторполимерных уплотнений.

Силиконовые уплотнения (VMQ) занимают особое место: они работают от −60 до +250 °С и подходят для соединений, где нет агрессивных растворителей. В вакуумных системах с остаточным давлением до 10⁻² Па силиконовые уплотнения применяют при экстремальных температурах, где обычная вакуумная резина деградирует.

Правила монтажа вакуумных прокладок

Вакуумное уплотнение работает в условиях перепада давления — атмосфера снаружи, разрежение внутри. Малейший зазор или неравномерный прижим создаёт натекание, которое насос не компенсирует. Требования к монтажу строже, чем у обычных прокладок.

Подготовка поверхностей и прокладки

>Канавку паза или фланцевую поверхность зачищают до шероховатости Ra не более 1,6 мкм. При более грубой поверхности газ проходит по микрорискам даже при полном обжатии прокладки.

>Прокладку вырезают строго по размеру: внутренний диаметр — по диаметру отверстия, наружный — в размер паза без натяга в плоскости. Вакуумная резина мягче стандартной (45–55 Шор А), поэтому при натяге в плоскости она выдавливается из паза при затяжке.

>Поверхность прокладки обезжиривают. Масляная плёнка на поверхности резины — источник газовыделения, который сводит на нет низкую газопроницаемость материала.

>Вакуумную смазку (высоковакуумный герметик) наносят тонким слоем только на наружную поверхность прокладки — для улучшения прилегания. Смазку выбирают с давлением пара не выше 10⁻³ Па — уточняйте у инженеров АО «УРТ».

Обжатие и затяжка

Оптимальное обжатие прокладки из вакуумной резины — 25–30 % от исходной толщины. При обжатии ниже 20 % прокладка не заполняет микронеровности фланца. При обжатии выше 40 % остаточная деформация превышает норму ТУ, и прокладка не восстановит исходную форму после разборки. Болты затягивают крест-накрест, в три прохода. После первой откачки до рабочего давления и возврата к атмосфере — контрольная затяжка болтов.

Для шнуровых уплотнений в пазах вакуумных столов и фланцев стык шнура выполняют под углом 45°. Клей для стыка шнура должен сохранять эластичность при рабочей температуре и не выделять растворитель в вакуумную систему. Тип клея — уточняйте у инженеров АО «УРТ».

Частые вопросы

Чем нельзя заменить вакуумную резину ТУ 38.105116-81?

Техпластина ГОСТ 7338-90, паронит ПОН-Б по ГОСТ 481-80 и микропористая резина — не замена. У паронита и стандартной техпластины газопроницаемость и газовыделение на порядки выше нормы для вакуумных систем. Паронит ПОН-Б применяют в паровых и водяных системах с давлением выше атмосферного, но не в вакуумных.

Как расшифровать маркировку «Пластина I 5×500×500 ТУ 38.105116-81»?

«Пластина I» — тип I, марка 9024 (чёрная, маслостойкая). «5×500×500» — толщина × ширина × длина в миллиметрах. Тип II соответствует марке 51-2062 (белая или серая, кислото-щелочестойкая). Тип I и тип II несовместимы по рабочим средам и не взаимозаменяемы.

Можно ли использовать вакуумную резину марки 51-2062 при контакте с топливом?

Нет. Марка 51-2062 изготовлена на основе синтетического каучука без нитрильных групп, поэтому набухает в нефтепродуктах, бензинах и маслах. Для сред с углеводородами — только марка 9024 (NBR) по ТУ 38.105116-81, либо FKM при рабочей температуре выше +90 °С.

При какой глубине вакуума резина перестаёт работать?

Резина ТУ 38.105116-81 обеспечивает герметичность при остаточном давлении до 10⁻¹ … 10⁻² Па — на границе среднего и высокого вакуума. При более глубоком вакууме газопроницаемость эластомера и газовыделение с поверхности становятся неприемлемыми: переходят на FKM, PTFE или металлические уплотнения.

Каков срок хранения вакуумной резины и при каких условиях?

Гарантийный срок хранения по ТУ 38.105116-81 — уточняйте в сертификате на конкретную партию у инженеров АО «УРТ». Общее правило для эластомерных вакуумных пластин: хранение в тёмном помещении при температуре +5…+25 °С, вдали от источников озона и прямого солнечного излучения. Резина, хранившаяся с нарушением условий, может дать ложный контроль при визуальном осмотре — трещины на газопроницаемость не проверяются внешним осмотром.