Uszczelka gumowa może zwiększyć swoją objętość, zmięknąć i stracić pierwotny kształt już po stosunkowo krótkim kontakcie z olejem. Problem pojawia się między innymi w układach hydraulicznych, przekładniach, pompach i silnikach. Choć początkowo połączenie pozostaje szczelne, z czasem dochodzi do wycieków. Przyczyną najczęściej jest nieodpowiednia odporność chemiczna materiału uszczelki na stosowany środek smarny.
Co powoduje pęcznienie gumy w kontakcie z olejem?
Guma ma strukturę polimerową, która umożliwia jej odkształcanie i powrót do pierwotnego kształtu. Niektóre składniki oleju mogą jednak przenikać między łańcuchy polimerowe. Materiał stopniowo pochłania ciecz, przez co zwiększa swoją objętość.
Proces ten nazywamy pęcznieniem elastomeru. Zmianie wymiarów często towarzyszy spadek twardości i wytrzymałości mechanicznej. Uszczelka staje się bardziej podatna na odkształcenia, rozdarcia oraz uszkodzenia pod wpływem ciśnienia.
Jednocześnie olej może wypłukiwać niektóre składniki mieszanki gumowej, na przykład plastyfikatory. Oba zjawiska mogą występować równocześnie, dlatego reakcja materiału nie zawsze ogranicza się do zwiększenia objętości.
Dlaczego jeden olej powoduje pęcznienie, a inny nie?
O zachowaniu uszczelki decydują skład chemiczny oleju oraz właściwości zastosowanego elastomeru. Dwa środki smarne o podobnej lepkości mogą zupełnie inaczej oddziaływać na ten sam materiał.
Znaczenie mają również dodatki uszlachetniające, temperatura pracy i czas kontaktu. Wyższa temperatura zwykle przyspiesza przenikanie oleju do gumy oraz procesy jej starzenia.
Przykładowo EPDM, który dobrze sprawdza się w wielu instalacjach wodnych, wykazuje słabą odporność na oleje mineralne. Z kolei kauczuk nitrylowy NBR zazwyczaj dobrze znosi kontakt z takimi olejami, choć jego odporność zależy od konkretnej mieszanki.
Jak rozpoznać uszczelkę uszkodzoną przez olej?
Pierwsze zmiany nie zawsze powodują widoczny wyciek. Podczas demontażu można jednak zauważyć, że uszczelka:
- ma większą grubość lub średnicę niż pierwotnie;
- stała się wyraźnie miększa;
- nie mieści się prawidłowo w rowku montażowym;
- wykazuje trwałe odkształcenia lub uszkodzenia powierzchni.
Nadmierne pęcznienie zwiększa nacisk materiału na ścianki gniazda. W połączeniach pracujących pod ciśnieniem może to prowadzić do wypychania gumy w szczeliny między współpracującymi częściami. W rezultacie uszczelnienie traci szczelność pomimo początkowo prawidłowego montażu.
Jaki materiał uszczelki wybrać do kontaktu z olejem?
W wielu układach wykorzystujących oleje mineralne sprawdzają się uszczelki NBR. Jeżeli urządzenie pracuje w podwyższonej temperaturze lub wymaga większej odporności chemicznej, można rozważyć uszczelki Viton, wykonane z kauczuku fluorowego FKM.
Materiały fluorowe dobrze znoszą kontakt z licznymi olejami, paliwami i substancjami ropopochodnymi. Nie oznacza to jednak odporności na każdy środek smarny. Niektóre oleje syntetyczne i ich dodatki wymagają zastosowania odpowiedniej odmiany FKM albo innego elastomeru.
Dobór powinien uwzględniać dokładny rodzaj oleju, temperaturę, ciśnienie oraz warunki pracy połączenia.
Czy spęczniałą uszczelkę można ponownie wykorzystać?
Samo usunięcie oleju nie gwarantuje przywrócenia pierwotnych właściwości gumy. Nawet jeżeli uszczelka częściowo zmniejszy swoją objętość, może zachować zmienioną twardość i trwałe odkształcenia.
Dlatego uszczelkę, która nadmiernie spęczniała, należy wymienić. Przed montażem nowej trzeba ustalić przyczynę uszkodzenia i sprawdzić zgodność materiału z medium roboczym. Szczególnej uwagi wymaga sytuacja, w której awaria wystąpiła po zmianie rodzaju oleju.