Методы оценки качества уплотнителей

Наша лаборатория уже много лет выполняет заказы на исследование и сравнение образцов уплотнителей разных производителей. За последние 10 лет методики оценки Завода «Стандарт Проф» эволюционировали и стали более прикладными. Некоторые методы со временем потеряли актуальность, так как ассортимент унифицировался, а качество повысилось.

Стандарты контроля качества

Отправными стандартами для контроля качества уплотнителей и сырья, из которого они изготовлены, являются ГОСТ 30778 и ГОСТ 31362:

• ГОСТ 30778 – комплекс требований к характеристикам и качеству уплотнителей;

• ГОСТ 31362 – ускоренная методика определения долговечности уплотнителей.

Требования ГОСТ 30778 делятся на требования к  уплотнителям и требования к материалам для их изготовления. Требование к уплотнителям сводится к основным параметрам, таким как качество поверхности, соответствие размеров чертежам и соответствие отклонений размеров нормативным значениям. Уплотнители должны быть монолитным и без включений, одного оттенка, иметь водопоглощение меньше 1% и усадку после теплового воздействия не больше 3%, а также иметь долговечность более 10 лет. Эти требования к уплотнителям как изделиям не характеризуют свойства эластичности уплотнителей, да и в целом разные по эластичности и качеству уплотнители вполне им удовлетворяют. По нашему опыту водопоглощению до 1% и усадке до 3% соответствуют почти все уплотнители представленные на рынке России. Качество поверхности, соответствие цвета и размеров также обеспечивают большинство крупных производителей. Получается, что п. 4.2 требования ГОСТ 30778-2001 к уплотнителям малоинформативен для переработчиков. 

Требования к материалам п. 4.3 ГОСТ 30778-2001 можно разделить на прочностные характеристики материала и допуски на их изменения после термического и термосветоозонного старения, а также на способность материала уплотнителя восстанавливаться после сжатия при высоких и низких температурах. Остаточные деформации сжатия при охлаждении и нагреве – это важнейшие требованиями к материалам. Оба этих показателя сжатия снимаются с эталонных образцов резиновой смеси или гранул термоэластопластов, сформированных в виде небольших цилиндров. Однако такие образцы не изготавливаются с каждой партией уплотнителя и, соответственно, не доступны потребителю.

Таким образом требования к уплотнителям и материалам по ГОСТ 30778 не характеризуют их эластичность и не информативны, а проверить качество сырья для изготовления уплотнителей потребитель не может, так как имеет на руках только уплотнители из этого сырья. 

Проблема оценки качества на практике

Возникает вопрос: как определить, какой из двух уплотнителей будет работать лучше в конструкции окна? Без установленных методик переработчики используют разные способы оценки, что приводит к противоречивым результатам. 

Методики оценки качества уплотнителей Завода «Стандарт Проф»

Оценка качества поверхности и среза

Требование ГОСТ 30778-2001, п.4.2.4. Уплотнитель должен быть монолитным, однотонным, без включений и пустот. Метод испытания – визуальный. Рисунок 1.

Изменение линейных размеров после нагрева

Требование ГОСТ 30778-2001, п.4.2.8. Допустимое изменение ≤ 3%. Испытание: 70°C, 24 ч. Метод – инструментальный. Рисунок 2.

Стойкость к длительному сжатию и трещинообразованию

Внутреннее испытание «Стандарт Проф®». Имитирует работу уплотнителя в сжатом состоянии. Для ускорения релаксационных процессов в термошкафе поддерживается повышенная температура 100 °С в течение 48 ч. Метод испытания: Инструментальный. Испытательное оборудование – термошкаф, зажимы. Рисунок 3.

Сопротивление эксплуатационным воздействиям (высокая температура)

Требование ГОСТ 31362-2007, 9.2, таблица 2. Остаточная деформация сжатия (ОДС) при +100°C в течении 24 часов, релаксация 30 мин при температуре +23°C. Допускается относительное изменение не более 50% и отсутствие трещин. ОДС по ГОСТ 31362-2007 – это характеристика уплотнителя, выражаемая отношением необратимой за время испытания деформации сжатия к максимальной деформации, то есть максимальному сжатию уплотнителя в конструкции. Как правило эта величина сжатия больше, чем в методике ГОСТ Р ИСО 815-2-2017. Метод испытания - инструментальный. Испытательное оборудование – термошкаф, струбцина, толщиномер. Рисунки 4 и 5.

Сопротивление эксплуатационным воздействиям (низкая температура)

Внутренние испытание Завода «Стандарт Проф». Остаточная деформация сжатия при отрицательных температурах -30 0C в течение 24 часов, релаксация 30 мин в открытой струбцине в среде спирта при -30 0C и в открытой струбцине на воздухе при комнатной температуре. Характеристика уплотнителя, выражаемая отношением необратимой за время испытания деформации сжатия к максимальной возможной деформации в конструкции. Имитация восстановления уплотнителя при открытии створки окна зимой, а также продувание через уплотнитель в следствие снижения эластического восстановления. Метод испытания - инструментальный. Испытательное оборудование – морозильная камера, струбцина, спирт изопропиловый, ёмкость, толщиномер. Рисунки 4 и 5.

Определение усилия сжатия

Внутреннее испытание Завода «Стандарт Проф». Усилие определяется при надавливании на уплотнитель с постоянной скоростью 10 мм/мин до минимального рабочего зазора при температурах +23°C, +60°C и -30°. Метод испытания - инструментальный. Испытательное оборудование – разрывная машина с термокамерой (от +140 до - 40°C), устройство фиксации уплотнителя. Показатель важен, так как влияет на усилие поворачивания ручки окна или двери при закрывании. Изменение показателей при высокой температуре характеризует размягчение уплотнителя в жару, а изменение усилия сжатия при низкой температуре характеризует затвердевание уплотнителя в холод.

Сравнительные испытания

В таблицах 1 и 2 на примерах показаны результаты сравнительных испытаний одинаковых геометрий уплотнителя производства Завода «Стандарт Проф» серий SE, LCS, LCS33 и импортных уплотнителей из EPDM каучука. Поскольку геометрия уплотнителя также существенно влияет на восстановление уплотнителя после сжатия, для испытаний выбраны уплотнители одинакового поперечного сечения.

Серия SE – стандартный уплотнитель Завода «Стандарт Проф».

Серия LCS - уплотнитель с пониженными остаточными сжатиями Завода «Стандарт Проф».

Серия LCS33 - «высокотемпературный» уплотнитель с пониженными остаточными сжатиями Завода «Стандарт Проф».

Результаты испытаний уплотнителей демонстрируют превосходство Серии LCS над образцами импортного EPDM-уплотнителя. Стоит также отметить, что образцы SE и LCS не имеют резкого запаха и не пачкают профиль сажевым следом.

Рис. 1. Качество поверхности и маркировка   

Рис. 2. Усадка после теплового температурного воздействия.

Рис. 3. Испытание на растрескивание.

Рис. 4. Уплотнители, сжатые до рабочей высоты в струбцине.

Рис. 5. Релаксация уплотнителей после сжатия (-30°С, 24 часа) в среде спирта при -30°С (слева) и при комнатной температуре (справа).

Этот комплекс испытаний характеризирует внешний вид уплотнителя, усадку в конструкции, мягкость и эластичность уплотнителя, сохранение эластичности уплотнителя в жару и в мороз в условиях различных климатических зон России.

Таблица 1. Результаты сравнительных испытаний «стекольных» уплотнителей.

Таблица 2. Результаты сравнительных испытаний «притворных» уплотнителей.

Результаты испытаний уплотнителей демонстрируют превосходство Серии LCS над образцами импортного EPDM-уплотнителя. Стоит также отметить, что образцы SE и LCS не имеют резкого запаха и не пачкают профиль сажевым следом.

Методики искусственного старения

Для оценки долговечности уплотнителей Завод «Стандарт Проф» пользуется двумя методиками на искусственное старение:

1. PV 3930 VOLKSWAGEN AG Weathering in moist hot climate. Florida test. Старение в Ксенотесте при интенсивном УФ облучении в диапазоне UV-A + UV-B общей мощностью облучения 60 Вт/м2 при 65°С. В стандарте указано, что длительность старения 1600 часов в Ксенотесте по программе PV 3930 (85% времени – это облучение) приравнивается к 1 году эксплуатации в условиях Флориды.

2. Внутреннее испытание «Стандарт Проф®» камера с УФ-излучением, спектральной интенсивностью 1,38 Вт/м2 в коротковолновой UV-A 340 нм зоне и соответственно общей мощностью около 50 Вт/м2 при нагреве до 70°С. Длительность теста 3000 часов при данной мощности излучения в УФ-камере соответствует дозе, получаемой в течение 6-7 круглогодичных лет в климатической зоне Черноморья России (Новороссийск, Сочи).

Расчеты интенсивности УФ-облучения в климате южных регионов России, показывают, что испытания по ГОСТ 31362 с суммарным циклом старения 12 циклов по 4 часа воздействия УФ в термосветоозонной камере при мощности 80 Вт/м2, по нашему мнению, не отражают длительного реального воздействия УФ-излучения на уплотнитель за 10 лет эксплуатации. При этом нами установлено, что воздействие соляных сред, заморозка и нагревание слабо влияют на деструкцию и разрушение термоэластопластов и резин.

Описанные выше методики оценки качества уплотнителей можно повторить также после УФ-старения. Это помогает понять на сколько уплотнитель теряет свои свойства после старения под действием внешней среды. 

Заключение

Комплекс методик Завода «Стандарт Проф» позволяет объективно и приближено к реальным условиям эксплуатации оценить внешний вид, усадку, эластичность и долговечность уплотнителей. Результаты испытаний подтверждают преимущество серии LCS по сравнению с импортными уплотнителями.

к.т.н. директор Завода «Стандарт Проф»

Новокшонов В.В.