Cao su chịu dầu: chọn NBR, Viton hay EPDM theo loại dầu

Cao su chịu dầu là nhóm cao su tổng hợp không bị dầu làm trương nở, tiêu biểu là NBR dùng được từ -30°C đến 120°C với tỷ trọng 1.4 g/cm³. Tuy vậy không có một vật liệu chịu được mọi loại dầu: NBR ổn trong dầu thủy lực nhưng phồng trong dầu phanh, còn Viton chịu dầu nóng đến 200°C nhưng giá cao hơn nhiều lần.

Cao su chịu dầu là gì và gồm những vật liệu nào?

• NBR (cao su nitrile): chiếm đa số gioăng gặp dầu nhờ kháng dầu khoáng tốt, bền mòn và giá dễ chịu; nitrile càng nhiều thì kháng dầu càng tốt, đổi lại cao su cứng hơn khi trời lạnh. Cổ trục, mặt bích, nắp hộp số, nắp bơm hay mối nối ống có dầu khoáng, mỡ hoặc nhiên liệu đi qua đều khởi đầu bằng NBR, xem gioăng cao su chịu dầu.
• Viton (tên hóa học FKM): cao su chứa flo, kháng dầu ở 200°C và kháng xăng pha cồn, nhưng đắt hơn NBR nhiều lần; đặc tính ở gioăng cao su viton.
• Neoprene CR: kháng dầu ở mức vừa phải, bù lại chịu thời tiết hơn NBR, hợp mối ngoài trời chỉ dính ít dầu mỡ.

Tra nhanh cao su chịu dầu theo loại dầu

Mười hai môi chất dưới đây là những loại gặp nhiều nhất ở xưởng. Nhiệt độ đo thật vượt cột nhiệt thì nâng lên một bậc vật liệu; gặp dầu lạ hoặc hỗn hợp có dung môi thì ngâm thử mẫu theo phần sau.

Môi chất	Chọn	Tránh	Nhiệt độ tại chỗ lắp
Thủy lực gốc khoáng	NBR	EPDM, silicone, cao su tự nhiên	40°C đến 80°C
Thủy lực chạy nóng	Viton FKM	NBR vì chai cứng, EPDM	Hơn 100°C
Dầu máy	NBR, lên Viton FKM nếu hơn 120°C	EPDM, silicone	80°C đến 120°C
Dầu hộp số, bánh răng	NBR; Viton FKM nếu dầu cực áp chạy nóng	EPDM	60°C đến 100°C
Mỡ khoáng	NBR	EPDM, cao su tự nhiên	Thường
Diesel	NBR	EPDM, silicone	Thường
Xăng, xăng E5	Viton FKM, NBR chỉ tạm thời	EPDM, silicone, cao su tự nhiên	Thường
Dầu biến áp khoáng	NBR; xem gioăng máy biến áp	EPDM, silicone	60°C đến 90°C
Dầu thực vật, dầu ăn	NBR; silicone nếu thiết bị thực phẩm khô	Cao su tự nhiên	Đến 100°C
Dầu phanh glycol DOT 3, DOT 4	EPDM	NBR và Viton FKM đều nở	Đến 120°C
Dầu chống cháy HFC (nước glycol)	NBR	Viton FKM	40°C đến 60°C
Dầu chống cháy HFD (este phosphate)	EPDM hoặc Viton FKM, theo hãng dầu	NBR	40°C đến 80°C

Dễ bỏ sót nhất là dầu phanh và dầu chống cháy. Dầu phanh ô tô thuộc nhóm glycol, không phải dầu khoáng, và NBR vốn chịu dầu lại nở trong glycol, vì vậy hệ phanh dùng EPDM. Máy đúc áp lực và thủy lực nhà máy thép chạy dầu este phosphate, loại dầu này làm hỏng NBR chỉ sau vài tuần.

Cần đo nhiệt ở chính chỗ gioăng nằm, đừng lấy số trên đồng hồ két dầu: nắp bơm, thân van, vỏ hộp số gần nguồn ma sát thường nóng hơn két dầu 10°C đến 30°C. Nếu kết quả đo xấp xỉ 120°C, chọn Viton từ đầu, bởi NBR chạy sát trần nhiệt sẽ chai nhanh hơn hẳn mức chạy ở 80°C.

NBR, Viton, neoprene khác EPDM và silicone thế nào?

Bảng xếp sáu loại cao su theo dải nhiệt, độ bền với dầu khoáng và nắng, kèm mức giá để so nhanh.

Loại cao su	Mức giá	Kháng nắng, ozone	Kháng dầu khoáng	Nhiệt độ dùng
NBR	Thấp	Kém	Tốt	-30°C đến 120°C
Viton FKM	Cao	Tốt	Rất tốt	-20°C đến 200°C
Neoprene CR	Trung bình	Tốt	Vừa phải	-35°C đến 100°C
EPDM	Thấp	Rất tốt	Không dùng	-40°C đến 120°C
Silicone	Trung bình	Rất tốt	Kém	-40°C đến 200°C
Cao su tự nhiên NR	Thấp	Kém	Không dùng	-30°C đến 80°C

Hai cái tên EPDM và silicone có mặt vì hay bị chọn lầm: dải nhiệt rộng khiến nhiều người nghĩ chúng chịu được dầu nóng. Thực tế dầu khoáng làm EPDM nở ra (xem bài cao su EPDM) và làm silicone rữa dần. Silicone chỉ hợp mối nóng khô không dính dầu, xem gioăng silicone chịu nhiệt.

Vì sao cao su thường hỏng khi gặp dầu?

Dầu khoáng là hydrocarbon không phân cực và hòa lẫn với loại cao su cũng không phân cực như cao su tự nhiên hay EPDM: dầu chui vào lưới phân tử, thể tích tăng từ 50% đến trên 100%, gioăng nhão ra và hết kín. Trong mạch NBR và Viton có nhóm phân cực nên dầu khoáng khó xâm nhập, mức nở chỉ vài phần trăm. Ngược lại, chất phân cực như glycol hay este chui vào NBR dễ hơn, nên NBR hỏng đúng nơi EPDM làm tốt.

Nóng làm quá trình này nhanh hơn. Dưới trần nhiệt, NBR ngâm dầu thủy lực bền nhiều năm; khi vượt 120°C, lưu huỳnh và phụ gia trong dầu tiếp tục lưu hóa cao su, gioăng cứng lại, nứt và co khỏi mặt kín. Lạnh sâu cũng giới hạn vật liệu: NBR nitrile cao cứng lại dưới khoảng -20°C, nên thiết bị kho lạnh và xe đông lạnh cần mác NBR chịu lạnh hoặc Viton.

Các dạng cao su chịu dầu đang bán

Kho có năm dạng, từ oring đúc đến tấm tự cắt. Dây tròn NBR cỡ phi 2mm đến 80mm, tấm dày 1 đến 20mm.

Hàng	Cỡ có sẵn	Phù hợp với
Oring đúc và gioăng cắt hình NBR	Oring ghi theo đường kính trong x đường kính dây; gioăng cắt từ bản vẽ hoặc gioăng mẫu	Rãnh chuẩn hoặc chi tiết hình riêng; xem oring cao su
Dây tròn đặc NBR	Phi 2mm đến 80mm, bán theo mét hoặc nối thành vòng	Rãnh to, cỡ lẻ không có oring đúc; xem gioăng cao su tròn
Gioăng chỉ cuộn dài	Phi 2 đến 20, chất liệu NBR, silicone hoặc Viton	Sửa gấp, nối vòng ngay tại máy
Tấm cao su chịu dầu	Dày 1 đến 20mm, khổ rộng 1 mét và 1.2 mét	Tự cắt gioăng bích, đệm phẳng; xem tấm cao su chịu dầu
Hộp oring Viton FKM	30 cỡ thông dụng trong một hộp	Bảo dưỡng máy chạy dầu nóng; xem hộp oring viton

Mối kín đều nhất là oring đúc vì liền khối, hợp mọi rãnh chuẩn và vị trí chịu áp. Dây tròn nối vòng thay oring cho rãnh to hoặc cỡ lẻ, nhưng điểm dán là chỗ yếu khi vòng bị căng. Gioăng phẳng cắt từ tấm dành cho bích và nắp phẳng: loại phổ thông là NBR 65 đến 70 Shore A, bích vênh nhiều thì tăng độ dày chứ không giảm độ cứng. Áp thủy lực cao cùng khe hở lớn đòi độ cứng 90 Shore A hoặc vòng chống trồi lắp kèm. Bích và nắp ngoài tiêu chuẩn được cắt từ tấm theo bản vẽ, xem cắt cnc cao su.

Thử mẫu cao su chịu dầu trước khi đặt gioăng

Chưa biết gốc dầu thì phép thử chắc chắn nhất là ngâm. Lấy mẩu nhỏ của đúng vật liệu định dùng, ghi chiều dày và độ mềm ban đầu, ngâm trong chính loại dầu đó ở nhiệt độ làm việc suốt 3 ngày. Mẫu phồng, nhão, dính tay hoặc ngược lại giòn cứng là vật liệu sai; mẫu gần như nguyên vẹn là dùng được.

• Gửi cả gioăng cũ đã hỏng: dáng hỏng chỉ ra lỗi do nở, chai hay ép trồi.
• Ghi tên dầu đúng như nhãn thùng, đừng chỉ ghi "dầu máy".
• Đo nhiệt tại nắp hoặc bích vào lúc máy chạy dài nhất trong ngày.
• Oring thì đo đường kính trong và đường kính dây bằng thước cặp.
• Gioăng phẳng thì chụp mặt bích có đặt thước và ghi độ dày gioăng cũ.

Gioăng cao su chịu dầu hỏng thì chọn sai ở đâu?

Dáng gioăng hỏng cho biết lỗi nằm ở vật liệu, nhiệt độ hay khe hở.

Dấu hiệu	Nguyên nhân	Cách xử lý
Phình to, nhão, dính tay	Cao su bị môi chất làm nở, ví dụ EPDM trong dầu khoáng hoặc NBR trong dầu phanh	Đổi vật liệu theo bảng tra loại dầu
Cứng, nứt ngang, co lại	Quá nhiệt: NBR làm việc trong dầu trên 120°C	Lên Viton
Mép phía áp thấp bị gặm	Bị ép trồi vào khe: cao su quá mềm hoặc khe quá rộng	Tăng độ cứng hoặc lắp vòng chống trồi
Mặt mòn phẳng như mài	Chuyển động cọ xát, không phải do dầu	Kiểm tra bôi trơn và độ cứng

Ống dẫn dầu cùng nhóm vật liệu nằm ở ống cao su chịu dầu.

Đặt cao su chịu dầu cần báo những thông tin nào?

Báo giá cần bốn thông tin: tên dầu theo nhãn thùng, nhiệt độ cao nhất tại chỗ lắp, kích thước hoặc gioăng cũ, số lượng. Thiếu một trong bốn thì chưa chốt được vật liệu, vì cùng một cỡ gioăng có thể làm bằng NBR hoặc Viton với giá lệch nhiều lần.

Câu hỏi thường gặp về cao su chịu dầu