×
Jesteśmy w stanie dostarczyć dla Państwa prawie każdy typ uszczelki.
Sprawdź
To, że uszczelka „wygląda dobrze", nie znaczy, że „dobrze uszczelnia". Podobnie mijać się z prawdą mogą deklaracje producenta o wytrzymałości rzędu 10 czy 15 lat. Tego rodzaju informacje bywają uproszczeniem lub dotyczą pracy profilu uszczelniającego w optymalnych, laboratoryjnych warunkach. W praktyce bywa różnie – trwałość uszczelki zależy bowiem od warunków pracy, sposobu montażu czy charakteru obciążeń, jakim jest na co dzień poddawana. W tym artykule skoncentrujemy się zatem na rozróżnieniu trwałości deklarowanej od realnego czasu zachowania funkcji uszczelniającej w konkretnej aplikacji.
W języku potocznym „wytrzymuje" oznacza, że element nie pękł i nadal jest zamontowany. W ujęciu technicznym to uogólnienie prowadzące często do błędnych założeń. Uszczelka spełnia swoją funkcję tylko wtedy, gdy zachowuje sprężystość i zapewnia odpowiedni docisk w strefie styku.
Możliwa jest sytuacja, w której materiał nie wykazuje widocznych uszkodzeń, a mimo to utracił zdolność kompensowania szczeliny. Dzieje się tak na skutek trwałego odkształcenia pod wpływem długotrwałego ściskania. Parametrem opisującym to zjawisko jest compression set – miara tego, jaka część odkształcenia pozostaje w materiale po długotrwałym ściśnięciu i odciążeniu. Im wyższa jego wartość, tym większa utrata pierwotnego wymiaru, a tym samym mniejsza zdolność uszczelki do utrzymania docisku.
Z perspektywy użytkowej ważne jest zatem nie to, czy uszczelka „jest", lecz czy nadal zapewnia szczelność odnoszącą się do zachowania sprężystości, stabilnego przekroju oraz siły docisku odpowiedniej do danej konstrukcji. Może się bowiem zdarzyć, że nawet materiał z niskim compression set wraca do kształtu szybko, ale nie w stu procentach. Ta trwała, pozornie niewielka różnica decyduje o spadku szczelności w czasie, weryfikując deklaracje producentów o wieloletniej wytrzymałości.
Producenci uszczelek rzadko podają jednoznaczną „żywotność". Częściej deklarują odporność materiałową w określonych warunkach. W materiałach marketingowych i kartach technicznych najczęściej pojawiają się następujące przedziały:
Warto podkreślić, że są to deklaracje ogólne i odnoszą się do sprzyjających warunków eksploatacji, nie do każdej możliwej aplikacji.
„Trwałość" uszczelki nie jest wartością stałą, ale zmienną i determinowaną wieloma czynnikami. Podstawowym z nich jest rodzaj materiału uszczelki badanego na podstawie znormalizowanych metod takich jak:
Trzeba przy tym rozróżnić odporność materiałową od realnego czasu zachowania funkcji w konstrukcji. Różne elastomery i tworzywa wykazują odmienną odporność na promieniowanie UV, ozon, temperaturę czy starzenie cieplne. W praktyce nawet jeśli producent deklaruje trwałość produktu 10–15 lat, to dotyczy ona optymalnych warunków pracy, a więc, że uszczelka pracuje w dedykowanym środowisku i nie oddziałują na nią czynniki antagonistyczne.
Uznawany jest za materiał o wysokiej odporności atmosferycznej. W badaniach laboratoryjnych prowadzonych zgodnie z normami dotyczącymi starzenia cieplnego (np. ISO 188) czy odporności na ozon (ISO 1431) EPDM wykazuje stabilność parametrów w długim okresie.
W zastosowaniach zewnętrznych, np. oknach i drzwiach, EPDM może zachować funkcję przez kilkanaście lat, ale pod warunkiem, że nie będzie nadmiernie obciążony mechanicznie (tzn. poddany długotrwałej kompresji przekraczającej ok. 50% wysokości przekroju). Zalecany zakres pracy uszczelek elastomerowych mieści się zwykle w przedziale 20–40% ściśnięcia. Praca powyżej tej wartości przyspiesza wzrost trwałego odkształcenia (compression set).
Zawiera plastyfikatory, które z czasem mogą migrować, powodując twardnienie i spadek elastyczności materiału. Jednym z czynników realnie obniżających trwałość plastyfikatorów jest długotrwała praca w skrajnych temperaturach, np. -15°C zimą, a 30°C latem.
Termoplastyczne elastomery wykazują właściwości zróżnicowane, a ich trwałość zależy od formulacji i zastosowanych stabilizatorów. Właściwości TPE i TPV są silnie uzależnione od formulacji. Niektóre odmiany wykazują dobrą odporność na oleje, zginanie i zmęczenie materiału, inne natomiast są projektowane głównie pod kątem przetwórstwa i estetyki. Dlatego trwałość tych materiałów w aplikacjach uszczelniających zależy nie tyle od samej nazwy tworzywa, ile od konkretnej mieszanki i warunków pracy.
Kauczuk nitrylowy to materiał odporny na oleje oraz skrajne temperatury od -30°C do 100°C, lecz mniej stabilny w środowisku zewnętrznym pod wpływem UV, ozonu, ketonów czy silnych utleniaczy. Większość producentów informuje, że żywotność uszczelnień NBR w typowych warunkach eksploatacyjnych wynosi 3–5 lat, trzeba jednak pamiętać, że parametr ten może znacząco redukować długotrwała praca w temperaturze powyżej 80–90°C, która:
Zgodnie z regułą Arrheniusa procesy starzenia może przyspieszać każdy wzrost temperatury o 10°C. Wrogiem „wytrzymałości" NBR są ponadto nadmierna kompresja (gwałtowny wzrost trwałego odkształcenia przy >50% oraz szybka utrata funkcji od >60%), zmienne cykle wilgoć-suszenie, a także cykliczne obciążenia mechaniczne.
VMQ charakteryzuje się bardzo szerokim zakresem temperatur pracy (często od –50°C do +200°C) oraz wysoką odpornością na starzenie cieplne i promieniowanie UV. Jednocześnie wykazuje niższą odporność na ścieranie i rozdarcie niż EPDM. Z tego względu bywa rzadziej stosowany w elementach narażonych na intensywne obciążenia mechaniczne, takich jak uszczelki dolne bramy garażowej.
Deklaracje producentów w kontekście silikonu bywają różne – od 10 do nawet 20 lat przy odpowiednich warunkach eksploatacji. Tym, co realnie pogarsza żywotność tego materiału, są:
W badaniach odporności na rozdzieranie (ISO 34) oraz wytrzymałości na rozciąganie (ISO 37) silikon zazwyczaj wykazuje niższe parametry niż EPDM, co oznacza większą podatność na uszkodzenia w aplikacjach dynamicznych. Dodatkowo przy stałym ścisku i w podwyższonej temperaturze VMQ może się trwale odkształcać (ISO 815), a także tracić siłę docisku w czasie. O ile więc silikon bardzo dobrze znosi warunki atmosferyczne i wysoką temperaturę, o tyle w środowisku intensywnie obciążonym mechanicznie jego realna trwałość funkcjonalna może być istotnie krótsza niż sugerowałaby sama odporność temperaturowa.
Starzenie materiału nie zawsze jest widoczne gołym okiem. W wielu przypadkach pierwszego objawu nie stanowią pęknięcia albo skruszenia, lecz spadek sprężystości i zdolności do kompensowania szczeliny. Wówczas, mimo iż uszczelka jest „fizycznie obecna", to i tak w sposób kompleksowy nie spełnia swojej funkcji.
Profil pracujący w ciągłym ścisku, na przykład w drzwiach czy oknach, podlega długotrwałemu obciążeniu. Jeżeli została dobrana zbyt sztywno lub zamontowana przy nadmiernym docisku, proces trwałego odkształcenia przebiega szybciej. W efekcie po kilku latach materiał nie wraca do pierwotnego kształtu, a szczelność pogarsza się mimo braku widocznych uszkodzeń.
W elementach dynamicznych, takich jak dolne uszczelki bram garażowych, drzwi czy szafek, dochodzą zużycie mechaniczne i ścieranie. Kontakt z podłożem, woda, piasek czy sól drogowa powodują stopniową degradację przekroju. W praktyce ta sama formulacja materiałowa może w jednej aplikacji funkcjonować ponad dekadę, a w innej wymagać wymiany po kilku latach. Z technicznego punktu widzenia fundamentalnym aspektem jest rozróżnienie między trwałością materiału a trwałością funkcjonalną, która decyduje o rzeczywistym czasie eksploatacji uszczelki w danej konstrukcji.
Ten sam materiał może wykazywać zupełnie odmienną trwałość w zależności od miejsca montażu i sposobu pracy. Dlatego ocena „ile lat wytrzyma uszczelka" bez wskazania aplikacji jest niepełna.
Wewnętrzna uszczelka drzwi znosi obciążenie głównie statycznego ścisku. Przy prawidłowej kompresji i braku ekspozycji na UV realna trwałość często przekracza 10 lat. W kontekście trwałości istotne jest zachowanie sprężystości i ograniczenie relaksacji naprężeń. W systemach stolarki producenci przedstawiają często deklaracje materiałowe w zakresie 10–20 lat (EPDM, TPE), jednak w praktyce przyjmuje się 10–15 lat pracy w optymalnych warunkach.
Uszczelka okienna pracuje podobnie, jednak narażona jest na promieniowanie UV, wahania temperatury i wilgoć. W aplikacjach zewnętrznych trwałość silnie zależy od materiału – EPDM zachowuje funkcję znacznie dłużej niż PVC miękkie. Dla EPDM producenci systemów okiennych wskazują trwałość rzędu 15 lat i więcej przy prawidłowym montażu. Realne dane pokazują, że PVC osiąga zwykle 5–10 lat trwałości w warunkach ekspozycji zewnętrznej.
W przypadku uszczelki bramy garażowej (zwłaszcza dolnej) dochodzi ścieranie, kontakt z wodą i solą oraz cykliczne obciążenia. To jedna z najbardziej wymagających aplikacji, której realna trwałość bywa krótsza niż w stolarki okiennej. Deklaracje producentów bram rzadko podają lata, częściej gwarancję 2–5 lat. W praktyce uszczelki boczne i górne osiągają „żywotność" w zakresie 8–15 lat dla EPDM, a dolne – 3–8 lat ze względu na większe zużycie mechaniczne.
Uszczelka kabiny prysznicowej pracuje w środowisku wilgotnym, narażonym na środki czyszczące i osady. Tutaj w kontekście trwałości decydująca jest odporność na hydrolizę i starzenie powierzchniowe. Twardnienie materiału szybko obniża szczelność. Deklaracje materiałowe producentów w kontekście tych uszczelek pojawiają się rzadko i wynoszą zwykle 3–8 lat (zależnie od jakości materiału czy stosowanej chemii czyszczącej).
Gumowa osłona krawędzi pełni funkcję ochronną, nie uszczelniającą, a jej trwałość zależy od odporności na uderzenia i UV, a nie od kompresji. Z reguły w aplikacjach wewnętrznych można założyć powyżej 10 lat, a w aplikacjach zewnętrznych z EPDM – 10–15 lat.
Z kolei osłona krawędzi szafek elektrycznych (krawędziówka) pracuje zwykle statycznie w środowisku zamkniętym. Przy braku ekspozycji atmosferycznej jej żywotność może być bardzo długa, o ile nie występuje nadmierny docisk lub podwyższona temperatura. W środowisku zamkniętym producenci systemów obudów zakładają trwałość rzędu 10–20 lat (EPDM, silikon), pod warunkiem braku nadmiernej kompresji i podwyższonej temperatury.
Trwałość uszczelki nie jest wartością stałą przypisaną do materiału. Jest raczej wynikiem jego właściwości, warunków środowiskowych, obciążeń oraz sposobu montażu. Deklaracje producentów odnoszą się najczęściej do odporności materiałowej potwierdzonej badaniami laboratoryjnymi, a nie do konkretnej aplikacji.
Niezwykle ważne jest rozróżnienie trwałości materiału od trwałości funkcjonalnej. Uszczelka może pozostawać fizycznie nienaruszona, a mimo to tracić zdolność utrzymania docisku wskutek np. trwałego odkształcenia, relaksacji naprężeń czy zużycia mechanicznego. W aplikacjach dynamicznych lub narażonych na ścieranie realny czas zachowania szczelności bywa krótszy niż w warunkach statycznych.
Odpowiedź na pytanie „Ile lat wytrzymuje uszczelka?" zawsze wymaga analizy konkretnego środowiska pracy. To ono, a nie sama deklaracja materiałowa, w największym stopniu decyduje o rzeczywistej żywotności elementu.
Autor artykułu
Robert Kołodziejczyk
Od kilkunastu lat zajmuje się doborem i dostawą uszczelnień dla klientów przemysłowych, instytucjonalnych, jak i prywatnych. Zrealizował tysiące zamówień — od specyfikacji technicznych po niestandardowe rozwiązania na zamówienie. Jego sklep internetowy uszczelki24.pl działa nieprzerwanie od 2008 roku, a to zobowiązuje.
