Caucho EPDM vs NBR: cómo elegir el material adecuado

El objetivo de esta guía es ayudar a los ingenieros y compradores a hacer rápidamente una selección de caucho EPDM versus NBR. Para otras familias de caucho, incluido el neopreno, el natural y el caucho FKM, consulte nuestro más general guía de selección de compuestos de caucho. Nuestro piezas de goma personalizadas page describe nuestras capacidades para los clientes que conocen las necesidades del servicio.

Por qué EPDM y NBR se comportan de manera diferente

EPDM y NBR pertenecen a la clase de cauchos sintéticos, pero sus estructuras poliméricas conducen a diferentes afinidades por diferentes fluidos y comportamientos de envejecimiento. El alcance público de ASTM D471 proporciona el contexto de prueba para comparar cómo los líquidos afectan los compuestos de caucho. EPDM es la abreviatura de monómero de etileno propileno dieno y tiene una estructura saturada, lo que le confiere buena resistencia al ozono, la intemperie y la luz ultravioleta. Debido a la polaridad del EPDM, es compatible con agua, glicol y otros medios y, por lo tanto, se analiza en busca de sellos de agua y glicol.

NBR significa caucho de nitrilo butadieno. Es un copolímero de butadieno y acrilonitrilo. También se describe como caucho de butadieno modificado para el servicio de aceite. Tiene buena resistencia a fluidos a base de petróleo y otros medios de hidrocarburos. La cantidad de acrilonitrilo en el copolímero determina la resistencia a los productos derivados del petróleo. Puede haber diferencias considerables en el rendimiento de los compuestos NBR, dependiendo de las elecciones realizadas en la formulación. Estos también pueden afectar el rango de temperatura útil.

La lección práctica es simple: los nombres de los polímeros base describen familias, pero no especificaciones de rendimiento terminadas. Un compuesto puede contener varios productos químicos además del polímero base. La elección de los productos químicos en el compuesto puede afectar la dureza, la deformación por compresión, el comportamiento a tracción, el comportamiento a baja temperatura, la extracción y el envejecimiento.

Elija por fluido, no por nombre de pieza

Se puede utilizar EPDM o NBR para fabricar un sello moldeado, junta tórica, junta, diafragma o bota. El nombre de la pieza no define el material del que está hecha. Lo primero que hay que definir es el fluido con el que entrará en contacto la pieza durante su fabricación, incluidos los fluidos con los que pueda entrar en contacto durante el almacenamiento, transporte y uso normal.

Este enfoque fluido primero se alinea con el alcance de ASTM D471, que evalúa el efecto comparativo de los líquidos sobre el caucho. La descripción pública de ASTM también señala una advertencia importante: las pruebas aceleradas controladas pueden no correlacionarse directamente con el rendimiento real de la pieza porque las condiciones de servicio varían. En otras palabras, una prueba de inmersión es evidencia, no una garantía.

Por qué el “fluido hidráulico” no es lo suficientemente específico

Muchos usuarios de fluidos hidráulicos pueden asociar NBR debido al uso histórico de fluidos hidráulicos a base de aceite mineral. De hecho, el tipo de servicio de fluidos varía. Los ésteres de fosfato resistentes al fuego, los fluidos de agua/glicol y los fluidos biodegradables pueden crear un problema de compatibilidad diferente. Proporcione un resumen del material con el nombre del producto, el proveedor, la formulación y la hoja de datos de seguridad (SDS), si está disponible.

Por qué son importantes la edad del combustible y la proporción de mezcla

La química del combustible puede variar según la mezcla, la oxidación, la contaminación y el almacenamiento. Un compuesto que se compara bien con una categoría de combustible conocida puede reaccionar negativamente a un combustible oxidado o degradado. También es importante considerar la formulación del combustible, la proporción de mezcla, las condiciones, la duración y la temperatura. La pregunta correcta que hay que plantearse puede no ser “Toca el diésel”, sino “¿Qué formulación de combustible, en qué proporción de mezcla, en qué condiciones, durante cuánto tiempo, a qué temperatura?”

¿es EPDM o NBR mejores para petróleo y combustible?

NBR es el elastómero que Trelleborg usa comúnmente para aceites, incluidos los hidráulicos y los fueloil, como se indica en Fichas informativas de Trelleborg. Utilice esa información como pantalla, no como aprobación para usar con todo tipo de aceites de petróleo, combustibles, grasas y fluidos hidráulicos a base de aceites minerales. El servicio prolongado y de alta temperatura puede afectar la hinchazón y la retención de propiedades.

¿es EPDM o NBR mejores para agua y vapor?

Para el servicio de agua y humedad exterior, el EPDM suele ser el mejor candidato a primer material, junto con los servicios de agua caliente o vapor. La aprobación depende de la presión del vapor, la temperatura, la química del condensado, la duración de la exposición y el sistema de curado. Una etiqueta genérica de EPDM no reemplaza una clasificación de vapor específica del compuesto.

¿Qué pasa con el líquido de frenos, el refrigerante y los productos químicos de limpieza?

Identifique la química, en lugar de elegir entre el nombre de la categoría de fluido. El líquido de frenos y el refrigerante a base de glicol pueden sugerir EPDM. Sin embargo, la contaminación por petróleo puede sugerir NBR. Los productos químicos de limpieza, la concentración, la calidad del enjuague y los residuos deben evaluarse como exposiciones separadas.

Compare la temperatura, la intemperie y el envejecimiento

EPDM suele ser la mejor opción de material para aplicaciones industriales donde una pieza debe resistir la resistencia a la intemperie, la temperatura, el ozono y la exposición a los rayos UV en exteriores. El público de Trelleborg Comparación EPDM o NBR proporciona contexto de aplicación para esta pantalla de nivel familiar. NBR normalmente requiere más protección para estos mecanismos de envejecimiento. Esto a menudo determina la elección del material para sellos y botas contra la intemperie, gabinetes exteriores y juntas del sistema de agua.

La temperatura es más difícil de interpretar. Los cuadros comparativos en línea simplifican las cosas al proporcionar rangos para toda la familia, pero puede haber secretos comerciales, dureza, métodos de prueba, tiempo de exposición, fluido y el cambio de propiedad permitido. Un EPDM puede estar diseñado para calor y vapor, mientras que otro puede ser para un equilibrio diferente. Los compuestos NBR también varían según el contenido y la formulación de acrilonitrilo.

El envejecimiento no se debe sólo a la exposición al aire. El calor puede promover la extracción, el endurecimiento, el ablandamiento, la hinchazón o la pérdida de resistencia de los fluidos. Un control rápido a temperatura ambiente no puede tener en cuenta todos los posibles efectos combinados. Pregunte qué cambios son aceptables durante el tiempo que el fluido está expuesto: volumen, masa, dureza, resistencia a la tracción, alargamiento, deformación por compresión, fuerza de sellado y fuga.

Compare el conjunto de compresión, la abrasión y el servicio dinámico

La compatibilidad de fluidos es muy importante, pero no es la única consideración en el diseño de sellos. Un compuesto puede resistir el fluido y aún así fallar porque no puede mantener la fuerza de sellado, tolerar el movimiento, resistir la extrusión o sobrevivir a la instalación.

ASTM D395 examina la deformación por compresión y la describe como la capacidad de los compuestos de caucho para conservar sus propiedades elásticas después de que el caucho se somete a un período prolongado de tensión de compresión constante. Sus notas de alcance público afirman que las pruebas de deformación por compresión son aplicables principalmente al servicio de tensión estática. Por lo tanto, al evaluar una junta de brida estática versus un sello hidráulico alternativo, el mismo número no significa lo mismo. El mismo número no necesariamente predice fricción dinámica, desgaste o fugas.

Para una comparación justa, mantenga constante el método y el acondicionamiento. La deflexión, el tiempo, la temperatura, la geometría de la muestra y el procedimiento de recuperación pueden afectar los resultados informados. No compare el EPDM de un proveedor con el NBR de otro proveedor, donde los datos se generan utilizando diferentes metodologías.

• Busque la compatibilidad del fluido del proceso, las condiciones de la brida y la deformación por compresión (durante la exposición al calor a largo plazo) para una junta estática.
• Busque fricción, lubricación, abrasión, acabado superficial, presión, velocidad y holgura para un sello giratorio/reciprocante.
• Busque fatiga por flexión y ciclos de presión para un diafragma.
• Busque ozono, intemperie y movimiento a baja temperatura para una bota/barra exterior.

Utilice el veto de dos exposiciones

El Veto de las Dos Exposiciones es una regla de detención de la detección. El alcance público de ASTM D471 refuerza por qué la exposición a líquidos debe evaluarse en condiciones de prueba definidas. Si las exposiciones importantes se dirigen hacia EPDM y NBR, respectivamente, no utilice un cuadro comparativo general. Mueva la aplicación a revisión y prueba de compuestos.

1. Enumere las exposiciones importantes, comenzando con el fluido del proceso o el entorno.
2. Enumere la siguiente exposición importante. Los lubricantes y agentes de limpieza pueden ser exposiciones importantes.
3. Compruebe si las exposiciones tiran en direcciones opuestas. El aceite de petróleo y el ozono exterior son un ejemplo clásico. El servicio de aceites minerales y la limpieza con vapor son otro.
4. Detenga la elección binaria si entran en conflicto. Revise un compuesto EPDM o NBR personalizado, o compare una familia diferente, es decir, HNBR o FKM, si corresponde.
5. Validar con condiciones representativas: considere condiciones representativas de la formulación fluida real, la proporción de mezcla, la edad, los aditivos, la temperatura, el tiempo y la carga mecánica.

La simple regla de familia que alcanza su límite no significa que EPDM y NBR sean inutilizables en un servicio más complicado. Significa que la regla de la familia simple ha alcanzado su límite de evidencia. La composición puede fortalecer una debilidad, pero también puede introducir nuevas compensaciones. El nuevo compuesto debe estar respaldado por su propia evidencia.

¿cuándo deberías comparar HNBR o FKM?

HNBR puede ser un buen candidato cuando el rendimiento requerido está más allá de la capacidad del nitrilo con respecto al calor, el envejecimiento y el rendimiento mecánico, así como la afinidad por el petróleo. FKM puede ser candidato cuando el servicio requiere exposición a combustibles, aceites y/o calor y productos químicos que están más allá de la capacidad del NBR estándar. Por supuesto, tienen sus ventajas y desventajas, como flexibilidad en frío, vapor y fluidos polares, costo y variabilidad. Trátelos como nuevos candidatos y no asuma que son una actualización automática.

EPDM frente a NBR por tipo de pieza

Los cambios en el tipo de pieza alteran el tipo de preguntas que usted hace, pero no reemplazan el análisis de fluidos.

Juntas tóricas

Para una junta tórica, verifique el fluido, el ciclo de temperatura, la presión, el movimiento, la compresión, el estiramiento, el llenado del prensaestopas, la holgura, el acabado de la superficie y el lubricante de instalación. Para válvulas de agua o gabinetes exteriores, EPDM puede ser la mejor opción. Para sistemas hidráulicos neumáticos o de aceite mineral lubricados, NBR puede ser una mejor opción. Cualquiera de las dos opciones aún puede fallar en una ranura deficiente o en un fluido secundario incompatible.

Juntas

Para una junta, verifique el acabado de la brida, la carga del perno, el movimiento de la junta, el espesor, el objetivo de compresión y la relajación. EPDM y NBR pueden ser opciones lógicas para juntas de agua y aceite, respectivamente, pero el sellado de la junta depende del conjunto.

Sellos y diafragmas moldeados personalizados

Las zonas flexibles delgadas se pueden realizar mediante geometría de pieza personalizada. Estos se pueden utilizar junto con líneas tejidas e inserciones unidas. También se pueden realizar transiciones bruscas, así como áreas de alta tensión, y la selección de materiales debe tener en cuenta el diseño del proceso y las herramientas. Engelhardt crea piezas de caucho moldeadas personalizadas con integración de materiales, moldes y producción.

Validar el compuesto real antes de la producción

Un proceso de aprobación realista tiene cuatro capas. Cada capa hace una pregunta diferente y saltarse una capa crea una falsa sensación de seguridad.

Establecer criterios de aceptación antes de realizar la prueba. Los alcances públicos de ASTM D471 y ASTM D395 muestre por qué los efectos de los fluidos y la deformación por compresión necesitan métodos definidos y límites de aceptación. Un informe que diga “compatible” sin límites especificados es prácticamente inútil. Los criterios aceptables para el material pueden ser límites a cambios de volumen, masa, dureza, resistencia a la tracción, deformación por compresión, fuerza de sellado, fugas, dimensión, apariencia, etc.

Además, conservar la identidad del material aprobado en el proceso de fabricación. Incluya el proveedor, el código compuesto, la revisión, el color, si corresponde, el sistema de curado, si corresponde, y los certificados. Simplemente indicar “Black EPDM 70 Shore A” no asegurará que el siguiente lote sea el mismo.

Envíe un resumen del material listo para cotización

Un resumen claro permite a un moldeador comparar compuestos adecuados en lugar de adivinar el nombre de la pieza. Utilice el mismo sobre de servicio en todas las cotizaciones. Haciendo referencia a lo aplicable ASTM D471 las condiciones de prueba de fluidos pueden hacer que esa envoltura sea más específica.

• Dibujo en papel y modelos 3D que incluyen dimensiones críticas y superficies de sellado.
• Función de la parte y consecuencia del fallo
• Describir cada proceso, limpieza, mantenimiento y todos los fluidos incidentales, incluidos los productos y sus concentraciones.
• Temperaturas mínimas, normales, máximas continuas y máximas cortas
• Servicio estático, alternativo, rotativo, de flexión o de vibración
• Cite la vida útil esperada, las condiciones de servicio máximas y mínimas, y las condiciones de servicio normales y máximas.
• Exposición al aire libre, ozono, rayos UV, humedad o almacenamiento
• Objetivo de dureza y justificación, si la hubiera, definido anteriormente.
• Requisitos aplicables ASTM, SAE, FDA, agua potable, automoción o específicos del cliente
• Pruebas de validación, límites de aceptación, cantidad de muestra y documentación requerida
• Defina el volumen a producir, el tamaño del lote, los prototipos, los requisitos de unión de los insertos, los requisitos de color y marcado y la trazabilidad.

Errores comunes de selección de EPDM frente a NBR

• Elegir el nombre de la pieza: “anillo tórico” o “junta” no identifica la exposición. El público de Trelleborg Comparación EPDM o NBR es una referencia basada en aplicaciones que evita este acceso directo al nombre de la pieza.
• Escribir “fluido hidráulico” no identifica la química base ni el paquete de aditivos de los fluidos hidráulicos.
• Usando una temperatura máxima: las condiciones continuas, máximas, fluidas y de envejecimiento deben permanecer conectadas.
• Ignorar limpiadores y lubricantes: los fluidos secundarios pueden convertirse en la limitación de la exposición.
• Comparación de resultados de pruebas no coincidentes: diferentes métodos de prueba y condiciones de recuperación pueden generar resultados engañosos.
• Usar una familia de polímeros en lugar de un solo compuesto: la formulación cambia el rendimiento.
• Suponiendo que un elastómero costoso sea una opción más segura: los elastómeros HNBR y FKM tienen algunas ventajas y algunas fallas.

Preguntas frecuentes

¿es EPDM mejor que NBR?

EPDM es generalmente mejor para el clima, el ozono y el uso en exteriores. NBR es generalmente mejor para combustible y aceite. Ninguno de los dos es generalmente mejor para todas las aplicaciones.

¿se puede utilizar EPDM con aceite?

Como se indica en El informe de Trelleborg, EPDM con productos de hidrocarburos, minerales y aceites vegetales debe evitarse debido a la absorción de aceite, que debilita las propiedades de EPDM. No generalices aquí la palabra “aceite”. Los aceites de silicona, los aceites de proceso y los paquetes de aditivos pueden comportarse de manera diferente. Debes comprobar el tipo de aceite y compuesto.

¿el NBR es adecuado para uso en exteriores?

El NBR es generalmente menos resistente que el EPDM al ozono y la intemperie. Un compuesto NBR especialmente formulado puede ser de ayuda en algunas aplicaciones en exteriores.

¿cuál es mejor para el vapor, EPDM o NBR?

Por lo general, EPDM es la mejor opción; sin embargo, la presión del vapor, la química del vapor, la temperatura y la duración, así como el sistema de curado, pueden afectar la elección. Solicite una clasificación de vapor específica del compuesto y valide el ciclo de vapor previsto.

¿cuál es mejor para los sellos hidráulicos?

Depende del fluido hidráulico. NBR generalmente se analiza en busca de aceites minerales. Los fluidos de agua glicol y éster de fosfato pueden apuntar a otra parte. También se deben evaluar otros factores, incluidos el desgaste y el calor.

¿puedo especificar solo EPDM o NBR en un dibujo?

Por lo general, eso es demasiado amplio para una aplicación crítica. Agregue un código compuesto aprobado o especificación de rendimiento, dureza, pruebas requeridas, límites de aceptación, necesidades regulatorias y control de cambios.

Decisión final

Para elegir rápidamente caucho EPDM frente a NBR, siga la exposición predominante. Las exposiciones al agua, el clima y el ozono normalmente favorecen al EPDM, y las exposiciones al petróleo y al combustible suelen favorecer al NBR. Compruebe si hay una segunda exposición que anule el atajo. Si el entorno es diferente, el fluido cambia con el tiempo o el servicio es mecánicamente exigente, detenga la elección binaria y determine el compuesto exacto. Para saber más sobre Engelhardt, mira nuestro sitio de fabricación, sau contacta con nuestro equipo con un resumen listo para citar.

Con este método podemos convertir una comparación básica de materiales en una decisión de ingeniería y compra. Para obtener más información sobre el material, la geometría, las herramientas y los requisitos de producción, comuníquese con Engelhardt para conocer su clientela parte de goma.

Referencias y fuentes

• ASTM D471: Método de prueba estándar para la propiedad del caucho -Efecto de los líquidos
• ASTM D395: Métodos de prueba estándar para el conjunto de compresión --Propiedad del caucho
• Soluciones de manipulación de fluidos Trelleborg: ¿EPDM o NBR?
• Caucho de manzana: comprensión del ASTM D2000
• Laboratorio Nacional Oak Ridge: Compatibilidad de elastómeros con POMDME y mezclas de diésel