ORING

ยางโอริง (O-ring) คือ อุปกรณ์ซีลที่มีลักษณะเป็นวงแหวนกลม มีหน้าตัดรูปตัว O มีความยืดหยุ่นสูง ใช้สำหรับป้องกันการรั่วไหลของของเหลวหรือก๊าซในระบบต่างๆ โดยจะถูกติดตั้งในร่องที่ออกแบบมาเพื่อให้เกิดการบีบอัดและปิดผนึกช่องว่างระหว่างชิ้นส่วนสองชิ้นให้แน่นสนิท

ยางโอริงผลิตจากวัสดุหลากหลายชนิด ทั้งยางธรรมชาติและยางสังเคราะห์ ซึ่งแต่ละชนิดมีคุณสมบัติที่แตกต่างกันเพื่อให้เหมาะสมกับการใช้งานในสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกัน

ยางโอริงทั่วไป 

• NBR (Nitrile Rubber / Buna-N): ทนต่อน้ำมันเชื้อเพลิง น้ำมันหล่อลื่น สารเคมีที่ไม่ใช่กรด-ด่างเข้มข้น และทนอุณหภูมิได้ประมาณ −40∘C ถึง 120∘C.
• FKM (Viton® / Fluorocarbon Rubber): ทนความร้อนสูงมาก ทนต่อสารเคมี กรด-ด่าง และน้ำมันได้ดีเยี่ยม ทนอุณหภูมิได้ประมาณ −20∘C ถึง 280∘C.
• VMQ (Silicone Rubber): ทนความร้อนสูง ทนต่อสภาพอากาศ โอโซน และรังสี UV ได้ดีเยี่ยม ไม่เป็นพิษ ทนอุณหภูมิได้ประมาณ −60∘C ถึง 230∘C.
• EPDM (Ethylene Propylene Diene Monomer): ทนต่อสภาวะอากาศได้ดี ทนความร้อน กรด-ด่าง และสารเคมีบางชนิด ไม่เหมาะกับน้ำมันเชื้อเพลิง ทนอุณหภูมิได้ประมาณ −50∘C ถึง 150∘C.
• PU (Polyurethane Rubber): ทนน้ำมัน ทนการสึกหรอ รับแรงกระแทกและแรงดันสูงได้ดี.
• HNBR (Hydrogenated Nitrile Rubber): คล้ายกับ NBR แต่ทนความร้อนได้สูงกว่าและทนทานต่อโอโซนได้ดีขึ้น.

ยาง Aflas (Fluoroelastomer - FEPM)

Aflas เป็นยางฟลูออโรอีลาสโตเมอร์ชนิดหนึ่งที่แตกต่างจาก FKM (Viton®) โดยเป็นโคโพลีเมอร์ของเตตระฟลูออโรเอทิลีน (Tetrafluoroethylene - TFE) และโพรพิลีน (Propylene) ทำให้มีคุณสมบัติพิเศษที่โดดเด่นในบางด้าน

คุณสมบัติเด่น:

• ความทนทานต่อสารเคมีสูง: โดดเด่นเป็นพิเศษในการทนต่อสารเคมีที่มีฤทธิ์รุนแรงหลายชนิด เช่น กรดแก่ (Strong Acids), เบส/ด่าง (Strong Bases/Amines), ไอน้ำ (Steam), แอมโมเนีย (Ammonia), และสารเคมีที่มีออกซิเจนเป็นองค์ประกอบ (Oxygenated Solvents) ซึ่ง FKM บางชนิดอาจไม่ทนทานเท่า AFLAS โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับเอมีน (amines) และไอน้ำ.
• ทนความร้อนสูง: สามารถทนอุณหภูมิได้ต่อเนื่องถึงประมาณ 205∘C (400∘F) และทนต่ออุณหภูมิสูงสุดได้ถึง 230∘C หรือมากกว่าในบางสูตร.
• ความต้านทานน้ำมันที่ดีเยี่ยม: ทนทานต่อน้ำมันเครื่องและน้ำมันเกียร์ที่มักมีสารเติมแต่งประเภทเอมีน.
• คุณสมบัติความเป็นฉนวนไฟฟ้าดีเยี่ยม: เทียบเท่ากับยางซิลิโคนและ EPDM ทำให้เหมาะสำหรับงานไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์.
• ค่าการบีบอัดต่ำ (Low Compression Set): ช่วยให้โอริงรักษาคุณสมบัติการซีลได้ยาวนาน แม้ผ่านการใช้งานภายใต้การบีบอัดเป็นเวลานาน.
• คุณสมบัติทางกลที่ดี: มีความทนทานแรงดึง (Tensile Strength) และความทนทานต่อการฉีกขาด (Tear Resistance) ที่ดี.

การใช้งาน: Aflas เหมาะสำหรับการใช้งานในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงและมีความต้องการเฉพาะสูง เช่น:

• อุตสาหกรรมเคมีและปิโตรเคมี: ซีลสำหรับปั๊ม วาล์ว ท่อ และอุปกรณ์ที่สัมผัสกับกรด ด่าง เอมีน ไอน้ำ และสารไฮโดรคาร์บอน.
• อุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซ: ใช้ในอุปกรณ์ Downhole, แท่นขุดเจาะ, และการขนส่งปิโตรเลียม.
• อุตสาหกรรมยานยนต์: ซีลในระบบเชื้อเพลิง, ระบบเบรก, และซีลสำหรับน้ำมันเครื่อง/เกียร์ที่มีสารเติมแต่ง.
• การแปรรูปอาหาร: ใช้ในบางกรณีที่ต้องการความสะอาดและทนทานต่อไอน้ำและสารทำความสะอาด.
• งานไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์: เป็นฉนวนสำหรับสายไฟและสายเคเบิล.

ยาง Kalrez® (Perfluoroelastomer - FFKM)

Kalrez® เป็นชื่อทางการค้าของ DuPont สำหรับยาง FFKM (Perfluoroelastomer) ซึ่งเป็นวัสดุยางที่มีประสิทธิภาพสูงสุดในตลาดยางโอริง จัดอยู่ในกลุ่มของยางที่ทนทานต่อสารเคมีและอุณหภูมิได้ดีเยี่ยมเหนือกว่ายางชนิดอื่นๆ เกือบทั้งหมด

คุณสมบัติเด่น:

• ความทนทานต่อสารเคมีที่เหนือกว่า: สามารถทนทานต่อสารเคมีได้มากกว่า 1,800 ชนิด รวมถึงกรดแก่ ด่างแก่ ตัวทำละลาย สารออกซิไดซ์ น้ำมันเชื้อเพลิง และพลาสม่า ทำให้เป็นวัสดุทางเลือกเมื่อยางอื่นๆ ไม่สามารถทนทานได้.
• ทนความร้อนสูงเป็นพิเศษ: สามารถทนอุณหภูมิได้สูงถึง 327∘C (620∘F) ในบางคอมพาวด์ ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานในสภาวะที่มีอุณหภูมิสูงมาก.
• ค่าการบีบอัดต่ำ (Very Low Compression Set): มีคุณสมบัติการคืนตัวที่ดีเยี่ยมแม้ภายใต้การบีบอัดที่อุณหภูมิสูง ทำให้มั่นใจได้ถึงการซีลที่มีประสิทธิภาพและยาวนาน.
• ความบริสุทธิ์สูง: บางคอมพาวด์ได้รับการรับรองจาก FDA (องค์การอาหารและยา) และมีการปล่อยก๊าซต่ำ (Low Outgassing) เหมาะสำหรับงานที่ต้องการความสะอาดสูง เช่น อุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์และเภสัชกรรม.
• อายุการใช้งานยาวนาน: ด้วยความทนทานที่โดดเด่น ทำให้ลดความถี่ในการบำรุงรักษาและเปลี่ยนอะไหล่.

การใช้งาน: Kalrez® ถูกใช้ในงานที่มีความท้าทายสูงสุดและมีความสำคัญต่อการผลิตสูง ซึ่งความล้มเหลวในการซีลเป็นสิ่งที่ไม่สามารถยอมรับได้:

• อุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์: ซีลในเครื่องจักรผลิตชิปวงจรรวม ที่สัมผัสกับพลาสม่าและสารเคมีที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสูง.
• อุตสาหกรรมเคมีและปิโตรเคมี: ซีลในวาล์ว ปั๊ม และเครื่องปฏิกรณ์ ที่สัมผัสกับสารเคมีรุนแรงและอุณหภูมิสูง.
• อุตสาหกรรมยาและอาหาร: ซีลในอุปกรณ์แปรรูปที่ต้องการสุขอนามัยสูงและทนทานต่อสารเคมีทำความสะอาดและไอน้ำ.
• อุตสาหกรรมการบินและอวกาศ: ซีลในระบบเชื้อเพลิงและไฮดรอลิกที่ต้องทนทานต่ออุณหภูมิและแรงดันสูง.
• งานสุญญากาศ (Vacuum Applications): ด้วยคุณสมบัติการปล่อยก๊าซต่ำ.

ข้อสังเกต: Kalrez® มีราคาค่อนข้างสูง เนื่องจากประสิทธิภาพที่เหนือกว่าและกระบวนการผลิตที่ซับซ้อน.

Encapsulated O-ring (โอริงแบบหุ้ม)

Encapsulated O-ring คือ โอริงที่ประกอบด้วยแกนกลางที่เป็นยางยืดหยุ่น (Elastomer Core) เช่น ซิลิโคน (Silicone - VMQ) หรือ ไวตัน (Viton® - FKM) และถูกหุ้มด้วยชั้นนอกที่บางเฉียบและไร้รอยต่อของวัสดุเทอร์โมพลาสติกฟลูออโรโพลีเมอร์ (Fluoropolymer) เช่น FEP (Fluorinated Ethylene Propylene) หรือ PFA (Perfluoroalkoxy)

คุณสมบัติเด่น:

• รวมข้อดีของสองวัสดุ:
  • แกนยาง (Elastomer Core): ให้ความยืดหยุ่น ความคืนตัว (Resilience) และค่าการบีบอัดที่ดีเยี่ยม เหมือนโอริงยางทั่วไป.
  • ชั้นหุ้มฟลูออโรโพลีเมอร์ (Fluoropolymer Encapsulation - FEP/PFA): ให้ความทนทานต่อสารเคมีที่เหนือกว่า การเสียดสีต่ำ และไม่ติดหนึบ (Non-stick) เหมือนวัสดุ PTFE.
• ความทนทานต่อสารเคมีสูง: FEP และ PFA มีความทนทานต่อสารเคมีได้เกือบทุกชนิด ทำให้โอริงแบบหุ้มเหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมที่กัดกร่อน.
• ช่วงอุณหภูมิการใช้งานกว้าง: ทนอุณหภูมิได้ตามคุณสมบัติของแกนยางและชั้นหุ้ม โดย FEP มักทนได้ถึงประมาณ 205∘C และ PFA ทนได้สูงกว่าถึง 260∘C หรือมากกว่า.
• ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำ: ช่วยลดการสึกหรอและเพิ่มประสิทธิภาพในการเคลื่อนที่แบบไดนามิก (สำหรับการเคลื่อนที่ช้าๆ).
• สุขอนามัยที่ดี: พื้นผิวเรียบและไม่ยึดติด ทำให้ง่ายต่อการทำความสะอาดและลดการสะสมของสิ่งสกปรก เหมาะสำหรับอุตสาหกรรมอาหาร ยา และเครื่องดื่ม.
• สามารถใช้งานในร่องโอริงมาตรฐานได้: ไม่จำเป็นต้องออกแบบร่องใหม่.

ประเภทของ Encapsulated O-ring:

• FEP Encapsulated O-ring:
  • แกนกลางซิลิโคน (Silicone Core): เหมาะสำหรับงานที่ต้องการความยืดหยุ่นสูงที่อุณหภูมิสูงและต่ำมาก (กว้างกว่า Viton) แต่มีการบวมตัวเล็กน้อยเมื่อสัมผัสสารเคมีบางชนิด.
  • แกนกลางไวตัน (Viton® Core): เหมาะสำหรับงานที่ต้องการความทนทานต่อสารเคมีเพิ่มเติมจากชั้นหุ้มและประสิทธิภาพที่ดีในอุณหภูมิสูง.
• PFA Encapsulated O-ring:
  • มีคุณสมบัติคล้ายกับ FEP แต่ทนความร้อนได้สูงกว่า และมีความทนทานต่อการแตกร้าวจากความเค้นได้ดีกว่าเล็กน้อย ทำให้เป็นตัวเลือกสำหรับงานที่ต้องการความทนทานสูงสุด.
• แบบแกนกลวง (Hollow Core Encapsulated O-ring): แกนยางภายในกลวง ช่วยให้โอริงมีความยืดหยุ่นและต้องการแรงบีบอัดน้อยลงในการซีล เหมาะสำหรับงานที่มีแรงกดต่ำ.

การใช้งาน: Encapsulated O-ring ถูกนำไปใช้อย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมที่ต้องการการซีลที่มีประสิทธิภาพสูงในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง แต่ไม่สามารถใช้ FFKM ได้เนื่องจากงบประมาณ หรือต้องการความยืดหยุ่นของยาง:

• อุตสาหกรรมเคมีและกระบวนการ: ปั๊ม วาล์ว ถังเก็บสารเคมี และอุปกรณ์ที่สัมผัสกับสารเคมีกัดกร่อน.
• อุตสาหกรรมอาหารและยา: อุปกรณ์แปรรูปอาหาร เครื่องบรรจุ และระบบ CIP (Clean-in-Place) ที่ต้องทนทานต่อสารทำความสะอาดและไอน้ำ.
• อุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซ: การซีลในอุปกรณ์บางประเภทที่ต้องการความทนทานต่อสารเคมีและอุณหภูมิ.
• ระบบน้ำและการบำบัดน้ำเสีย: วาล์วและข้อต่อที่สัมผัสกับน้ำที่มีสารเคมี.

สรุปการเลือกใช้วัสดุโอริง

• ยางทั่วไป (NBR, FKM, Silicone, EPDM): เป็นตัวเลือกแรกสำหรับงานส่วนใหญ่ที่ไม่มีสภาพแวดล้อมรุนแรงเกินไป โดยเลือกตามความต้องการด้านอุณหภูมิ, การทนน้ำมัน/สารเคมี, และคุณสมบัติทางกล.
• Aflas: เป็นตัวเลือกที่ยอดเยี่ยมเมื่อต้องการความทนทานเป็นพิเศษต่อสารเคมีจำพวกกรด เบส/เอมีน และไอน้ำ ซึ่ง FKM ทั่วไปอาจไม่สามารถทนทานได้ดีพอ. เหมาะสำหรับงานที่รุนแรงกว่าปกติแต่ยังไม่ถึงขั้นสุดยอดของ FFKM.
• Kalrez (FFKM): คือสุดยอดวัสดุสำหรับการซีลในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงที่สุด ไม่ว่าจะเป็นอุณหภูมิสูงจัด สารเคมีหลากหลายชนิดที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสูง และความต้องการด้านความบริสุทธิ์สูง เป็นการลงทุนที่สูงแต่ให้ความน่าเชื่อถือและอายุการใช้งานที่ยาวนานที่สุด.
• Encapsulated O-ring (FEP/PFA): เป็นทางเลือกที่คุ้มค่าเมื่อต้องการคุณสมบัติความทนทานต่อสารเคมีของฟลูออโรโพลีเมอร์ (คล้าย PTFE) แต่ยังคงความยืดหยุ่นของยางไว้ เหมาะสำหรับงานที่ต้องการความทนทานต่อสารเคมีหลากหลายและอุณหภูมิสูง แต่มีการเคลื่อนไหวไม่มากนัก หรือต้องการลดต้นทุนจาก FFKM.

การเลือกยางโอริงที่ถูกต้องเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งในการรับประกันประสิทธิภาพและความปลอดภัยของระบบ เพื่อหลีกเลี่ยงการรั่วไหลและการเสียหายของอุปกรณ์.