NBR O-RINGE | WERKSTOFFE EINFACH ERKLÄRT
Was sind NBR O-Ringe?
NBR (Nitril-Butadien-Kautschuk) zählt neben FKM oder HNBR zu den am häufigsten eingesetzten Elastomeren für Dichtungselemente.
Vorteilhafte mechanische Eigenschaften und ein breites Beständigkeitsprofil zeichnen den Werkstoff aus. Den breiten Einsatzbereich dieser O-Ringe limitiert einzig die eingeschränkte Hochtemperatureignung. Doch auch dafür gibt es eine Lösung.
HNBR, Hydrierter-Nitril-Butadien-Kautschuk, erweitert den Hochtemperaturbereich von NBR und eignet sich daher für noch anspruchsvollere Anwendungen. Viele Standardanwendungen lassen sich aber wirtschaftlich mit NBR O-Ringen abdecken.
Sie sind im Sprachgebrauch auch unter Herstellerbezeichnungen wie Perbunan® oder Europrene® bekannt.
Merkmal | Wert |
|---|---|
ISO Bezeichnung | NBR |
Handelsnamen | Perbunan |
Chemische Bezeichnung | Nitril-Butadien-Kautschuk |
Medienbeständigkeit | Mittlere Medienbeständigkeit |
Temperaturbeständigkeit | -30°C bis +120°C |
Standardfarbe | Schwarz |
Standardhärte | 70 Shore A |
Anwendungsbereich | Automobilindustrie, Öl&Gas, Chemie |
Herstellung | Formpressen und Spritzguss |
Toleranzen | DIN ISO 3601 |
Haltbarkeit | 6 Jahre |
Unterschiede im Rohstoffpreis
Material | NBR | EPDM | VMQ | HNBR | FKM | PTFE | FEP | FFKM |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Faktor | 1 | 1,5 | 1,9 | 2,7 | 3,9 | 24 | 51 | 329 |
Korrekte Interpretation: NBR ist im Vergleich zu den anderen O-Ring Werkstoffen das günstigste Material. Der Faktor gibt an, wie viel teurer ein Material im Vergleich zu NBR ist.
Beispiel: FKM ist 3,9x teurer als NBR. FFKM ist 329x teurer als NBR.
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#1 Die 5 wichtigsten Vorteile von NBR O-Ringen
- Attraktives Preis-Leistungsverhältnis
- Gute Kältebeständigkeit
- Reiß- und Abriebfestigkeit
- Chemische Beständigkeit gegen Mineralöl
- In diversen Härten und Farben erhältlich
NBR O-Ringe eignen sich, wenn der Einsatz eine ausgeprägte Kälteflexibilität voraussetzt. Dichtungselemente aus diesem Werkstoff behalten ihre elastischen Eigenschaften auch bei sinkenden Temperaturen lange bei.
Alternativen zu NBR mit ähnlicher Tieftemperatureignung sind Silikon, CR, EPDM oder FKM, die in Abhängigkeit ihrer Medienbeständigkeit für den individuellen Anwendungsfall auszuwählen sind.
Schon im statischen Einsatz kann es zu Bewegungen der abzudichtenden Maschinenteile kommen.
Auch wechselnde Druckverhältnisse sorgen dafür, dass O-Ringe sich in der Einbaunut bewegen. Dabei kommt es zu mechanischem Verschleiß. NBR O-Ringe sind jedoch durch ihre Abriebfestigkeit kaum anfällig für solche Schwächungen des Materials.
Sie behalten ihre Masse und erhalten damit nicht nur länger die Dichtwirkung aufrecht. Das macht O-Ringe aus NBR sogar für dynamische Anwendungen zu einer geeigneten Option.
Dazu kommt der bei NBR gering ausgeprägte Druckverformungsrest. So nimmt der O-Ring nach längerer Verformung wieder seinen Ursprungs-Querschnitt an und kann den Dichtspalt zuverlässig verschließen.
Daneben ist NBR das Standardmaterial für den Bereich von Pneumatik- und Hydraulikanwendungen. Dabei profitieren die O-Ringe von der Beständigkeit gegenüber Produkten auf der Basis von Mineralöl.
Die wichtigsten O-Ring Werkstoffe im Vergleich
Werkstoff | Temperaturbeständigkeit | Chemiebeständigkeit | Elastizität |
|---|---|---|---|
NBR | -30°C bis +120°C | Niedrig | Hoch |
HNBR | -30°C bis +150°C | Mittel | Hoch |
EPDM | -45°C bis +150°C | Mittel | Hoch |
SILIKON | -60°C bis +200°C | Niedrig | Hoch |
FKM (VITON) | -25°C bis +200°C | Mittel | Hoch |
FEP ummantelt | -60°C bis +200°C | Hoch | Mittel |
PTFE | -250°C bis +250°C | Hoch | Niedrig |
FFKM | -40°C bis +340°C | Hoch | Hoch |
#2 Die 3 häufigsten Anwendungsbereiche von NBR O-Ringen
Automobilbranche
In Verbrennungsmotoren entstehen durch die Betriebsphasen stark schwankende Temperaturen. Dichtungselemente müssen für diese Anwendungen Temperaturbereiche zwischen -40 und 180 Grad abdecken.
Neben der Beständigkeit gegen SAE-Motorölen ist die Hochtemperatureignung die ausschlaggebende Eigenschaft von NBR für dieses Einsatzgebiet. Für höchste Temperaturbelastungen verfügen alternative Werkstoffe wie HNBR über mehr Reserven.
ÖL und Gasindustrie
O-Ringe aus dem Werkstoff NBR sind für den Einsatz in gasführenden Anlagen freigegeben. Maßgebend dafür ist die Zulassung der O-Ringe nach DIN EN 549.
NBR O-Ringe spielen in diesem Bereich eine wichtige Rolle in der Praxis. Als Alternativen stehen den Anwendern aber auch die O-Ring-Werkstoffe HNBR, VMQ oder FKM zur Verfügung.
CHEMIEINDUSTRIE
Die Anwendungsbereiche in der Chemie und der Verfahrenstechnik sind stark diversifiziert. Werkstoffauswahl und Dimensionierung der O-Ringe erfolgen unter bestmöglicher Betrachtung der Einbausituation und des Anforderungsprofils.
Dabei ist das Ziel die Minimierung von Stillstandsrisiken hochvernetzter Produktionsketten durch versagende O-Ringe. Hier findet NBR neben vielen weiteren Werkstoffen seinen Platz. NBR O-Ringe kommen dabei unter anderem in Drucksystemen zum Einsatz.
Das gilt für statische und dynamische Anwendungen gleichermaßen.
#3 Wie ist die Medienbeständigkeit von NBR O-Ringen?
Mineralöle und darauf basierende Produkte kommen in nahezu allen technischen Anlagen vor. Sie kommen unter anderem als Hydrauliköle, Treibstoffe oder Schmiermittel zum Einsatz. NBR O-Ringe weisen im Kontakt mit diesen Medien eine gute Beständigkeit auf. Dank der hohen Abriebfestigkeit von NBR ist dieses Potenzial auch in der Praxis nutzbar.
NBR ist beständig gegen
- Wasser
- Aliphatische Kohlenwasserstoffe wie Mineralöl, Hydrauliköl, oder Heizöl
- Verdünnte Säuren und Basen
- Wasserbasierte Hydraulikflüssigkeiten
- Pflanzliche und tierische Fette
NBR ist nicht beständig gegen
- Ozon und Witterungseinflüsse
- Polare Lösungsmittel wie Aceton
- Aromatische und chlorierte Kohlenwasserstoffe
- Bremsflüssigkeit auf Glykolbasis
Beim Einsatz von NBR O-Ringen ist die Angreifbarkeit des Werkstoffes durch Ozon zu beachten.
Schon bei der unsachgemäßen Lagerung an der Umgebungsluft kann es zu tiefen Rissen im O-Ring kommen, die den vorzeitigen Ausfall der Dichtung bewirken. Das ist vor allem bei vormontierten Dichtungen aus NBR problematisch. Abhilfe schafft die luftdichte Lagerung im entspannten Zustand.
Für besonders beanspruchte O-Ringe empfiehlt sich die Wahl eines Compounds mit speziellen Ozonschutzmitteln. NBR zeigt daneben Schwächen beim Einsatz in Heißwasser und Dampf. Alternativ bietet HNBR eine deutliche Steigerung der Widerstandskraft gegen den Angriff von Ozon und für Heißwasseranwendungen.
Der Werkstoff entsteht durch die Hydrierung von NBR und verfügt auch über eine gesteigerte obere Betriebstemperatur.
#4 Wie hoch ist die NBR Temperaturbeständigkeit?
NBR (Nitril-Butadien-Kautschuk) ist ein synthetischer Kautschuk, der vor allem für seine gute Öl- und Kraftstoffbeständigkeit bekannt ist.
Die Temperaturbeständigkeit von NBR ist jedoch ein wichtiger Aspekt, der je nach Zusammensetzung variiert und seine Anwendungsbereiche beeinflusst.
-
Einfluss des Acrylnitrilanteils auf die Temperaturflexibilität: Der Acrylnitrilanteil in NBR hat einen signifikanten Einfluss auf dessen Temperaturbeständigkeit. Ein NBR-Werkstoff mit 18 Prozent Acrylnitrilanteil zeigt eine gute Tieftemperatur-Flexibilität bis etwa -38 °C, während ein Werkstoff mit 50 Prozent Acrylnitrilanteil nur eine Tieftemperatur-Flexibilität bis etwa -3 °C aufweist. Der höhere Acrylnitrilanteil verbessert die Öl- und Kraftstoffbeständigkeit, verringert jedoch die Flexibilität bei niedrigeren Temperaturen. Man kann also nicht sagen, dass ein höherer Polymeranteil eine Mischung besser macht. Es kommt immer auf die spezifische Anwendung an.
-
Generelle Temperaturgrenzen von NBR: Im Allgemeinen ist NBR für einen Temperaturbereich von -30 °C bis +100 °C geeignet. Für kurze Zeitperioden kann NBR Temperaturen von bis zu +120 °C aushalten. Es gibt jedoch spezielle NBR-Mischungen, die bei Temperaturen von bis zu -50 °C eingesetzt werden können. Diese Eigenschaften machen NBR zu einem vielseitigen Material für verschiedene industrielle Anwendungen.
-
Erweiterte Temperaturbeständigkeit: Einige Quellen geben an, dass NBR bei Temperaturen von bis zu +120 °C und bis zu -50 °C beständig ist. Diese erweiterten Temperaturgrenzen erhöhen die Vielseitigkeit von NBR, insbesondere in Anwendungen, die eine hohe mechanische Festigkeit und Abriebbeständigkeit erfordern, wie z.B. in der Automobilindustrie und in der Herstellung von Dichtungen und Schläuchen.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass NBR ein äußerst nützliches Material für Anwendungen ist, die eine Beständigkeit gegen Öl und Kraftstoff sowie eine gewisse Flexibilität bei unterschiedlichen Temperaturen erfordern.
#5 Wie sind die mechanische Eigenschaften von NBR O-Ringen?
- Sehr gute Abriebfestigkeit
- Eignung für dynamische Anwendungen
- Niedriger Druckverformungsrest
Das gute Abriebverhalten und die Druckbeständigkeit kommen NBR O-Ringen bei der statischen Abdichtung zugute.
Selbst wenn die Maschinenelemente sich etwa durch wechselnde Druckbedingungen oder Einflüsse von außen zueinander bewegen, können die Dichtringe den veränderten Dichtspalt überbrücken.
Das gilt auch, nachdem über längere Zeit hoher Druck auf den O-Ring gewirkt hat. Wandert der O-Ring dabei in der Nut, dann hat das kaum zur Folge, dass sich Partikel aus dessen Oberfläche lösen.
Die Kombination dieser Eigenschaften macht NBR O-Ringe anders als die meisten alternativen Werkstoffe auch für leichte dynamische Anwendungen geeignet.
#6 Was muss ich bei der Nutauslegung eines NBR O-Rings beachten?
- Nutgestaltung nach ISO 3601 vornehmen
- Im statischen Fall Mindestverpressung des Querschnitts von 6% sicherstellen
- Für dynamische Abdichtung geringere Verpressung wählen
- Bei von außen wirkendem Druck bis 6% Dehnung über den Innendurchmesser der Nut vorsehen
- Bei von innen wirkendem Druck 1 bis 3% Stauchung am Außendurchmesser der Nut einplanen
Im Hochtemperaturbereich hängt die Haltbarkeit von NBR O-Ringen stark mit der Schnurstärke zusammen.
Der Hintergrund ist, dass bei größeren Querschnitten das Volumen deutlich stärker wächst als die Oberfläche. Damit geht das Vermögen des Stoffaustausches in Bezug auf die Masse des O-Rings zurück. In der Konsequenz verlangsamen größere Schnurstärken den Alterungsmechanismus von NBR O-Ringen durch den Sauerstoffkontakt.
Diese Überlegung sollte bei der Dimensionierung der O-Ringe berücksichtigt werden.
Was ist bei der Montage von NBR O-Ringen zu beachten?
- Einführschrägen zwischen 15 und 20 Grad vorsehen
- Bohrungen entgraten, auch wenn sie nur bei der Montage überfahren werden
- Scharfe Kanten mit minimalem Radius von 0,1 bis 0,3 mm verrunden
- Innendurchmesser des O-Rings bei der Montage nicht über 50% aufdehnen
- Geeignete Montagehilfsmittel wie Aufziehkegel oder Silikonfett verwenden
- Verdrehen des O-Rings vermeiden
#7 Weitere wichtige Informationen zu NBR O-Ringen
Zum Abschluss möchten wir noch einige Fragen beantworten, die uns im Alltag häufiger gestellt werden.
#7.1 Was ist NBR für ein Material?
NBR (Nitril-Butadien-Kautschuk) ist ein Elastomer, welches in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt wird. Insbesondere die Chemie, Öl&Gas und Automobilindustrie setzen NBR in immensen Stückzahlen ein, da NBR ein ausgezeichnetes Preis-Leistungs-Verhältnis besitzt.
Im Bereich der O-Ringe gilt das NBR Material als der Standardwerkstoff.
#7.2 Wo finde ich das NBR Datenblatt?
Das Datenblatt für unsere NBR O-Ringe können Sie sich ganz einfach direkt auf unserer Webseite ansehen und wenn Sie möchte auch herunterladen.
#7.3 Was ist NBR 90?
Hinter dem Ausdruck „NBR 90“ verbirgt sich zu einen die Werkstoffangabe (NBR) und zum anderen aber auch die Angabe der Shorehärte (90).
Die Standardhärte (Shorehärte) liegt bei NBR bei 70 Shore A. Dementsprechend sind 90 Shore O-Ringe härter als der Standard und werden daher nur bei hohen Drücken eingesetzt.
„Ich bin überzeugt davon, dass wir unser Wissen mit der Welt teilen sollten. Ich hoffe, dass ich alle Ihre Fragen beantworten konnte. Sollten Sie noch Fragen haben, dann können Sie sich jederzeit gerne bei uns melden. Wir helfen Ihnen gerne weiter.“
Herr der O-Ringe
Autor der Dichtungsakademie
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