Sự Khác Biệt Giữa Silicon Chịu Nhiệt Và Ống Cao Su

Trong sản xuất, cơ khí, thực phẩm hay y tế, hai vật liệu đàn hồi được nhắc đến nhiều nhất là silicon chịu nhiệt và ống cao su. Không ít người băn khoăn: nên chọn silicon chịu nhiệt và ống cao su loại nào cho đường ống, phớt, gioăng hay chi tiết tiếp xúc nhiệt? Bài viết này Vật Tư Uy Vũ giúp bạn hiểu rõ bản chất từng vật liệu, sự khác nhau về thành phần, tính chất, ứng dụng và giá thành để đưa ra lựa chọn tối ưu.

Silicon chịu nhiệt là gì?

Trong thực tế Việt Nam, “silicon” thường được dùng để chỉ silicone – một loại elastomer có khung xương siloxane (–Si–O–Si–) gắn các nhóm hữu cơ (thường là methyl, phenyl). Nhờ liên kết Si–O bền vững, silicone có độ ổn định nhiệt rất cao, chịu lão hóa tốt. “Silicon” theo nghĩa hóa học thuần túy là nguyên tố Si, nhưng trong bối cảnh kỹ thuật ống, gioăng, keo… chúng ta đang nói đến cao su silicone.

Silicon chịu nhiệt (silicone chịu nhiệt) có thể làm dạng tấm, ống, dây, gioăng hoặc keo/sealant. Khoảng nhiệt độ làm việc phổ biến từ –60°C đến 200–250°C, thậm chí ngắn hạn có thể tới khoảng 300°C tùy cấp vật liệu và phụ gia. Silicon cách điện tốt, trơ sinh học, mùi trung tính, phù hợp môi trường thực phẩm/y tế (với loại đạt chuẩn). Điểm cần lưu ý: silicone không bền với dầu khoáng, nhiên liệu, dung môi hydrocacbon mạnh; đồng thời có độ thấm khí cao hơn nhiều loại cao su tổng hợp khác.

Nên chọn ống silicon chịu nhiệt hay ống cao su? Loại nào cho đường ống, phớt, gioăng hay chi tiết tiếp xúc nhiệt?

Ống cao su chịu nhiệt là gì?

“Cao su” là nhóm elastomer hữu cơ – nguồn gốc tự nhiên (NR, polyisoprene) hoặc tổng hợp (EPDM, NBR, CR/neoprene, SBR, FKM/Viton…). Mỗi họ cao su có cấu trúc chuỗi khác nhau nên tính năng khác nhau. Ống cao su chịu nhiệt thường được đùn (extrusion) từ một hoặc nhiều lớp cao su, gia cường sợi dệt/kim loại rồi lưu hóa để tăng cơ tính, chịu áp.

Khoảng nhiệt điển hình:

• NR/SBR: thường tới ~80–100°C;

• EPDM: khoảng –50 đến 150°C, rất bền ozone/UV, chịu hơi nước, glycol;

• NBR: chịu dầu, nhiên liệu tốt, thường tới ~100–120°C;

• FKM (Viton): chịu hóa chất, dầu, nhiệt rất tốt, khoảng –20 đến 200–220°C.

Nhờ đa dạng công thức, ống cao su có thể “tùy biến” theo môi trường: nước nóng, dầu, xăng, hơi, hóa chất, ngoài trời…

Mỗi họ cao su có cấu trúc chuỗi khác nhau nên tính năng khác nhau

Sự khác biệt giữa silicon chịu nhiệt và ống cao su chịu nhiệt

Về thành phần

Silicon chịu nhiệt (silicone) là elastomer lai vô cơ–hữu cơ với xương siloxane, nên bền nhiệt và bền lão hóa tự nhiên. Ngược lại, ống cao su chịu nhiệt dựa trên polyme hữu cơ (isoprene, butadiene, ethylene–propylene, acrylonitrile–butadiene, fluorocarbon…), được phụ gia (chất độn, lưu huỳnh/peroxide, chất chống lão hóa) và gia cường (sợi, thép). Vì vậy, cao su cho phép “thiết kế theo mục tiêu” (chịu dầu, chịu hơi, chịu hóa chất) rộng hơn silicone ở nhiều môi trường đặc thù.

Sự khác biệt về thành phần ống silicon chịu nhiệt và ống cao su

Về tính vật lý

Silicone nổi trội ở ổn định nhiệt, độ mềm dẻo ở nhiệt độ thấp, cách điện và độ trơ sinh học. Tuy nhiên, silicone thường có độ bền xé và mài mòn kém hơn một số cao su kỹ thuật; khả năng chịu dầu/nhiên liệu cũng yếu hơn NBR/FKM. Ngược lại, các hệ cao su có thể đạt độ bền kéo, xé, mài mòn cao, chịu áp và uốn gấp tốt, đặc biệt khi có lớp bố/gân thép.

Về lão hóa: silicone gần như miễn nhiễm ozone/UV; EPDM cũng rất tốt; NR kém hơn. Về thấm khí: silicone có độ thấm khí cao, còn nhiều cao su (nhất là NBR/FKM) kín hơn. Về an toàn cháy: silicone có xu hướng ít khói, có thể tự tắt khi có phụ gia phù hợp; một số cao su cần công thức chống cháy riêng.

Về tính ứng dụng

Silicon chịu nhiệt và ống cao su “mỗi người một việc”:

• Silicone phù hợp gioăng, phớt, đệm, ống trong thực phẩm – y tế, thiết bị điện, lò nướng, hấp, autoclave, nơi yêu cầu không mùi, trơ, nhiệt cao nhưng không có dầu/xăng. Trong ô tô, ống silicone rất phổ biến ở đường khí nạp/turbo, làm mát (môi trường gốc nước/glycol, không tiếp xúc nhiên liệu). Silicone cấp platinum-cure còn dùng cho dụng cụ y tế, ống dẫn dịch, do tính tương thích sinh học.
   

• Ống cao su chịu nhiệt mạnh ở môi trường dầu, nhiên liệu, dung môi, hóa chất:
   

  • NBR cho dầu/xăng;

  • EPDM cho nước nóng, hơi, glycol, ngoài trời;

  • CR (neoprene) cân bằng thời tiết, dầu nhẹ;

  • FKM cho dầu nóng, dung môi mạnh, hóa chất và nhiệt cao.
    Nhờ lớp bố gia cường, ống cao su chịu áp lực tốt, hợp với đường ống công nghiệp, thủy lực nhẹ, ô tô – xe máy (nhiên liệu), hóa chất.

Về giá thành

Nhìn tổng quan, silicone đắt hơn NR/SBR/EPDM/NBR tiêu chuẩn, nhưng thường rẻ hơn FKM. Ống cao su có biên độ giá rất rộng do công thức, lớp gia cường, đường kính, chuẩn an toàn… Nếu môi trường chỉ có nhiệt – nước – hơi – ozone, silicone có tuổi thọ dài, tối ưu chi phí vòng đời. Nhưng nếu có dầu, nhiên liệu, dung môi, dùng NBR/FKM sẽ bền và kinh tế hơn; silicone trong trường hợp này dễ trương nở, mất tính cơ học, dẫn đến chi phí thay thế lớn.

Sự khác biệt về giá thành giữa ống silicon chịu nhiệt và ống cao su

Lời kết

Tóm lại, nói đến silicon chịu nhiệt và ống cao su, hãy xuất phát từ môi trường làm việc thực tế:

• Ưu tiên silicone khi cần nhiệt độ cao – sạch – trơ – cách điện – an toàn sinh học, không tiếp xúc dầu/nhiên liệu, như gioăng lò, ống thực phẩm/y tế, đệm điện – điện tử, ống làm mát.

• Chọn ống cao su chịu nhiệt (EPDM/NBR/FKM…) khi có dầu, nhiên liệu, hóa chất hoặc cần chịu áp, chịu mài mòn, gia cường cho đường ống công nghiệp, ô tô – xe máy (đường nhiên liệu, dầu) hay hóa chất.

Một quyết định đúng là sự kết hợp giữa nhiệt độ, hóa chất tiếp xúc, áp lực, quy chuẩn an toàn và ngân sách. Nếu bạn vẫn phân vân, hãy xác định: môi trường có dầu/nhiên liệu không, nhiệt tối đa bao nhiêu, có yêu cầu thực phẩm/y tế hay cách điện không, áp lực vận hành ra sao. Khi trả lời được các câu hỏi ấy, bạn sẽ thấy lựa chọn giữa silicon chịu nhiệt và ống cao su trở nên rõ ràng, đồng thời tối ưu chi phí vòng đời thiết bị.