墊片製造的關鍵：法蘭墊片規格與密封元件的原料選擇

墊片製造的關鍵：法蘭墊片規格與密封元件的原料選擇

密封元件的品質取決於原料與製造工藝。本文將深入解析從乙烯原料到成品的製造過程，探討法蘭墊片與O型環的規格標準（JIS/ANSI），並分析鐵氟龍墊片與橡膠墊片在機械零組件中的選用策略，助您掌握防漏關鍵。

 

工業密封的起點：從乙烯原料到高性能聚合物

在探討密封元件的成品之前，我們必須先回到源頭：原料化學。現代工業中，絕大多數的密封材料都源自於石油化學工業，其中「乙烯」（Ethylene）扮演著上帝粒子的角色。

乙烯經過聚合反應後，可以生成聚乙烯（PE）或與丙烯共聚生成 EPDM（三元乙丙橡膠）。在橡膠與塑膠的製造過程中，乙烯粉與各種添加劑的混合比例，直接決定了最終產品的物理特性。例如，透過控制乙烯基的含量，可以調整材料的耐化學性與柔韌性。這些基礎原料經過混煉、硫化或燒結後，變身為我們熟悉的橡膠片或鐵氟龍板材，再經過精密裁切，最終成為守護管路安全的法蘭墊片。

 

法蘭墊片規格解析：JIS、ANSI 與 DIN 的差異

法蘭墊片（Flange Gasket）是管路系統中靜態密封的核心。許多工程師在採購時常犯的錯誤，就是只看管徑（如 2英吋），卻忽略了「法蘭規範」。

全球通用的法蘭標準主要分為三大體系，彼此的橡膠墊片規格尺寸並不互通：

1. JIS (日本工業標準)：台灣最常見的規格，如 JIS 10K、JIS 5K。通常配合 NOK 或 NAK 等日系或台系設備使用。

2. ANSI/ASME (美國標準)：常用於石化工業，如 Class 150、Class 300。

3. DIN (德國標準)：常見於歐洲進口的精密機械與氣壓設備中。

除了法蘭規範，墊片的形狀也分為「全平面」（Full Face，有螺絲孔）與「環型」（Ring Type，無螺絲孔，僅夾在螺絲內側）。選購時，務必確認機械零組件的法蘭面設計，選錯形狀會導致受壓不均而洩漏。

 

材質雙雄：橡膠墊片 vs. 鐵氟龍 (PTFE) 墊片

在橡膠墊片五金行中，最常被問到的問題就是：「我要選黑色的橡膠，還是白色的鐵氟龍？」這取決於介質與溫度。

• 橡膠墊片 (Rubber Gasket)：

  • NBR (丁腈橡膠)：最通用的材質，耐油性佳。適用於一般水路、油壓管路及傳動元件的潤滑系統。

  • EPDM墊片：耐候性與耐化學性優於 NBR，特別適用於熱水、蒸氣或戶外曝曬環境。它是防水o型環與戶外管路墊片的常客。

• 鐵氟龍墊片 (PTFE Gasket)：

  • PTFE墊片具有近乎完美的耐腐蝕性，能抵抗強酸強鹼。

  • 鐵氟龍墊片規格通常分為純 PTFE（硬度高、缺乏彈性）與包覆式（內部包橡膠）。由於 PTFE 較硬，需要較大的螺絲鎖緊力才能密封，且需注意「冷流」現象。在半導體或化工製程中，它是無可替代的密封元件。

 

密封元件的精密製造：沖壓與模具成型

高品質的墊片並非單純用剪刀剪下即可。工業級的製造流程極為嚴謹：

1. 原料混煉：將生膠、補強劑（如碳黑）與硫化劑混合。對於高端的 NOK 或 NTK 相關供應鏈產品，原料的純淨度控制（如去除雜質）至關重要。

2. 壓延成型：將混合好的膠料壓製成厚度均勻的橡膠片。厚度公差必須控制在極小範圍內，否則會影響壓縮率。

3. 精密裁切：利用電腦切割機或沖壓模具，將橡膠片加工成標準規格的墊片。對於O型環這類產品，則是直接注入模具硫化成型，以確保無毛邊與接縫。

對於特殊用途，如液壓缸內的u型迫緊，其唇口形狀複雜，無法用裁切製造，必須依賴高精度的模具射出成型，才能保證在高壓下不變形。

 

關鍵零組件的整合：O型環與傳動系統

雖然法蘭墊片負責管路密封，但在產業機械內部，O型環（O-ring）才是主角。

查閱 oring規格表 時，我們會發現 P 系列（動態）、G 系列（靜態）等區分。在氣壓缸與聯軸器等傳動元件中，O型環不僅要密封，還要承受摩擦。

• 耐高溫o型環：在引擎或鍋爐周邊，需使用 FKM（氟橡膠）或矽膠o型環，一般 NBR 會在 100°C 以上硬化失效。

• 食品級o型環：在食品機械中，必須使用無毒、無味且通過 FDA 認證的材質（通常是矽膠或 EPDM），避免污染食物。

 

品牌與品質保證：為何選擇 NOK 與 NAK？

在機械零件市場，品牌代表著配方的穩定性。

• NOK：日本密封件龍頭，其優勢在於材料科學的深厚積累。NOK o型環規格是全球許多設備的標準。其生產的油封與 O型環，品質一致性極高。

• NAK：台灣的密封件大廠，以高性價比與靈活的客製化能力著稱。

• NTK：雖然主要聞名於切削工具與感測器，但在高精密機械的供應鏈中，NTK 的技術標準往往也帶動了對配套密封元件的高要求，特別是在耐高溫與陶瓷相關的應用上。

尋找專業的 oring廠商，而非隨意購買散裝品，能確保您買到的墊片材質證明（COA）是真實的，這對於通過 ISO 認證的工廠尤為重要。

 

採購建議：規格表與實物測量

當您需要更換密封墊片或迫緊時，建議遵循以下步驟：

1. 核對舊品：雖然舊品已變形，但仍可測量內徑與外徑。

2. 查閱手冊：查看設備維護手冊中的 oring型錄 或零件料號。

3. 確認工況：介質是什麼（油、水、酸鹼）？溫度多少？壓力多大？

4. 選擇材質：根據工況選擇 NBR、EPDM 或 鐵氟龍o型環。

切記，迫緊搭扣或鋼索迫緊器這類特殊元件，往往需要原廠規格，通用型的橡膠片可能無法提供足夠的拉力或密封力。

 

常見問題 QA

Q1：法蘭墊片可以重複使用嗎？

A： 強烈不建議。法蘭墊片（尤其是橡膠墊片與ptfe墊片）在鎖緊後會產生永久壓縮變形，失去回彈性。若重複使用，不僅無法貼合微小的表面不平整，還極易在高壓下被吹出（Blow-out），導致嚴重洩漏工安事故。

Q2：如何分辨買到的 O型環是 NBR 還是 FKM (耐高溫) 材質？

A： 單從外觀很難分辨（通常都是黑色）。FKM 的密度比 NBR 高，手感較沈重。最簡單的測試是用火燒：NBR 燃燒會有橡膠硫磺味且冒黑煙；FKM 則較難點燃，離火即滅，且燃燒後會殘留白色氟化物粉末。當然，最安全的方式是向信譽良好的 oring廠商 購買並索取材質證明。

Q3：鐵氟龍墊片太硬鎖不緊怎麼辦？

A： 這是 鐵氟龍墊片 常見的問題。解決方法有三：1. 使用「膨體鐵氟龍」（ePTFE），其內部有多孔結構，較軟且易壓縮。2. 使用「包覆式墊片」，內層是橡膠提供回彈力，外層包覆 PTFE 抗腐蝕。3. 檢查法蘭面是否平行，並使用扭力扳手依照對角線順序分次鎖緊。