# 氣動閥密封材料（NBR、FKM、HNBR）與化學相容性技術指南 > Source: https://rodlesspneumatic.com/zh-hant/blog/a-technical-guide-to-pneumatic-valve-seal-materials-nbr-fkm-hnbr-and-chemical-compatibility/ > Language: zh-Hant ## Summary 比較 NBR、HNBR 與 FKM 氣動閥密封材料，依 8 項運轉條件、正式測試方法及型號層級驗證，完成配方核准。 ## Page Content # 氣動閥密封材料（NBR、FKM、HNBR）與化學相容性技術指南 選擇氣動閥密封時，應針對確切的閥內位置與暴露條件核准特定配方，而不是把 NBR、HNBR 或 FKM 宣稱為普遍最佳選擇。決策必須涵蓋使用介質、濃度、溫度、接觸時間、壓力、運動型態、潤滑劑及所需證據。聚合物家族名稱只是這份紀錄的起點。 這項區分可避免兩種常見錯誤。某種材料可能耐受主要流體，卻在接觸裝配潤滑脂、壓縮機油霧夾帶物、冷凝水及清洗化學品等次要物質後失效。同一只閥也可能同時使用動態閥芯密封、先導密封及靜態閥體 O 形環，而它們承擔的工作條件並不相同。 氣動閥密封材料 是指用於閥內特定位置的指定聚合物配方與密封形式； 配方 則是由供應商管控的組成，包括基礎聚合物、硫化系統、填料、增塑劑、加工助劑、著色劑及硬度。 > 重點摘要 NBR、HNBR 與 FKM 代表材料家族，並不等同於已核准的配方。 查閱相容性表之前，先記錄 8 項運轉條件。 溫度表只適合初步篩選，不能當作閥的額定值。 放行前，必須驗證確切的密封、潤滑劑、硬體及工作條件。 ## NBR、HNBR 與 FKM 實際指定了什麼？ ISO 1629:2025 是橡膠縮寫國際命名標準的第五版。它依聚合物鏈化學結構定義符號，因此 NBR、HNBR 與 FKM 可作為有用的家族名稱，但不會替各家族指定單一硬度、硫化系統、添加劑組合、顏色或成品閥性能（[ISO 1629:2025](https://www.iso.org/standard/88692.html)，2026 年 7 月 22 日查閱）。 NBR 是丁腈橡膠。其丙烯腈含量會影響耐油性與低溫柔韌性，而硫化系統及添加劑則會改變老化、壓縮永久變形、摩擦及萃取行為。因此，兩件同為黑色的 NBR 密封，在同一只閥內仍可能有不同表現。 HNBR 是氫化丁腈橡膠。氫化會降低 NBR 主鏈的不飽和度，通常能改善耐熱、耐臭氧及耐老化性能。但這項改變不代表每一種 HNBR 配方都能相容於所有溶劑、清潔劑、潤滑劑或蒸汽循環。 FKM 代表氟橡膠家族。Viton™ 是 Chemours 針對多個 FKM 產品家族使用的商標，並不是所有 FKM 配方的通用名稱。Chemours 將 A、B、F、ETP 及低溫型分開，是因為它們的耐流體性、硫化系統、壓縮永久變形及低溫柔韌性各不相同（[Chemours Viton 選型指南](https://www.chemours.com/en/-/media/files/viton/viton-selection-guide.pdf)，2026 年 7 月 22 日查閱）。 顏色無法證明材料化學組成。 供應商可能以顏色識別配方，但沒有任何通用規則規定黑色就是 NBR、綠色就是 HNBR，或棕色就是 FKM；核准紀錄應列明製造商、配方代碼、硬度、密封輪廓及批次追溯資料。 聚合物家族身分只回答一個問題：起始化學體系是什麼？採購規格還必須回答另外三個問題：實際模製的是哪一種配方、供應的是哪一種密封幾何形狀，以及它將在閥內哪個位置運作？ ## 閥內不同密封位置會承受不同負載 SMC VXA21/22 型錄針對空氣、水、油及真空配置提供 NBR、FKM 與 EPDM 選項。型錄也會為滑動部位及真空用途零件指定潤滑脂，說明核准作業為何必須對應確切的閥選項（[SMC VXA21/22 型錄](https://www.smcworld.com/catalog/en/process/VXA-E/6-9-p0407-0423-vxa_en/data/6-9-p0407-0423-vxa_en.pdf)，2026 年 7 月 22 日查閱）。 只憑材料家族名稱，無法核准整只閥。 動態閥芯密封會反覆滑動，必須在整個切換循環中維持可接受的摩擦、磨耗及洩漏表現。提升閥或隔膜則會彎曲或貼合閥座；靜態閥體 O 形環主要取決於壓縮量、溝槽填充率、壓縮永久變形、介質暴露及接合幾何形狀；先導密封所承受的壓力、潤滑劑及供氣甚至可能與主流路不同。 | 閥密封位置 | 主要功能 | 控制材料核准的問題 | | --- | --- | --- | | 動態閥芯密封 | 滑動時分隔各連接口 | 摩擦、磨耗、潤滑脂保持、顆粒、切換頻率、洩漏 | | 提升閥或閥座密封 | 貼合閥座關閉流路 | 接觸應力、回彈、壓痕、顆粒、壓差 | | 先導活塞或電樞密封 | 操作先導級 | 先導壓力、排氣路徑、溫度、潤滑劑、反應時間 | | 靜態閥體 O 形環 | 密封固定接合處 | 壓縮量、溝槽填充率、壓縮永久變形、介質、裝配損傷 | | 外部外殼密封 | 阻隔沖洗液與粉塵 | 清潔劑、溫度、噴淋壓力、外殼設計、老化 | 即使是空氣閥，也可能接觸多種化學物質。壓縮機潤滑油、管路清潔殘留物、螺紋密封劑、出廠潤滑脂、冷凝水及空氣中的製程蒸氣，都可能到達內部密封。歧管外部密封則可能接觸鹼性泡沫、酸性沖洗液、消毒劑或高溫清洗水。選材前，應先追查完整的暴露路徑。 閥的核准範圍必須涵蓋整個系統。 更換其中一種密封材料，可能只會把失效轉移到其他位置。具耐化學性的閥芯密封無法保護不相容的先導密封或潤滑脂，塑膠固定件、線圈封裝與閥體塗層也都需要分別檢查；應核准所有接液及受暴露零件的材料清單，而不是只核准單一 O 形環。 若使用乾燥空氣，相關的[無潤滑空氣與閥芯密封指南](/zh-hant/blog/the-technical-effects-of-using-unlubricated-air-on-spool-valve-seals/)會說明為何免加油閥仍可能依賴出廠塗佈的潤滑脂。若症狀是切換緩慢，應把材料摩擦問題與[內部先導壓力問題](/zh-hant/blog/how-internal-pilot-pressure-affects-valve-actuation-speed/)分開判斷。 ## NBR、HNBR 與 FKM 在閥用途上有何差異？ Trelleborg 2026 年 3 月的靜態密封指南，列出的正常初篩溫度範圍為：NBR -30°C 至 +100°C、HNBR -30°C 至 +140°C、FKM -20°C 至 +200°C。這些是材料家族層級的篩選值，不是氣動閥額定值（[Trelleborg 靜態密封指南](https://www.trelleborg.com/seals/-/media/tss-media-repository/tss_website/pdf-and-other-literature/catalogs/static_seals_en.pdf)，2026 年；2026 年 7 月 22 日查閱）。務必守住這項界線。 溫度表只能用來建立候選清單。 上述數值描述的是靜態密封指南中各材料家族的整體傾向，並不代表氣動閥獲准在這些溫度下運轉。閥製造商可能規定更窄的範圍，因為潤滑脂、線圈絕緣、塑膠零件、機械間隙、先導性能及動態摩擦會共同影響整只閥。 | 材料家族 | 列入閥候選清單的原因 | 必須進行配方層級審查的限制 | | --- | --- | --- | | NBR | 耐礦物油與潤滑脂、適用常見工業空氣、供應廣泛 | 高溫、臭氧、風化、極性溶劑、清潔劑暴露、低溫柔韌性 | | HNBR | 相較許多標準 NBR 配方，具有更高的耐熱與耐老化性能，機械性質良好 | 確切化學品、低溫啟動、硬度、動態摩擦、成本及供應狀況 | | FKM | 耐熱、耐油、耐燃料、耐臭氧，並耐受多種碳氫化合物 | 胺類、高 pH 化學品、部分酮類及蒸汽用途、低溫、FKM 類型 | NBR 通常是一般壓縮空氣用途的實用起點，但必須先定義何謂「一般」。更換壓縮機油、進氣中出現溶劑蒸氣，或新增管路油霧器，都可能改變內部暴露條件。應確認該型號閥所核准的空氣品質與潤滑規則。當主要疑慮是高溫、臭氧或老化時，HNBR 可擴大以丁腈為基礎的候選清單，但不能假設它會自動涵蓋所有 FKM 用途。其化學行為仍取決於丙烯腈含量、氫化程度、硫化系統、填料及實際使用介質。 當高溫或某些碳氫化合物對 NBR 構成挑戰時，可考慮 FKM，但它並不是萬用的耐化學升級方案。相較於合適的丁腈配方，FKM 的低溫密封性能也可能較差；不同 FKM 家族在蒸汽、苛性鹼、胺類或含氧溶劑中的表現，可能有顯著差異。 [低溫氣動閥指南](/zh-hant/blog/how-to-specify-pneumatic-valves-for-low-temperature-sub-zero-environments/)涵蓋密封表無法判定的低溫啟動間隙、潤滑脂、線圈及水分限制。若設備為高循環機台，應把材料審查與[高頻切換閥選型方法](/zh-hant/blog/how-to-select-a-valve-for-high-frequency-cycling-applications/)一併執行，但兩項檢查仍須分開處理。 ## 化學相容性表為何可能否決 FKM？ Chemours 在耐流體表中比較了九種 Viton™ 類型。傳統 A、B 與 F 型對胺類和高 pH 苛性鹼標示為不建議使用，而 ETP-S 在該類介質中獲得最高評級。因此，「FKM」這個名稱過於寬泛，不能直接用於最終核准（[Chemours](https://www.chemours.com/en/-/media/files/viton/viton-selection-guide.pdf)，2026 年 7 月 22 日查閱）。 相容性表中的評級，是特定材料與介質組合在明確假設下得到的結果。該評級可能針對基礎聚合物家族、專有配方、靜態 O 形環或浸泡試片。若相容性表未同時註明濃度、溫度、持續時間、測試方法及驗收標準，單憑字母或數字幾乎沒有意義。Parker O 形環手冊採用五種結果：良好、尚可、存疑、不適用及資料不足；手冊也指出，「尚可」評級通常只適用於靜態用途。對會滑動數千次甚至數百萬次的閥芯密封而言，這項限制非常重要（[Parker O 形環手冊](https://www.parker.com/content/dam/Parker-com/Literature/O-Ring-Division-Literature/ORD-5700.pdf)，2026 年 7 月 22 日查閱）。 相容性表用於篩選，測試才用於核准。 應依下列八項輸入建立相容性紀錄： - 介質： 確切化學品或商品名稱，以及現行安全資料表。 - 濃度： 正常值、最大值、稀釋方法、混合物及殘留物。 - 溫度： 低溫啟動、連續、峰值、清潔、停機及浸泡溫度。 - 接觸時間： 連續、間歇、飛濺、蒸氣、吹掃及停留時間。 - 壓力： 正常壓力、壓差、封閉壓力、真空、突升壓力及減壓。 - 運動： 靜態、往復、貼合、切換頻率及閒置時間。 - 潤滑劑： 出廠潤滑脂、管路油、壓縮機夾帶油及裝配助劑。 - 證據： 確切配方資料、相容性表條件、合規文件及測試。 混合物需要格外審慎。相容性表中純清潔劑 A 的評級，不能核准清潔劑 A 與產品殘留物、壓縮機油、防蝕劑或沖洗化學品 B 的混合物。溫度與蒸發也可能提高密封表面的濃度。若製程配方改變，應重新啟動核准程序。相容性表之間的差異可作為診斷資訊，因為不同評級可能反映配方或硫化系統差異；硬度、溫度、暴露時間及量測性質也會改變結果。不要取各評級的平均值。應辨識哪一項測試最接近實際閥工況，並要求密封或閥製造商補足剩餘的證據缺口。 根據我們對 SMC、Parker、Chemours 與 Trelleborg 文件的分析，反覆出現的核准缺口並不是少了一個材料家族名稱。真正的不確定性，來自配方、密封位置、暴露條件及整只閥層級的身分資料不完整。這項區分很重要。 若涉及外部清洗，應將歧管外殼、接頭、電纜入口及排水一併審查。IP 等級描述的是外殼在特定測試下的防護能力，並不證明彈性體與清潔劑相容。[IP65、IP67 與 IP69K 歧管指南](/zh-hant/blog/understanding-valve-manifold-ip-ratings-ip65-ip67-ip69k-for-washdown/)會分別處理這兩項核准；實務上也必須保持分開。 ## 針對確切閥型進行配方層級測試 ASTM D471-16a(2021) 涵蓋六組浸泡後變化，包括質量、體積、尺寸、萃取物、拉伸性質、伸長率及硬度。ASTM 也警告，加速浸泡結果未必能直接對應成品性能，因為實際使用條件差異很大（[ASTM D471](https://store.astm.org/d0471-16ar21.html)，2021 年；2026 年 7 月 22 日查閱）。 ISO 1817:2024 同樣透過比較橡膠在使用液體或參考液體浸泡前後的性質，評估其耐受性。這兩項標準都沒有為所有閥提供一個通用、可接受的膨潤百分比。負責工程師必須依實際密封幾何形狀、溝槽、摩擦、洩漏及工作條件設定驗收限制（[ISO 1817:2024](https://www.iso.org/standard/86602.html)，2026 年 7 月 22 日查閱）。 建議採用分階段驗證計畫： - 文件審查： 確認閥零件編號、密封位置、配方代碼、硬度、硫化系統、潤滑劑、材料證明及法規聲明。 - 材料篩選： 使用實際流體、濃度、溫度、持續時間及接觸次序暴露可追溯試片，並以未使用的對照試片為基準，量測相關尺寸與性質變化。 - 安裝後靜態測試： 把實際密封裝入具代表性的硬體，在壓力、溫度及停留暴露後量測洩漏或密封恢復能力。 - 動態整閥測試： 在要求的壓力、切換頻率、溫度、潤滑條件及污染程度下循環操作完整閥，量測切換、洩漏、摩擦症狀及磨耗。 - 測試後檢查： 把受測密封與留樣材料比較，檢查膨潤、收縮、軟化、硬化、裂紋、擠出、沉積物及表面損傷。 測試條件必須跟隨實際閥工況。 測試前應先定義通過與不通過標準。試片可能變色卻不影響功能；相反地，微小尺寸變化就可能讓閥芯摩擦增加，導致切換延遲。量測結果必須把材料變化連結到閥的實際功能。ASTM D1414-22 提供 O 形環物理性質及老化變化的測試程序，可用於 O 形環品質管控，但不應把它描述為通用的耐蒸汽核准方法（[ASTM D1414](https://store.astm.org/d1414-22.html)，2022 年；2026 年 7 月 22 日查閱）。若失效可能影響安全、污染控制或造成停產，應測試預定供應商及版本的組裝樣品。實驗室浸泡可以排序材料，卻無法重現先導通道、密封壓縮量、表面光潔度、潤滑脂分布、碎屑、線圈發熱及製造公差共同作用的結果。 ## RFQ 與維護紀錄必須包含哪些資料？ SMC VXA21/22 選型表把至少五種用途，包括空氣、水、油、真空及其他組合，對應到特定密封與閥體選項。RFQ 也需要同等精確的零件編號資料（[SMC VXA21/22 型錄](https://www.smcworld.com/catalog/en/process/VXA-E/6-9-p0407-0423-vxa_en/data/6-9-p0407-0423-vxa_en.pdf)，2026 年 7 月 22 日查閱）。 不要只提出「FKM 密封」或「耐化學閥」的籠統需求。 應向供應商提供足夠資訊，以便審查完整的使用邊界： - 閥製造商、系列、完整零件編號、版本、功能及連接口尺寸； - 密封位置、密封形式、配方代碼、硬度、硫化系統，以及僅作識別用途的顏色； - 主要介質、先導介質、濃度、混合物、污染物及安全資料表； - 連續與峰值壓力、壓差、真空、溫度及暴露時間； - 切換頻率、年循環次數、停留時間、洩漏限制、反應要求及失效狀態； - 出廠潤滑脂、允許的管路潤滑、壓縮機潤滑油及清洗化學品； - 閥體、閥芯、閥座、彈簧、固定件、隔膜、塗層、管材及接頭的相容性； - 所需的食品接觸、飲用水、氧氣、醫療、半導體或客戶特定證明； - 樣品核准、測試方法、驗收限制、變更通知及批次追溯。 成本比較不能套用通用的 NBR 至 HNBR 再至 FKM 倍率，因為價格取決於配方、幾何形狀、數量、模具、認證、閥選項及供應狀況。應先排除未通過安全、相容性或功能門檻的候選材料，再依閥價格、驗證成本、更換工時、停機風險、庫存及交期，比較合格方案。 應妥善保存失效證據。 維護證據是材料選型的一部分。清潔前先拍攝密封，記錄其安裝位置，與未使用的樣品比較，並保留批號。膨潤、永久變形、單側磨耗、安裝割傷及化學軟化，各自指向不同的矯正措施。 檢查用語應精確。起泡、脆化、表面釉化、啃蝕、分層、粉化、點蝕、發黏、撕裂、壓扁、磨耗、刮痕、龜裂及潤滑不足，都代表不同證據。微動磨耗、咬合、擦傷、剝落、溝傷、浸出、噴霜、結晶、白化及異常氣味，則可能顯示彈性體以外的損傷。避免只用「磨壞了」這種籠統標籤。 | 觀察到的狀況 | 應調查的機制 | 不應逕行假設的事項 | | --- | --- | --- | | 密封膨潤或發黏 | 流體吸收、添加劑萃取、不相容潤滑脂 | 改用更硬的材料就能解決化學問題 | | 表面硬化或開裂 | 高溫、氧化、臭氧、化學侵蝕、低溫彎曲 | FKM 必然是正確替代材料 | | 扁平永久變形 | 高溫、壓縮量錯誤、長時間停留、配方老化 | 洩漏足以證明化學不相容 | | 單側磨耗 | 對準不良、側向力、表面損傷、壓力不均 | 磨耗由聚合物家族造成 | | 切換緩慢或不完全 | 先導壓力、排氣、電壓、摩擦、碎屑、膨潤 | 密封材料是唯一原因 | | 外部沖洗時洩漏 | 外殼接合處、緊固件、電纜入口、密封化學相容性 | 提高 IP 等級會改變耐化學性 | 若化學暴露範圍超出閥本身，應把這份紀錄連結到更廣泛的[致動器化學相容性審查](/zh-hant/blog/which-actuator-seal-material-will-survive-your-chemical-environment-without-costly-failures/)。閥相容，並不代表氣缸、管材、接頭、感測器或排氣元件會自動合格。 ## 氣動閥密封材料常見問題 21 CFR 177.2600 對重複使用且接觸水性食品的橡膠製品規定兩個萃取階段：前 7 小時每平方英寸不得超過 20 mg，接下來 2 小時每平方英寸不得超過 1 mg（[eCFR](https://www.ecfr.gov/current/title-21/chapter-I/subchapter-B/part-177/subpart-C/section-177.2600)，2026 年 7 月 22 日查閱）。 重要的是成品及預定用途，而不只是聚合物家族名稱。 ### Viton 與 FKM 相同嗎？ 不相同。FKM 是業界材料家族名稱，Viton™ 則是 Chemours 涵蓋多個氟橡膠產品家族及等級的商標。閥規格應列明供應商、配方代碼、硬度、硫化系統及核准的運轉條件。只寫「Viton」，無法識別核准所需的全部性質。 ### FKM 可以直接取代 NBR 閥密封嗎？ 若未檢查確切閥型，就不能安全地直接替換。FKM 可能改變低溫表現、摩擦、壓縮永久變形、膨潤、硬度及潤滑劑相容性。先確認製造商是否為該零件編號提供 FKM 選項，再驗證介質、潤滑脂、壓力、溫度、洩漏、先導功能及切換工作條件。 ### 密封顏色能識別 NBR、HNBR 或 FKM 嗎？ 這些材料家族沒有通用顏色代碼。製造商可能使用黑、綠、棕、藍或其他顏色進行內部配方管控，不同材料家族也可能使用相同顏色。顏色只能視為視覺線索；應以包裝、零件標記、證明文件、配方代碼及批次紀錄識別材料。 ### 符合 FDA 要求的 HNBR 配方，能讓整只閥符合食品用途嗎？ 不能。食品接觸合規取決於橡膠成品、允許成分、萃取限制、預定食品、接觸條件，以及閥內其他接液材料。應索取確切配方聲明與成品證明，並驗證潤滑劑、閥體、塗層、清洗循環、衛生設計及追溯性。 ### 核准閥密封配方前，應要求哪些證據？ 應要求閥零件編號、密封位置、供應商配方代碼、硬度、硫化系統、溫度與介質資料、相容性表條件、潤滑劑核准資料、法規聲明、變更管控政策及批次追溯。若用途具有不確定性或關鍵性，還應增加實際流體浸泡結果，以及預先定義驗收限制的完整閥洩漏與循環測試。 ### 資料來源與技術參考 - [ISO 1629:2025：橡膠與乳膠－命名法](https://www.iso.org/standard/88692.html)，2025 年出版；2026 年 7 月 22 日查閱。 - [ISO 1817:2024：液體作用影響的測定](https://www.iso.org/standard/86602.html)，2024 年出版；2026 年 7 月 22 日查閱。 - [ASTM D471-16a(2021)：橡膠性質－液體作用](https://store.astm.org/d0471-16ar21.html)，2021 年現行版本；2026 年 7 月 22 日查閱。 - [ASTM D1414-22：橡膠 O 形環標準測試方法](https://store.astm.org/d1414-22.html)，2022 年出版；2026 年 7 月 22 日查閱。 - [Trelleborg 靜態密封－O 形環](https://www.trelleborg.com/seals/-/media/tss-media-repository/tss_website/pdf-and-other-literature/catalogs/static_seals_en.pdf)，2026 年 3 月版；2026 年 7 月 22 日查閱。 - [Parker O 形環手冊](https://www.parker.com/content/dam/Parker-com/Literature/O-Ring-Division-Literature/ORD-5700.pdf)，2026 年 7 月 22 日查閱。 - [Chemours Viton™ 氟橡膠選型指南](https://www.chemours.com/en/-/media/files/viton/viton-selection-guide.pdf)，2026 年 7 月 22 日查閱。 - [SMC VXA21/22 直動式 2 埠空氣操作閥型錄](https://www.smcworld.com/catalog/en/process/VXA-E/6-9-p0407-0423-vxa_en/data/6-9-p0407-0423-vxa_en.pdf)，2026 年 7 月 22 日查閱。 - [21 CFR 177.2600：預定重複使用的橡膠製品](https://www.ecfr.gov/current/title-21/chapter-I/subchapter-B/part-177/subpart-C/section-177.2600)，2026 年 7 月 22 日查閱。