1. Van melksap tot rubber: een grondstof met een bewogen geschiedenis

Lang voordat iemand op het idee kwam om een rubberen ringetje als afdichting te gebruiken, kenden de oorspronkelijke bewoners van Midden- en Zuid-Amerika al de bijzondere eigenschappen van rubber. Ze verzamelden het witte, melkachtige sap van bepaalde tropische bomen en maakten er onder andere ballen, waterdichte voorwerpen en gebruiksartikelen van. Dat witte sap noemen we latex. Het is geen zuiver vloeibaar rubber, maar een mengsel van water en microscopisch kleine rubberdeeltjes, naast allerlei andere natuurlijke bestanddelen. Wanneer latex wordt verzameld en de rubberdeeltjes samenklonteren, ontstaat een elastische massa die verder kan worden verwerkt. De bekendste rubberboom is Hevea brasiliensis, afkomstig uit het Amazonegebied. Om latex te winnen, wordt een ondiepe, schuine insnijding in de schors gemaakt. Het sap stroomt langs de snede naar beneden en kan worden opgevangen.

In de negentiende eeuw groeide de Europese belangstelling voor rubber sterk. De industriële revolutie bracht nieuwe machines en toepassingen voort waarvoor flexibele, waterdichte en slijtvaste materialen nodig waren. Tegen het einde van de eeuw nam de wereldwijde vraag explosief toe, vooral door de opkomst van de luchtband, die op rijwielen en later ook op automobielen werd toegepast. Aanvankelijk werd het grootste deel van het natuurrubber gewonnen in de tropische regenwouden van Zuid-Amerika, vooral in het Amazonegebied van Brazilië. Het verzamelen van latex uit verspreid groeiende bomen was echter arbeidsintensief. Naarmate de vraag toenam, gingen Europese handelsmaatschappijen en koloniale mogendheden daarom ook elders op zoek naar rubberproducerende planten.

Een van die gebieden was Centraal-Afrika dat aan het einde van de negentiende eeuw het persoonlijke bezit van koning Leopold II van België was. In de uitgestrekte regenwouden van het Congobekken groeiden rubberproducerende klimplanten, waaronder soorten uit het geslacht Landolphia. Net als in het Amazonegebied moest de rubber hier worden gewonnen uit planten die verspreid in het tropische regenwoud groeiden. De sterk stijgende rubberprijzen boden het koloniale bestuur en particuliere concessiemaatschappijen de mogelijkheid om enorme winsten te maken. Dorpen in het regenwoud kregen verplichte rubberquota opgelegd. Mannen moesten soms dagenlang door het regenwoud trekken om voldoende rubber te verzamelen, vaak ten koste van hun eigen landbouw en voedselvoorziening. Wie de opgelegde hoeveelheden niet leverde, riskeerde zware straffen. De gedwongen rubberwinning maakte deel uit van een systeem van uitbuiting dat op grote schaal mensenlevens verwoestte. Het afhakken van handen werd een van de beruchtste symbolen van het koloniale geweld. Wie meer wil weten over deze donkere bladzijde uit de koloniale geschiedenis, kan terecht bij het boek Rood rubber: Leopold II en zijn Kongo (1985, herdrukt in 2010) van de Belgische historicus Daniel Vangroenweghe.

Ondertussen voltrok zich in Azië een ontwikkeling die de internationale rubberhandel ingrijpend zou veranderen. Al in 1876 had de Brit Henry Wickham ruim 70.000 zaden van de Braziliaanse rubberboom naar de botanische tuinen van Kew, bij Londen, gebracht. Hoewel slechts een klein deel ontkiemde, werden de jonge bomen vervolgens overgebracht naar Ceylon (het huidige Sri Lanka) en Singapore. In de daaropvolgende decennia ontstonden grote rubberplantages in Brits-Malaya, Nederlands-Indië en andere delen van Zuidoost-Azië. Daar kon rubber veel systematischer worden geproduceerd dan in de uitgestrekte regenwouden van Zuid-Amerika en Centraal-Afrika. De bomen werden in rijen geplant, de latexwinning werd gestandaardiseerd en het transport naar de verwerkingsfabrieken werd eenvoudiger. Door de rubberbomen zorgvuldig te tappen, konden plantages jarenlang produceren zonder dat de bomen telkens vervangen moesten worden.

De Aziatische rubberplantages bleken bijzonder succesvol. Rond 1914 overtrof de productie van plantagerubber die van rubber uit wilde planten. De wereldwijde rubberhandel, die lange tijd werd gedomineerd door het Amazonegebied, verschoof daarmee definitief naar Azië. Ook deze plantage-economie kende koloniale arbeidsverhoudingen en uitbuiting, maar de productiemethode verschilde fundamenteel van het verzamelen van wilde rubber in de Congolese bossen. Meer dan een eeuw later ligt het zwaartepunt van de wereldwijde productie van natuurrubber nog altijd in Azië. Thailand is verreweg de grootste producent, gevolgd door Indonesië, Vietnam, China, India en Cambodja. Maleisië, dat ooit een hoofdrol speelde in de rubberhandel, is inmiddels een relatief kleinere producent geworden. In Afrika is Ivoorkust ook een belangrijke rubberproducent.

De rubberboom is dus afkomstig uit Zuid-Amerika, maar het overgrote deel van het natuurrubber dat tegenwoordig wereldwijd wordt gebruikt, komt uit Aziatische plantages. Het materiaal dat ooit uit de regenwouden van de Amazone werd gehaald, heeft in ruim een eeuw een opmerkelijke reis rond de wereld gemaakt.

2. De uitvinding van de O-ring

Terwijl de rubberproductie zich over de wereld verspreidde, ontwikkelden ook de toepassingen van het materiaal zich verder. Een belangrijke doorbraak had al in 1839 plaatsgevonden, toen de Amerikaan Charles Goodyear ontdekte dat rubber door verhitting met zwavel veel elastischer, vormvaster en duurzamer werd. Dankzij dit proces, dat vulkanisatie werd genoemd, werd rubber geschikt voor allerlei technische toepassingen, waaronder afdichtingen. Het afdichten van verbindingen is bijna zo oud als de techniek zelf. Al eeuwen voordat de eerste machines op stoom werkten, moesten mensen voorkomen dat water uit leidingen, pompen en vaten ontsnapte. Daarvoor gebruikten ze materialen die gemakkelijk vervormden en kleine oneffenheden konden opvullen: leer, hennep, vlas, vet, was en pek. Deze oplossingen werkten, maar hadden beperkingen. Pakkingen konden uitdrogen, slijten, verharden of hun vorm verliezen. Sommige moesten regelmatig worden aangedraaid of vervangen. Naarmate machines hogere drukken, temperaturen en toerentallen bereikten, werd de behoefte aan betrouwbaardere afdichtingen steeds groter. Een daarvan bleek verrassend eenvoudig: een rubberen ringetje met een cirkelvormige doorsnede, geplaatst in een nauwkeurig passende groef. Maar het duurde nog tientallen jaren voordat de moderne O-ring zijn plaats in de techniek veroverde.

De uitvinding van de O-ring wordt meestal toegeschreven aan de Deens-Amerikaanse uitvinder Niels Anton Christensen (1865–1952). Christensen werd geboren op een boerderij in het Deense Jutland en emigreerde in 1891 naar de Verenigde Staten. Hij werkte aan remsystemen en andere mechanische uitvindingen in Chicago en Milwaukee. Zijn ervaring met pneumatische en hydraulische installaties bracht hem uiteindelijk bij het probleem van betrouwbare zuigerafdichtingen. Christensen begon in de jaren dertig te experimenteren met rubberen ringen die in een groef van een zuiger werden geplaatst. De ring werd bij montage enigszins samengedrukt, zodat hij voortdurend contact hield met de cilinderwand. Tijdens het bewegen van de zuiger kon de ring bovendien een kleine vervorming ondergaan. Op 2 oktober 1937 diende Christensen zijn patentaanvraag in. Op 21 november 1939 werd zijn Amerikaanse patent, nummer US 2,180,795, officieel verleend. De weinig spectaculaire titel luidde eenvoudigweg “Packing”, oftewel afdichting.

Zoals bij veel succesvolle uitvindingen werd het belang van de O-ring niet onmiddellijk ingezien. Christensen had moeite om fabrikanten voor zijn ontwerp te interesseren. De bestaande afdichtingstechnieken waren vertrouwd, en een eenvoudig rubberen ringetje leek misschien niet bijzonder genoeg om een gevestigde industrie te veranderen. Dat veranderde tijdens de Tweede Wereldoorlog. Na de Japanse aanval op Pearl Harbor in december 1941 schakelden de Verenigde Staten hun industrie op grote schaal over op oorlogsproductie. Vliegtuigen, schepen, voertuigen en wapens moesten in enorme aantallen worden gebouwd, en daarbij mochten octrooirechten de productie niet in de weg staan. De Amerikaanse overheid verwierf daarom gebruiksrechten op tal van uitvindingen die van militair belang waren. Fabrikanten konden deze technologieën vervolgens voor de oorlogsproductie toepassen zonder afzonderlijk met iedere uitvinder over licentievergoedingen te hoeven onderhandelen.

Ook Christensens O-ring viel onder deze aanpak. In oktober 1942 verleende hij de Amerikaanse overheid voor 75.000 dollar een licentie om zijn gepatenteerde afdichting in vliegtuigen te gebruiken. De O-ring vond ondertussen op grote schaal toepassing in hydraulische systemen en andere technische installaties. Wat jarenlang een betrekkelijk onbekende uitvinding was geweest, groeide tijdens de oorlog uit tot een onmisbaar industrieel onderdeel. Voor Christensen kreeg het succes echter een wrange nasleep. De overheidslicentie liep pas in 1952 af, toen zijn patent nog maar vier jaar geldig was. Bovendien bleef de overheid de uitvinding gebruiken, ook nadat de licentie was verlopen. Daarover ontstond een langdurige juridische strijd, die na Christensens overlijden in 1952 door zijn erfgenamen werd voortgezet. Pas in 1971 kwam er een financiële afwikkeling, waarbij zijn erfgenamen nog eens 100.000 dollar ontvingen. Tegen die tijd was de O-ring al niet meer weg te denken uit de moderne techniek.

3. Waarom werd de O-ring zo succesvol?

Het succes van de O-ring berust op een bijzondere combinatie van eenvoud en effectiviteit. Een traditionele vlakke pakking moet vaak over een relatief groot oppervlak worden samengedrukt om een goede afdichting te vormen. Een O-ring heeft daarentegen slechts een kleine, nauwkeurig ontworpen groef nodig. Wanneer twee onderdelen worden samengevoegd, wordt de ring enigszins vervormd en ontstaat er een eerste afdichting. Zodra er druk op het systeem komt, wordt de O-ring naar de lagedrukzijde van zijn groef gedrukt. Daardoor neemt de contactdruk tegen de afdichtende oppervlakken toe. De druk die het gas of de vloeistof probeert te laten ontsnappen, helpt dus tegelijkertijd om de verbinding beter af te dichten.

Dat maakt de O-ring tot een bijzonder elegante technische oplossing. Hij heeft geen ingewikkeld mechanisme nodig, bestaat uit slechts één onderdeel en kan in grote aantallen tegen lage kosten worden geproduceerd. Bovendien is hetzelfde basisprincipe toepasbaar in zeer uiteenlopende omstandigheden. Een O-ring kan daardoor functioneren in een eenvoudige waterkraan, maar ook in systemen onder hoge druk. In sommige toepassingen dicht hij een vaste verbinding af en kan hij jarenlang op dezelfde plaats blijven zitten. In andere toepassingen moet hij beweging tussen twee onderdelen opvangen, waardoor hij aan slijtage onderhevig is en mogelijk vaker vervangen moet worden.

Na de Tweede Wereldoorlog verspreidde de O-ring zich over vrijwel alle takken van de industrie. Tegelijkertijd ontwikkelde ook de moderne recreatieve duiksport zich. Ademautomaten, hogedrukverbindingen, fleskranen en andere onderdelen van de duikuitrusting hadden allemaal behoefte aan compacte, betrouwbare afdichtingen. De O-ring bleek daarvoor uitstekend geschikt. Hij neemt weinig ruimte in, kan relatief eenvoudig worden vervangen en maakt het mogelijk om metalen onderdelen gas- of waterdicht met elkaar te verbinden zonder dat daarvoor grote pakkingen of ingewikkelde constructies nodig zijn.

Vandaag bevat een complete duikuitrusting tientallen O-ringen. Sommige zijn duidelijk zichtbaar, zoals de afdichtring in een DIN-fleskraan. Andere zitten diep verborgen in een eerste trap, een manometer, een inflator of een onderwatercamera. En hoewel de materialen, productiemethoden en kwaliteitsnormen sinds de jaren dertig sterk zijn verbeterd, is het basisprincipe nauwelijks veranderd. Een klein ringetje van elastisch materiaal, op de juiste plaats en op de juiste manier samengedrukt, houdt een drukverschil tegen dat honderden malen groter kan zijn dan de atmosferische druk. Maar hoe doet zo'n O-ring dat precies? Om dat te begrijpen, moeten we wat dieper ingaan op de natuurkunde van afdichten.

4. Hoe werkt een O-ring eigenlijk?

Op het eerste gezicht lijkt de werking van een O-ring eenvoudig. Een rubberen ring wordt tussen twee onderdelen geklemd en voorkomt dat er lucht of vloeistof langs de verbinding ontsnapt. Maar achter dit eenvoudige principe gaat een verrassend slimme toepassing van natuurkunde schuil. Een O-ring dicht namelijk niet alleen af doordat hij wordt samengedrukt. De druk die het gas of de vloeistof probeert te laten ontsnappen, helpt tegelijkertijd om de afdichting te versterken.

De eerste afdichting: compressie

Een O-ring wordt doorgaans in een speciaal ontworpen groef geplaatst. Die groef is iets minder diep dan de dikte van de O-ring zelf. Wanneer de twee onderdelen worden samengevoegd, wordt de ring daardoor enigszins samengedrukt. Zijn oorspronkelijk ronde doorsnede verandert in een afgeplatte vorm, waardoor hij contact maakt met beide afdichtende oppervlakken. Deze vervorming noemen we compressie, of in de afdichtingstechniek vaak squeeze. Omdat rubber elastisch is, probeert de O-ring zijn oorspronkelijke vorm terug te krijgen. Daardoor oefent hij voortdurend druk uit op de oppervlakken waartussen hij is opgesloten. Die contactdruk vormt de eerste afdichting, zelfs wanneer er nog helemaal geen druk op het systeem staat.

Hoeveel compressie nodig is, hangt af van de toepassing. Bij statische afdichtingen, waarbij de onderdelen niet ten opzichte van elkaar bewegen, wordt vaak een compressie van ongeveer 15 tot 30 procent van de doorsnededikte toegepast. Bij dynamische afdichtingen ligt die doorgaans lager, omdat te veel compressie extra wrijving en slijtage veroorzaakt. De precieze waarden hangen af van het materiaal, de afmetingen en de constructie.

De tweede afdichting: drukondersteuning

Zodra het systeem onder druk wordt gezet, gebeurt er iets interessants. Het gas of de vloeistof oefent druk uit op de O-ring en duwt hem naar de lagedrukzijde van de groef. Daar wordt de ring tegen de groefwand gedrukt, terwijl hij tegelijkertijd steviger tegen het andere afdichtende oppervlak wordt geperst. De contactdruk neemt daardoor toe naarmate de systeemdruk stijgt. Dit principe wordt pressure energization genoemd: de afdichting wordt door de druk zelf versterkt. Dat verklaart waarom een betrekkelijk zachte rubberen ring in een goed ontworpen verbinding toch een drukverschil van honderden bar kan tegenhouden. De O-ring hoeft die druk niet uitsluitend met zijn eigen elasticiteit te weerstaan. De druk van het medium helpt om het contact tussen de ring en de afdichtende oppervlakken in stand te houden.

Er zit wel een belangrijke voorwaarde aan: de O-ring moet voldoende worden ondersteund door de omliggende metalen onderdelen. Anders kan dezelfde druk die de afdichting versterkt, de ring ook beschadigen.

Wanneer wordt de druk te hoog?

Een O-ring is elastisch en kan daardoor kleine oneffenheden en vervormingen opvangen. Maar rubber is niet onbeperkt vervormbaar. Wanneer de druk hoog genoeg wordt, kan een deel van de O-ring in de kleine spleet tussen twee metalen onderdelen worden geperst. Dit verschijnsel noemen we extrusie. De rubberen ring wordt als het ware door de spleet naar buiten gedrukt. Wanneer de druk vervolgens wegvalt of wisselt, kan het uitstekende rubber beschadigd raken of afscheuren. Na verloop van tijd ontstaan karakteristieke rafelige randen of ontbrekende stukjes materiaal. Het risico op extrusie hangt niet alleen af van de druk, maar ook van de breedte van de spleet, de hardheid van het rubber en de temperatuur. Daarom worden voor hogedruktoepassingen vaak hardere O-ringen gebruikt, bijvoorbeeld met een hardheid van 90 Shore A in plaats van 70 Shore A. In sommige constructies worden bovendien speciale steunringen toegepast, ook wel back-up rings genoemd, die voorkomen dat de O-ring in de spleet wordt geperst.

Een hardere O-ring is echter niet automatisch beter. Hard rubber kan zich minder gemakkelijk aanpassen aan kleine oneffenheden en heeft doorgaans meer kracht nodig om voldoende te worden samengedrukt. De juiste materiaalhardheid is daarom altijd een compromis tussen afdichtingsvermogen, vervormbaarheid en weerstand tegen extrusie.

Statische en dynamische afdichtingen

Niet iedere O-ring wordt onder dezelfde omstandigheden gebruikt. Een belangrijk onderscheid is dat tussen statische en dynamische afdichtingen. Bij een statische afdichting bewegen de twee onderdelen niet ten opzichte van elkaar. Denk bijvoorbeeld aan de verbinding tussen een duikfles en de fleskraan, of aan een O-ring tussen twee delen van een ademautomaat. De ring wordt bij montage samengedrukt en blijft vervolgens op zijn plaats. Zolang het materiaal in goede staat blijft en de verbinding niet wordt verstoord, kan zo'n afdichting jarenlang functioneren. Bij een dynamische afdichting bewegen de onderdelen wel ten opzichte van elkaar. Dat kan een heen-en-weergaande beweging zijn, zoals bij een zuiger, of een draaiende beweging, zoals bij sommige swivels. De O-ring moet dan niet alleen afdichten, maar ook bestand zijn tegen wrijving en slijtage. De keuze van materiaal, compressie en smering wordt daardoor belangrijker.

Een O-ring die uitstekend functioneert in een vaste verbinding, is dus niet noodzakelijk geschikt voor een bewegend onderdeel.

Een eenvoudig principe, maar geen eenvoudige constructie

Het bijzondere van de O-ring is dat hij met één enkel onderdeel twee eigenschappen combineert: de elasticiteit van rubber zorgt voor de eerste afdichting, terwijl de druk van het gas of de vloeistof die afdichting verder versterkt. Dat principe is eenvoudig, maar een betrouwbare toepassing vereist een nauwkeurige afstemming tussen de O-ring, de groef en de omstandigheden waarin hij wordt gebruikt. Een verkeerde maat, te weinig compressie, een te grote spleet of een ongeschikte materiaalhardheid kan ervoor zorgen dat zelfs een nieuwe O-ring niet goed afdicht. En juist daarom zijn er zoveel verschillende maten, materialen en hardheden verkrijgbaar.

5. De verschillende materialen: rubber is niet zomaar rubber

De O-ring begon zijn geschiedenis als een toepassing van natuurrubber, maar de ontwikkeling van synthetische elastomeren zou zijn mogelijkheden enorm vergroten. Tegenwoordig worden de meeste O-ringen gemaakt van synthetische rubbers, waarvan de grondstoffen voornamelijk afkomstig zijn uit de petrochemische industrie. Hun oorsprong ligt daarmee niet langer in de tropische regenwouden, maar in raffinaderijen en chemische fabrieken. Door de samenstelling van de polymeren en de toegevoegde stoffen te veranderen, kunnen fabrikanten de eigenschappen van het rubber aanpassen aan specifieke toepassingen.

In het dagelijks taalgebruik spreken we meestal gewoon over rubber. Maar rubber is geen enkelvoudige stof. Het is een verzamelnaam voor een grote groep elastische materialen, die elk hun eigen chemische samenstelling en eigenschappen hebben. Sommige zijn uitstekend bestand tegen olie en vet, andere tegen heet water, ozon, agressieve chemicaliën of hoge temperaturen. Een materiaal dat voor de ene toepassing ideaal is, kan in een andere toepassing juist snel achteruitgaan. In ademautomaten, fleskranen en persluchtinstallaties komen we vooral drie soorten synthetisch rubber tegen: NBR, EPDM en FKM. Daarnaast worden ook siliconen O-ringen gebruikt, bijvoorbeeld voor het afdichten van onderwatercamerabehuizingen.

NBR: het vertrouwde werkpaard

NBR staat voor nitrile butadiene rubber, in het Nederlands meestal nitrilrubber genoemd. Het is een synthetisch rubber dat wordt gemaakt uit twee chemische bouwstenen: acrylonitril (C₃H₃N) en butadieen (C₄H₆). De verhouding tussen deze stoffen bepaalt mede de eigenschappen van het uiteindelijke materiaal, waaronder de elasticiteit en de weerstand tegen olie en vet. NBR is een van de meest gebruikte materialen voor O-ringen, zowel in de industrie als in duikapparatuur. Het is relatief goedkoop, heeft goede mechanische eigenschappen en is bestand tegen veel minerale oliën, smeermiddelen en brandstoffen. Bovendien is het geschikt voor een groot aantal toepassingen met perslucht en water.

Een belangrijk nadeel is de beperkte weerstand tegen ozon, ultraviolet licht en langdurige blootstelling aan weersinvloeden. Onder invloed daarvan kan NBR verharden en kleine scheurtjes ontwikkelen. In duikapparatuur zitten de meeste O-ringen echter beschermd binnen metalen onderdelen, waardoor blootstelling aan zonlicht en ozon doorgaans beperkt blijft. Voor ademautomaten, fleskranen en persluchtinstallaties is NBR dan ook een veelgebruikte en betrouwbare keuze. Ook bij gewone nitroxmengsels kan NBR worden toegepast, mits de betreffende onderdelen daarvoor geschikt zijn en aan de vereiste onderhouds- en reinheidsvoorschriften voldoen.

EPDM: beter bestand tegen oxidatie

EPDM staat voor ethylene propylene diene monomer. Het is een synthetisch rubber dat wordt gemaakt uit drie chemische bouwstenen: ethyleen (C₂H₄), propyleen (C₃H₆) en een kleine hoeveelheid van een specifiek dieen, een molecuul met twee dubbele bindingen tussen koolstofatomen. Deze kleine moleculen, ook wel monomeren genoemd, worden chemisch met elkaar verbonden tot lange ketens, die samen een polymeer vormen. De bijzondere chemische structuur maakt EPDM goed bestand tegen water, ozon en oxidatie. Daar staat tegenover dat het materiaal slecht reageert op minerale oliën en bepaalde smeermiddelen, waardoor het kan opzwellen en zijn eigenschappen verliezen.

In de duiktechniek wordt EPDM vooral genoemd als alternatief voor NBR in toepassingen met zuurstofrijke ademgassen. Door zijn betere weerstand tegen oxidatie kan het bij langdurige blootstelling aan zuurstof langer meegaan dan NBR. Het wordt echter minder algemeen toegepast en is doorgaans ook iets duurder.

FKM: Viton en de wereld van fluorhoudende rubbers

FKM is de verzamelnaam voor een groep synthetische fluorrubbers, ook wel fluorelastomeren genoemd. Anders dan NBR en EPDM bevatten deze materialen fluor in hun chemische structuur. FKM kan bijvoorbeeld gemaakt worden uit vinylideenfluoride (VDF; C₂H₂F₂) en hexafluorpropyleen (HFP; C₃F₆), maar ook uit andere fluorhoudende monomeren. De sterke binding tussen koolstof en fluor zorgt ervoor dat FKM bijzonder goed bestand is tegen hoge temperaturen, oliën, brandstoffen en veel chemicaliën. Een bekende handelsnaam is Viton, een fluorrubber dat in de jaren vijftig werd ontwikkeld door het Amerikaanse chemieconcern DuPont. Hoewel Viton vaak als synoniem voor FKM wordt gebruikt, is niet iedere FKM-O-ring daadwerkelijk van het merk Viton.

In de duiktechniek wordt FKM, net als EPDM, gebruikt als alternatief voor NBR in toepassingen met zuurstofrijke ademgassen. Dat geldt onder meer voor installaties waarin met zuivere zuurstof of nitroxmengsels met meer dan 40% zuurstof wordt gewerkt, maar soms ook voor apparatuur die met gewone nitrox wordt gebruikt. De belangrijkste reden is de betere weerstand tegen oxidatie, waardoor de O-ringen bij langdurige blootstelling aan zuurstof langer mee kunnen gaan. Een veelvoorkomend misverstand onder duikers is dat O-ringen van FKM of EPDM bij zuurstofrijke ademgassen automatisch brandveiliger zouden zijn dan die van NBR. Hoewel deze materialen doorgaans beter bestand zijn tegen oxidatie, kunnen ook zij onder bepaalde omstandigheden ontbranden en is hun iets hogere ontbrandingstemperatuur en iets lagere ontstekingsgevoeligheid nauwelijks relevant voor toepassingen in het duiken. Hun voordelen liggen echter veeleer in de langere levensduur bij blootstelling aan zuurstof.

Van de drie besproken materialen is FKM in de regel het duurste. De hogere prijs kan gerechtvaardigd zijn wanneer de omstandigheden daarom vragen, maar voor veel gangbare toepassingen in duikapparatuur blijft NBR de standaardkeuze.

Welk materiaal kies je voor welke toepassing?

De eigenschappen van de verschillende rubbers laten zich in grote lijnen als volgt samenvatten.

6. Shore A: waarom harder niet altijd beter is

Het materiaal waaruit een O-ring wordt gemaakt, bepaalt voor een belangrijk deel zijn eigenschappen. Maar daarmee zijn we er nog niet. Twee O-ringen van hetzelfde materiaal en met precies dezelfde afmetingen kunnen zich onder druk toch heel verschillend gedragen. Dat komt doordat niet alleen de chemische samenstelling van belang is, maar ook de hardheid van het rubber. Die hardheid wordt meestal uitgedrukt in Shore A. Deze schaal is genoemd naar de Amerikaanse ingenieur Albert Ferdinand Shore (1876–1936), die in 1915 een instrument ontwikkelde om de hardheid van rubber te meten: de durometer. Er bestaan ook Shore B-, C- en D-schalen, die elk voor andere materiaaleigenschappen en hardheidsbereiken zijn bedoeld. Voor O-ringen wordt vrijwel altijd de Shore A-schaal gebruikt.

Bij de meting wordt een klein, stomp meetlichaam met een voorgeschreven kracht tegen het materiaal gedrukt. Hoe minder diep het meetlichaam doordringt, hoe hoger de Shore A-waarde. Een O-ring van 90 Shore A (ook wel 90 durometer genoemd) is dus harder dan een O-ring van 70 Shore A. De schaal loopt van 0 tot 100, waarbij 0 staat voor een extreem zacht materiaal dat nauwelijks weerstand biedt tegen indrukking, en 100 voor een materiaal dat zo hard is dat het vrijwel niet meer in te drukken valt.

Een O-ring moet zich voldoende kunnen vervormen om kleine oneffenheden tussen twee metalen oppervlakken af te dichten. Een relatief zachte O-ring doet dat gemakkelijker. Hij past zich goed aan het oppervlak aan en kan ook bij een beperkte voorspanning een betrouwbare afdichting vormen. Dat maakt 70 durometer voor veel toepassingen een geschikte keuze. Bij hogere drukken kan een hardere O-ring echter voordelen bieden. Zoals we eerder zagen, kan het rubber onder druk in de kleine spleet tussen twee metalen onderdelen worden geperst, een verschijnsel dat we extrusie noemen. Een hardere O-ring, bijvoorbeeld van 90 durometer, biedt meer weerstand tegen deze vervorming. Daarom worden hardere O-ringen regelmatig toegepast in hogedrukverbindingen, zoals bepaalde aansluitingen van duikflessen, fleskranen en vulinstallaties.

Maar harder is niet automatisch beter. Een hardere O-ring vervormt minder gemakkelijk en heeft doorgaans meer kracht nodig om goed tegen de afdichtende oppervlakken aan te liggen. In een verbinding die ontworpen is voor een zachtere O-ring kan een harder exemplaar daardoor juist minder goed afdichten. Ook bij bewegende onderdelen spelen hardheid, wrijving en slijtage een belangrijke rol. Bovendien hangt de weerstand tegen extrusie niet alleen af van de hardheid, maar ook van de druk, de afmetingen van de O-ring en de constructie van de afdichting.

Voor duikapparatuur is het onderscheid tussen 70 en 90 Shore A dus vooral een kwestie van de juiste O-ring op de juiste plaats. Een zachtere O-ring is niet automatisch minder goed, en een hardere O-ring is niet automatisch veiliger. De fabrikant kiest de hardheid op basis van de omstandigheden waaronder de afdichting moet functioneren. Als algemene vuistregel geldt dat voor lagedruktoepassingen vaak O-ringen van 70 durometer worden gebruikt, terwijl bij hogedruktoepassingen regelmatig voor 90 durometer wordt gekozen. Er zijn echter belangrijke uitzonderingen: de juiste hardheid hangt niet alleen af van de druk, maar ook van de constructie van de afdichting. Wie een O-ring vervangt, moet daarom niet alleen letten op de juiste afmetingen en het juiste materiaal, maar ook op de voorgeschreven hardheid. Een O-ring die er precies hetzelfde uitziet, hoeft technisch nog niet dezelfde eigenschappen te hebben.

7. De mysterieuze maten: waarom heet een O-ring 003 of 214?

We weten inmiddels dat O-ringen van verschillende materialen worden gemaakt en dat ook hun hardheid kan verschillen. Maar daarmee zijn we er nog niet. Wie een O-ring wil vervangen, moet natuurlijk ook de juiste maat kiezen. En juist daar wordt het soms verwarrend. In de duiktechniek komen we voortdurend aanduidingen tegen zoals 003, 014, 112 en 214. Waarom hebben deze rubberen ringetjes zulke merkwaardige nummers? En waarom meten ze bijvoorbeeld 24,99 × 3,53 millimeter, in plaats van gewoon 25 × 3,5 millimeter?

De verklaring ligt in de Amerikaanse AS568-standaard, die in 1971 werd gepubliceerd door de Society of Automotive Engineers (SAE). De letters AS staan voor Aerospace Standard, oftewel luchtvaartstandaard. Het getal 568 is het nummer van deze specifieke norm binnen een veel grotere reeks technische standaarden die door SAE worden beheerd. AS568 legt de afmetingen en bijbehorende toleranties van honderden verschillende O-ringmaten vast. Hoewel de standaard oorspronkelijk voor de luchtvaart werd ontwikkeld, wordt hij tegenwoordig wereldwijd toegepast, ook in de duikindustrie.

Een O-ring heeft twee belangrijke afmetingen: de binnendiameter (inside diameter, ID) en de dikte van het rubber, ook wel de doorsnedediameter (cross-section, CS) genoemd. De buitendiameter kunnen we eenvoudig berekenen door bij de binnendiameter tweemaal de doorsnedediameter op te tellen. In het AS568-systeem krijgt iedere combinatie van deze afmetingen een eigen driecijferige code. Officieel spreken we bijvoorbeeld van AS568-003 en AS568-214, maar in de praktijk worden deze nummers meestal afgekort tot 003 en 214. De nummers zijn ingedeeld in verschillende reeksen. Daarbij geeft het eerste cijfer aan tot welke maatserie een O-ring behoort. Binnen iedere serie hebben de meeste O-ringen dezelfde doorsnedediameter, terwijl de binnendiameter steeds groter wordt.

De eerste drie maten uit de 000-serie vormen een uitzondering. De maten -001, -002 en -003 hebben respectievelijk een doorsnedediameter van 1,02, 1,27 en 1,52 millimeter. Vanaf maat -004 bedraagt deze 1,78 millimeter. In het oorspronkelijke Amerikaanse maatsysteem zijn deze afmetingen een stuk overzichtelijker: 0,040, 0,050, 0,060 en 0,070 inch. De vier diktes nemen dus telkens met precies een honderdste inch toe. O-ringen 010, 011, 012, 013, 014 en 015 – die we allemaal in duikapparatuur terugvinden – hebben bijvoorbeeld steeds dezelfde dikte (1,78 mm / 1/16″) maar steeds een wat grotere diameter.

Van piepkleine ringetjes tot fleskraanafdichtingen

Laten we twee maten bekijken die we in de duiktechniek tegenkomen. Een 003 heeft een binnendiameter van slechts 1,42 millimeter en een doorsnedediameter van 1,52 millimeter. Het is een bijzonder klein O-ringetje, dat onder meer wordt gebruikt aan beide kanten van de airspool van een manometer. Een 214 is aanzienlijk groter. Deze heeft een binnendiameter van 24,99 millimeter en een doorsnedediameter van 3,53 millimeter. Deze maat wordt onder meer gebruikt bij bepaalde afdichtingen tussen duikflessen en fleskranen. Het maatnummer zegt overigens niets over het materiaal of de hardheid. Een O-ring van maat 214 kan bijvoorbeeld van NBR of FKM worden gemaakt, met een hardheid van 70, 75 of 90 Shore A. De AS568-code beschrijft uitsluitend de afmetingen.

Waarom zulke merkwaardige getallen?

Voor wie gewend is aan het metrische stelsel, lijken die afmetingen nogal willekeurig. Waarom zou iemand een O-ring ontwerpen met een binnendiameter van precies 24,99 millimeter? Waarom niet gewoon 25 millimeter? En waarom 3,53 en niet gewoon 3,5 mm dik? Je zou kunnen vermoeden dat die merkwaardige afmetingen simpelweg het gevolg zijn van de omrekening van inches naar millimeters. En dat klopt. De doorsnedediktes komen overeen met nominale inchmaten, uitgedrukt in karakteristieke breuken zoals 1/16″, 3/32″, 1/8″, 3/16″ en 1/4″. Ook de binnendiameters volgen een duidelijke systematiek: ze nemen doorgaans toe in stappen van eerst 1/32″, vervolgens 1/16″, 1/8″ en uiteindelijk 1/4″. Naarmate de O-ringen groter worden, worden dus ook de stappen tussen opeenvolgende maten groter.

En hoe zit het met metrische O-ringen?

Naast de Amerikaanse AS568-standaard bestaan er ook metrische maatvoeringen. Daarbij worden O-ringen meestal rechtstreeks aangeduid met hun binnendiameter en doorsnedediameter, bijvoorbeeld 25 × 3,5 mm. Vergelijken we deze maat met de Amerikaanse AS568-214, dan zien we hoe klein het verschil eigenlijk is:

Het verschil bedraagt dus slechts een honderdste millimeter in binnendiameter en drie honderdsten in doorsnedediameter. Dat is bijzonder weinig. Bovendien worden O-ringen niet met een absoluut exacte afmeting geproduceerd: ook de AS568-standaard staat bepaalde maattoleranties toe. In praktijk betekent dat dat waar een AS568-214 O-ring voorgeschreven is, een metrische 25 x 3,5 O-ring van hetzelfde materiaal en dezelfde hardheid prima zal passen en haar werk als afdichting waarschijnlijk net zo goed zal doen.

In de duikindustrie bestaat geen strikte scheiding tussen Amerikaanse en metrische O-ringen. Het is dus niet zo dat Amerikaanse fabrikanten, zoals Oceanic en Scubapro, uitsluitend O-ringen volgens de Amerikaanse AS568-standaard gebruiken, terwijl Europese fabrikanten, zoals Mares en Cressi, uitsluitend metrische maten toepassen. In de praktijk worden beide maatstelsels door elkaar gebruikt, soms zelfs binnen de apparatuur van één fabrikant. De herkomst van een fabrikant zegt dus weinig over de maatvoering van zijn O-ringen. Uiteindelijk zijn de specificaties van het betreffende onderdeel bepalend.

Dat heeft onder andere te maken met de manier waarop duikapparatuur wordt geproduceerd. Fabrikanten ontwerpen en vervaardigen lang niet alle onderdelen zelf, maar betrekken ook componenten van gespecialiseerde toeleveranciers, soms uit verschillende delen van de wereld. Die onderdelen hebben vaak hun eigen, historisch gegroeide maatvoering. Daarnaast bouwen fabrikanten voort op bestaande ontwerpen en gebruiken ze waar mogelijk gestandaardiseerde onderdelen. Zo kunnen Amerikaanse en metrische O-ringen uiteindelijk naast elkaar terechtkomen in één en dezelfde ademautomaat.

8. Waarom gaan O-ringen kapot, en hoe voorkom je dat?

Een O-ring is een opmerkelijk eenvoudig onderdeel. Een klein ringetje van rubber, zonder bewegende onderdelen, elektronica of ingewikkelde constructie. En toch kan de betrouwbaarheid van een complete ademautomaat, fleskraan of vulinstallatie ervan afhangen. Zolang de O-ring zijn werk doet, merken we er niets van. Pas wanneer er lucht ontsnapt, een aansluiting begint te sissen of een verbinding plotseling zijn druk verliest, worden we ons bewust van zijn aanwezigheid. Gelukkig gaan O-ringen niet zomaar kapot. Meestal is er een aanwijsbare oorzaak. Soms is het rubber verouderd, soms is de ring tijdens montage beschadigd, en soms is hij simpelweg niet geschikt voor de omstandigheden waarin hij wordt gebruikt. Door die verschillende vormen van slijtage en beschadiging te herkennen, kunnen we veel problemen voorkomen.

Veroudering: ook rubber heeft niet het eeuwige leven

Rubber lijkt een tamelijk onveranderlijk materiaal, maar op moleculair niveau gebeurt er voortdurend van alles. De lange polymeerketens waaruit het materiaal bestaat, kunnen onder invloed van zuurstof, warmte, licht en bepaalde chemicaliën geleidelijk veranderen. Sommige verbindingen worden afgebroken, terwijl op andere plaatsen juist extra dwarsverbindingen tussen de ketens ontstaan. Het gevolg is dat rubber na verloop van tijd zijn oorspronkelijke eigenschappen kan verliezen. Een O-ring kan harder en minder elastisch worden, kleine scheurtjes ontwikkelen of juist zachter en kleveriger worden. Welke veranderingen optreden, hangt sterk af van het gebruikte elastomeer en de omstandigheden waarin het wordt bewaard of gebruikt.

Een NBR-O-ring die jarenlang in een warme omgeving aan de buitenlucht wordt blootgesteld, zal bijvoorbeeld doorgaans sneller verouderen dan een vergelijkbare ring die koel, donker en beschermd tegen zonlicht wordt bewaard. Ook de aanwezigheid van ozon, bepaalde oliën en andere chemicaliën kan het verouderingsproces versnellen. Dat betekent overigens niet dat iedere oude O-ring automatisch onbruikbaar is. De levensduur hangt af van het materiaal, de kwaliteit, de opslagomstandigheden en de belasting tijdens gebruik. Sommige O-ringen blijven jarenlang probleemloos functioneren, terwijl andere al na korte tijd vervangen moeten worden. Voor reserveonderdelen geldt daarom een eenvoudige regel: bewaar O-ringen schoon, droog, uit direct zonlicht en bij voorkeur in gesloten verpakkingen. Vermijd langdurige blootstelling aan hoge temperaturen en bewaar ze niet onnodig opgerekt. Een O-ring die jarenlang strak om een haakje heeft gehangen, is mogelijk niet meer dezelfde ring als toen hij uit de verpakking kwam.

Compressieset: wanneer een O-ring zijn vorm verliest

Een van de meest voorkomende vormen van veroudering bij O-ringen is compressieset, in het Nederlands ook wel blijvende drukvervorming genoemd. Om te begrijpen wat daarmee wordt bedoeld, moeten we terugdenken aan de manier waarop een O-ring afdicht. Wanneer twee onderdelen tegen elkaar worden gemonteerd, wordt de O-ring enigszins samengedrukt. Zijn ronde doorsnede verandert daarbij in een meer ovale vorm. Juist die vervorming zorgt ervoor dat het rubber tegen de afdichtingsvlakken wordt gedrukt. Normaal gesproken veert de O-ring weer terug wanneer de verbinding wordt geopend. Maar na langdurige samendrukking, vooral bij hogere temperaturen, kan een deel van die vervorming blijvend worden. De ring wordt platter en krijgt zijn oorspronkelijke ronde vorm niet meer volledig terug. Dat noemen we compressieset.

Een O-ring met een hoge compressieset kan nog steeds in zijn groef zitten en er op het eerste gezicht redelijk goed uitzien. Toch is zijn vermogen om druk op de afdichtingsvlakken uit te oefenen verminderd. Vooral wanneer de verbinding wordt geopend en opnieuw gemonteerd, kan dat problemen opleveren. Dit is een van de redenen waarom O-ringen bij veel onderhoudswerkzaamheden standaard worden vervangen. Niet omdat ze noodzakelijk zichtbaar beschadigd zijn, maar omdat we niet altijd kunnen beoordelen hoeveel elasticiteit ze inmiddels hebben verloren.

Beschadiging tijdens montage

Niet alle O-ringen worden langzaam slechter. Sommige worden al beschadigd voordat de apparatuur überhaupt in gebruik wordt genomen. Een veelvoorkomend probleem ontstaat wanneer een O-ring tijdens montage langs een scherpe rand, schroefdraad of metalen braam wordt getrokken. Het rubber kan daarbij een klein sneetje oplopen. Soms is die beschadiging nauwelijks zichtbaar, maar onder druk kan juist op die plaats een lek ontstaan. Ook kan een O-ring tussen twee onderdelen bekneld raken. Wanneer een fleskraan, koppeling of ander onderdeel wordt vastgedraaid terwijl de ring niet goed in zijn groef ligt, kan een stukje rubber tussen de metalen oppervlakken terechtkomen. De ring wordt dan plaatselijk platgedrukt of zelfs doorgesneden.

Een derde probleem is verdraaiing. Vooral bij grotere O-ringen of ringen die over een langere afstand in een groef worden gelegd, kan het rubber tijdens montage om zijn eigen as draaien. Daardoor ontstaat een ongelijkmatige belasting. Bij herhaalde bewegingen kan dit leiden tot een spiraalvormig beschadigingspatroon, ook wel spiral failure genoemd. Het voorkomen van montageschade begint met een schone, onbeschadigde groef. Controleer of er geen zandkorrels, zoutkristallen, metaaldeeltjes of resten van oude O-ringen aanwezig zijn. Gebruik bij het verwijderen van een ring bij voorkeur gereedschap dat de metalen oppervlakken niet beschadigt. Een diepe kras in een afdichtingsvlak kan immers ook met een nieuwe O-ring lekkage veroorzaken.

Een geschikte hoeveelheid van het voorgeschreven smeermiddel kan de montage vergemakkelijken, maar daar komen we verderop op terug.

Extrusie: wanneer het rubber beschadigd raakt onder druk

Een andere vorm van beschadiging ontstaat door extrusie, het verschijnsel waarbij rubber onder hoge druk in een kleine spleet tussen twee metalen onderdelen wordt geperst. We hebben eerder gezien hoe dit ontstaat en waarom de hardheid van de O-ring daarbij een belangrijke rol speelt. Maar hoe herken je een O-ring die door extrusie beschadigd is? Kenmerkend zijn kleine inkepingen, rafelige randen of ontbrekende stukjes rubber, meestal aan één kant van de O-ring. Soms lijkt het alsof er met een klein mesje hapjes uit het rubber zijn gesneden. Bij herhaalde drukwisselingen kan dit patroon zich verder ontwikkelen, doordat telkens kleine stukjes rubber worden afgescheurd. In het Engels wordt deze vorm van beschadiging ook wel nibbling genoemd, letterlijk 'knabbelen'. Een treffende benaming voor een O-ring waar de druk stukje bij beetje aan heeft geknaagd.

Een O-ring met dergelijke beschadigingen moet uiteraard worden vervangen. Maar alleen een nieuwe ring plaatsen is niet altijd voldoende. Als de oorzaak ligt in een te grote spleet, een verkeerde materiaalhardheid of onvoldoende ondersteuning, kan dezelfde beschadiging opnieuw ontstaan. Het is daarom belangrijk om niet alleen de O-ring, maar ook de constructie en de staat van de afdichting te controleren.

Chemische aantasting en verkeerde materiaalkeuze

Niet ieder rubber is bestand tegen iedere vloeistof of ieder gas. Zoals we eerder zagen, hebben NBR, EPDM en FKM elk hun eigen eigenschappen. Wanneer een O-ring in aanraking komt met een stof waarvoor het materiaal niet geschikt is, kunnen verschillende problemen ontstaan. Het rubber kan opzwellen doordat moleculen van de vloeistof in het materiaal doordringen. Het kan ook juist krimpen, verharden, zacht worden of zijn mechanische sterkte verliezen. Een klassiek voorbeeld is EPDM in contact met bepaalde minerale oliën en vetten. EPDM heeft uitstekende eigenschappen voor verschillende toepassingen met water en bepaalde zuurstofrijke gassen, maar is doorgaans niet geschikt voor contact met minerale olieproducten. NBR en veel FKM-varianten zijn tegen dergelijke oliën juist beter bestand.

Omgekeerd betekent dat niet dat NBR of FKM onder alle omstandigheden de betere keuze is. De juiste materiaalkeuze hangt altijd af van de combinatie van medium, druk, temperatuur, smeermiddel en toepassing. Ook de kwaliteit van het rubber speelt een rol. Twee O-ringen die allebei als NBR 70 worden verkocht, hoeven niet precies dezelfde chemische samenstelling of prestaties te hebben. NBR is immers een familie van rubbermengsels, geen enkelvoudige stof met overal identieke eigenschappen. Een verkeerde materiaalkeuze is bovendien niet altijd direct zichtbaar. Een O-ring kan er na montage prima uitzien en pas na weken of maanden problemen ontwikkelen. Juist daarom is het verstandig om bij onderhoud niet uitsluitend naar de maat te kijken, maar ook naar het voorgeschreven materiaal.

Smeren of niet smeren?

Over het smeren van O-ringen bestaan nogal wat misverstanden. Sommige duikers zijn ervan overtuigd dat iedere O-ring royaal met siliconenvet moet worden ingesmeerd. Anderen gebruiken liever helemaal geen smeermiddel. De werkelijkheid is genuanceerder. Een O-ring heeft niet altijd smering nodig om af te dichten. Bij een statische afdichting, waarbij de onderdelen na montage niet meer ten opzichte van elkaar bewegen, wordt de afdichtende werking in de eerste plaats bepaald door de juiste maatvoering, de compressie en de druk. Toch kan een dun laagje geschikt smeermiddel nuttig zijn. Het vermindert de wrijving tijdens montage, helpt voorkomen dat de O-ring verdraait en kan het gemakkelijker maken om de ring correct in zijn groef te plaatsen.

Bij dynamische afdichtingen, waarbij onderdelen langs elkaar bewegen, kan smering bovendien noodzakelijk zijn om slijtage te beperken. Maar meer vet is niet automatisch beter. Een overmatige hoeveelheid kan vuil vasthouden, in ongewenste delen van de apparatuur terechtkomen of problemen veroorzaken wanneer het smeermiddel niet geschikt is voor het rubber. Ook de keuze van het smeermiddel is belangrijk. Niet alle vetten zijn verenigbaar met alle elastomeren. En een smeermiddel dat prima werkt in een gewone persluchtademautomaat, is niet noodzakelijk geschikt voor apparatuur die met hoge zuurstofconcentraties in aanraking komt. Daarom geldt ook hier: gebruik uitsluitend een smeermiddel dat geschikt is voor de betreffende afdichting en door de fabrikant wordt toegestaan. Wanneer een O-ring droog moet worden gemonteerd, heeft extra smering geen voordeel.

Zuurstofcompatibiliteit: meer dan alleen het juiste rubber

Bij apparatuur voor nitrox en zuivere zuurstof worden de eisen aan materialen en onderhoud nog belangrijker. Zuurstof is zelf niet brandbaar, maar ondersteunt verbranding. Naarmate de zuurstofconcentratie en de druk toenemen, kunnen bepaalde materialen gemakkelijker ontbranden en kan een eenmaal begonnen brand veel heftiger verlopen. Daarom moeten onderdelen die met zuurstofrijke gassen in aanraking komen geschikt zijn voor de betreffende toepassing. Dat geldt voor de metalen onderdelen, de O-ringen en de gebruikte smeermiddelen. Maar zuurstofcompatibiliteit is meer dan alleen de keuze tussen NBR, EPDM en FKM. Zelfs een O-ring van een geschikt materiaal kan onderdeel worden van een gevaarlijke situatie wanneer de installatie vervuild is met olie, vet of andere brandbare resten.

Omgekeerd betekent de aanduiding FKM of Viton niet automatisch dat iedere O-ring van dat materiaal veilig is voor iedere zuurstoftoepassing. De precieze samenstelling, de bedrijfsdruk, de temperatuur en de overige omstandigheden blijven belangrijk. Bij zuurstofservice speelt daarom ook oxygen cleaning een belangrijke rol: het zorgvuldig reinigen en controleren van onderdelen om ongewenste verontreinigingen te verwijderen. Een O-ring die met vuile handen wordt gemonteerd of in contact komt met een ongeschikt smeermiddel, kan de reinheid van een verder correct voorbereide verbinding tenietdoen.

Vooral bij vulinstallaties, waar zuurstof onder hoge druk wordt gebruikt, is dit geen detail. Hier moeten materiaalkeuze, reiniging, montage en bedrijfsprocedures als één geheel worden beschouwd.

Wanneer moet je een O-ring vervangen?

Een O-ring hoeft niet eerst zichtbaar kapot te zijn voordat vervanging verstandig is. Bij periodiek onderhoud van ademautomaten en fleskranen worden bepaalde O-ringen volgens de voorschriften van de fabrikant standaard vervangen. Dat is logisch: het onderdeel is relatief goedkoop, terwijl de gevolgen van een lekkende of falende afdichting aanzienlijk kunnen zijn. Soms zijn echter duidelijke signalen die op beschadiging of veroudering wijzen. Denk aan scheurtjes, inkepingen, een afgeplatte doorsnede, verkleuring in combinatie met materiaalverandering, zwelling, verharding of een kleverig oppervlak. Ook wanneer een O-ring tijdens demontage beschadigd raakt, hoort hij vervangen te worden. Hetzelfde geldt wanneer de herkomst, het materiaal of de juiste maat niet met voldoende zekerheid kan worden vastgesteld.

O-ringen worden in de duiktechniek beschouwd als verbruiksartikelen (consumables). Ze zijn ontworpen om gedurende hun gebruiksduur betrouwbaar af te dichten, maar niet om bij iedere onderhoudsbeurt opnieuw te worden gebruikt. Bij een volledige revisie van een ademautomaat of fleskraan worden de betreffende O-ringen daarom doorgaans standaard vervangen, ook wanneer ze er nog goed uitzien. De kosten van een nieuwe O-ring zijn immers verwaarloosbaar vergeleken met de tijd en moeite van het demonteren en opnieuw monteren van de apparatuur, laat staan de mogelijke gevolgen van een falende afdichting.

Waarom niet zomaar een O-ring uit een willekeurig assortiment?

Wie weleens een assortiment O-ringen heeft gekocht, kent de verleiding. Een doos met honderden zwarte rubberen ringetjes, netjes gerangschikt op maat, voor een fractie van de prijs van een officiële servicekit. Waarom zouden we daar niet gewoon de juiste ring uit zoeken? Omdat de afmetingen maar een deel van het verhaal vertellen. Een O-ring die er precies hetzelfde uitziet, kan van een ander elastomeer zijn gemaakt. Hij kan een andere Shore A-hardheid hebben, andere toleranties kennen of uit een rubbermengsel bestaan dat niet geschikt is voor de betreffende toepassing. Ook weten we bij goedkope, naamloze assortimenten niet altijd hoe de ringen zijn geproduceerd, hoe lang ze al op voorraad liggen of onder welke omstandigheden ze zijn bewaard.

Dat betekent niet dat alleen O-ringen met het logo van een duikfabrikant betrouwbaar zijn. Veel afdichtingen in duikapparatuur zijn immers gewone, gestandaardiseerde industriële onderdelen. Een O-ring van een gespecialiseerde industriële leverancier kan technisch volledig gelijkwaardig zijn aan een exemplaar uit een officiële servicekit. Maar dan moeten we wel weten wat we kopen. Niet alleen de maat, maar ook het materiaal, de hardheid, de toleranties en eventuele aanvullende eisen moeten overeenkomen met de specificaties voor de toepassing. Voor kritische onderdelen van ademautomaten, fleskranen en hogedrukinstallaties blijft bovendien de voorgeschreven onderhoudsprocedure leidend. Een passende O-ring is niet automatisch een goedgekeurde vervanger.

Een klein onderdeel met een grote verantwoordelijkheid

We hebben in dit verhaal ondertussen een hele reis rond de wereld gemaakt: van de rubberbossen van Brazilië en Congo, via de plantages van Zuidoost-Azië en de ontwikkeling van synthetisch rubber en de Tweede Wereldoorlog tot aan de werkbank van de servicetechnicus. Onderweg hebben we kennisgemaakt met de geschiedenis, de chemie en de natuurkunde achter een van de eenvoudigste onderdelen van onze duikuitrusting, en met de ingenieurs Niels Christensen en Albert Shore. We hebben ontdekt waarom het ene rubber het andere niet is, wat Shore A-hardheid betekent en waarom de afmetingen van zo'n eenvoudig ringetje soms tot op een honderdste millimeter worden gespecificeerd. Een hele wereld aan kennis, samengebracht in een stukje rubber dat misschien maar een paar dubbeltjes kost, maar waarvan de betrouwbaarheid van een complete ademautomaat kan afhangen.

Tot slot wil ik nog even stilstaan bij het woord O-ring zelf. Het is eigenlijk een prachtig woord, dat op het eerste gezicht iets van een pleonasme heeft: een ring is immers al rond, en de letter O is dat ook. Maar die dubbele rondheid heeft wel degelijk een betekenis. De O verwijst namelijk naar de ronde doorsnede van het rubber, terwijl de ring de vorm van het geheel beschrijft. Er bestaan bijvoorbeeld ook X-ringen, die van bovenaf net zo rond zijn, maar een X-vormige doorsnede hebben. Een O-ring is dus letterlijk een ring met een O-vormige doorsnede. Twee keer rond, maar toch niet dubbelop.