EPDM حلقات O الماء العادي، والماء الساخن، وبخار الضغط المنخفض، ومحاليل التبريد المحتوية على الإيثيلين/البروبيلين جلايكول، وسوائل الفرامل/سوائل الفرامل من نوع الإيثيلين جلايكول، والبيئات الخارجية المعرضة لتآكل الأوزون؛ وهي عمومًا غير مناسبة للزيوت المعدنية، والمواد التشحيمية، وزيوت الهيدروليك، والبنزين، والديزل، وغيرها من الزيوت والوقود المشتقة من البترول.

إي بي دي إم (EPDM)، أي مطاط الإيثيلين-البروبيلين-الدايين، هو بوليمر مرن يتكوّن من الإيثيلين والبروبيلين وكمية صغيرة من مونومر ثالث. وتشير المراجع الخاصة بالمواد عادةً إلى المزايا النموذجية لإي بي دي إم، ومنها: مقاومته للأوزون، ومقاومته للتعرّض الجوي، ومقاومته للبرد، ومقاومته للحرارة؛ كما تشير إلى أن إي بي دي إم المعالج بالبيروكسيد يتمتع عادةً بمقاومة حرارية أفضل وأداءً أقوى في ما يتعلّق بانكماش الضغط مقارنةً بإي بي دي إم المعالج بالكبريت.

١. لماذا يكون إي بي دي إم مقاومًا للماء لكنه غير مقاوم للزيت؟

يمكن تلخيص منطق اختيار مادة إي بي دي إم في عبارة هندسية واحدة: «الماء لا يمكنه الدخول، بينما الزيت يتسرب مباشرةً خارجًا.»

الماء وسطٌ قطبيٌّ بشدة، في حين أن السلسلة الرئيسية لمركب EPDM عبارة عن شبكة مطاطية هيدروكربونية غير قطبية — أي كارهة للماء، ولذلك فإن توافق الماء والماء الساخن وسوائل التبريد من نوع الإيثيلين غليكول مع شبكة EPDM منخفضٌ، وبالتالي فإن التغير في حجم EPDM ضمن أنظمة الماء يكون ضئيلاً، وتبقى أداء خاصيته الختمية مستقرة. كما تُدرج الكتيبات الفنية للمواد EPDM ضمن المواد القابلة للاستخدام في بيئات الماء الساخن والبخار وسوائل الفرامل من نوع الإيثيلين غليكول والمذيبات القطبية والأوزون والعوامل الجوية.

أما الزيوت المعدنية وزيوت التشحيم والوقود فهي على النقيض تماماً. فهي وسائط هيدروكربونية في الغالب غير قطبية أو ضعيفة القطبية، وتتشابه في معامل الذوبانية مع السلسلة الرئيسية لمركب EPDM، ولذلك فهي تنتشر بسهولة داخل المطاط مسببةً انتفاخه وليونته وانخفاض مقاومته الشدّية وازدياد مقدار الانضغاط الدائم. في حلقة O-ring الختم، وهذا يتجلى مباشرةً على شكل تسرب أو خروج أو فشل. ولذلك فإن مادة الإيثيلين بروبيلين داين مونومر (EPDM) ليست «مُتآكِلة» بالمعنى البسيط للكلمة، بل تذوب وتنتفخ عند تعرضها لوسائط قائمة على الزيوت. كما تسرد كتيبات مواد حلقات الأختام (O-rings) بوضوح الوسائط غير المتوافقة مع مادة EPDM، مثل الزيوت والدهون ومنتجات البترول، بما في ذلك الزيوت والشحوم والزيوت المعدنية.

٢. الظروف التشغيلية الأنسب لحلقات الأختام من مادة EPDM

٣. النقاط الأساسية التي تُبرز قيمة المنتج للعملاء في أنظمة المياه

بالنسبة لعملاء معالجة المياه، والمضخات/الصمامات، والتجهيزات، والعدادات، ومعدات الترشيح، تكمن قيمة حلقات الإغلاق المطاطية من مادة EPDM في ما يلي:

أولاً، مقاومة ممتازة للماء. في الماء البارد، والماء الساخن، والماء المقسّى، ومحاليل الملح، ومحاليل التنظيف القلوية ذات التركيز المنخفض، وغيرها من الوسائط القائمة على الماء، تكون مادة EPDM عموماً أكثر استقراراً من مادة NBR. وتتميّز مادة NBR بمقاومتها الممتازة للزيوت، لكنها غالباً ليست الخيار الأول في بيئات الماء الساخن، وبخار الماء، والتآكل الناتج عن الأوزون.

ثانياً، مقاومة أفضل للماء الساخن وبخار الماء مقارنةً بمعظم أنواع المطاط العامة المقاومة للزيوت. غالباً ما تتعرّض أنظمة معالجة المياه وأنظمة التدفئة لتقلبات حرارية، وغسل دوري، ومعاملات تعقيم، وتنظيف متقطع بالبخار. وللاستخدام الطويل الأمد في الماء الساخن أو بخار الماء، يُفضَّل اختيار مطاط EPDM المعالج بالبيروكسيد، نظراً لأن مقاومته الحرارية وقدرته على الحفاظ على الانضغاط تجعلانه الأنسب لإحكام الإغلاق على المدى الطويل.

ثالثاً، مناسبة للاستخدام في البيئات الخارجية وبيئات الهواء المحتوي على الأوزون. تتعرّض محطات معالجة المياه، ومحطات الضخ، وأبراج التبريد، ووصلات الأنابيب على أسطح المباني، وتجهيزات الصمامات الخارجية في كثير من الأحيان لأشعة الشمس، والمطر، والأوزون، وتقلبات درجات الحرارة. وتُسهم مقاومة مادة الإيثيلين بروبيلين داين مونومر (EPDM) للتآكل الجوي، وللأوزون، ولدورات الحرارة في خفض احتمال حدوث أعطال.

ملاحظة: تشير عبارة "مقاومة للأوزون" بشكل رئيسي إلى مقاومة الشيخوخة الناتجة عن الأوزون الجوي، ولا تعني أن جميع أنواع مادة الإيثيلين بروبيلين داين مونومر (EPDM) قادرة على التحمّل أثناء الغمر الطويل الأمد في أوزون عالي التركيز أو في مواد مطهّرة مؤكسدة قوية؛ فإذا كانت المادة الوسيطة تحتوي على هيبوكلوريت الصوديوم عالي التركيز، أو ثاني أكسيد الكلور، أو بيروكسيدات، أو ماء مُشبَّع بالأوزون، فيجب إجراء اختبار توافق فردي لهذه الحالة.

٤. العملاء في مجال أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC): تصلح مادة الإيثيلين بروبيلين داين مونومر (EPDM) للاستخدام مع الماء الساخن، والماء المبرّد، ومحاليل الماء المحتوية على الإثيلين جليكول.

في أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC)، تصلح حلقات الإغلاق الدائرية المصنوعة من مادة الإيثيلين بروبيلين داين مونومر (EPDM) لمواقع مثل: وصلات الأنابيب، وختم الأسطح المسطحة (فلانش)، وختم الجذع الثابت للصمامات أو مضخات التدوير، ووحدات الفلاتر، وموصلات وحدات الماء المبرّد، ووصلات أنابيب وحدات المراوح والملفات المبرّدة (Fan-coil)، ووحدات التوزيع الجيوحرارية، وأنظمة الماء الساخن الخاصة بمضخات الحرارة.

تشمل الوسائط الشائعة في أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC) الماء المبرد، والماء الساخن، ومضادات التجمد المحتوية على الإيثيلين جليكول أو البروبيلين جليكول، والمكثفات. وتؤدي مادة الإيثيلين بروبيلين داين مونومر (EPDM) أداءً جيدًا عمومًا أمام هذه الفئة من الوسائط القائمة على الماء. وليست ميزة هذه المادة تكمن في «قدرتها على مقاومة جميع المواد الكيميائية»، بل في كونها مناسبة جدًّا للبيئات التي تحتوي على الماء، والماء الساخن، والبخار، والأوزون، والوسائط القطبية.

هناك مشكلتان تتطلبان اهتمامًا إضافيًّا عند الاختيار لأنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC): أولًا، ما إذا كانت هناك احتمالية لتلوث النظام بالزيت المعدني أو زيت الضاغط أو مواد التشحيم أو العوامل المضادة للتآكل الزيتية، إذ إن ظهور أيٍّ من هذه المواد يؤدي إلى ارتفاع حاد في مخاطر استخدام مادة الإيثيلين بروبيلين داين مونومر (EPDM). ثانيًا، ما إذا كانت درجات الحرارة والضغط تتغير بشكل متكرر — ففي الأنظمة التي تستخدم الماء الساخن المُدوَّر، ينبغي اختيار تركيبة مخصصة من مادة الإيثيلين بروبيلين داين مونومر (EPDM) ذات انضغاطٍ منخفضٍ جدًّا لمعالجة مشكلة الانضغاط العالي الناتجة عن ارتفاع درجة الحرارة، وليس الاعتماد فقط على التسمية العامة «إيثيلين بروبيلين داين مونومر (EPDM)» المكتوبة على الملصق.

5. العملاء في قطاع السيارات: تناسب مادة الإيثيلين بروبيلين داين مونومر (EPDM) نظام سائل التبريد وسائل الفرامل، ولا تناسب زيت المحرك والوقود.

في قطاع السيارات، تكون حدود استخدام مادة الإيثيلين بروبيلين داين مونومر (EPDM) واضحة جدًّا.

مناسبة: نظام سائل التبريد في المركبات.

ينتمي إلى منطقة المزايا الخاصة بمادة الإيثيلين بروبيلين داين مونومر (EPDM)، حيث تكون وسائط نظام التبريد عادةً ماءً ومزيجًا من مضاد التجمد الإثيليني/البروبليني الجليكولي. ويمكن استخدام حلقات الأختام المصنوعة من مادة الإيثيلين بروبيلين داين مونومر (EPDM) في واجهات مبادلات الحرارة، وأختام مضخات المياه، وغلاف الثرموستات، ووصلات الأنابيب المائية السريعة، وصهريج التمدد، وأنابيب تبريد غاز العادم المعاد تدويره (EGR)، إلخ. وما يُركَّز عليه هنا هو سائل التبريد وليس زيت المحرك.

مناسب: سائل الفرامل من النوع الإثيليني الجليكولي.

تتناسب مادة الإيثيلين بروبيلين داين مونومر (EPDM) مع سوائل الفرامل القياسية DOT 3 وDOT 4 وDOT 5.1 وغيرها من سوائل الفرامل من النوع الإثيليني الجليكولي أو البولي جليكولي. وتوضح مواصفات مواد سوائل الفرامل أن سوائل الفرامل القياسية DOT 3 وDOT 4 تتكون في الغالب من أنظمة إثير الجليkol أو البولي جليkol، بينما يعتمد سائل الفرامل القياسي DOT 5 على نظام زيت السيليكون، أما سائل الفرامل القياسي DOT 5.1 فهو ينتمي أيضًا إلى النظام الجليكولي؛ ومع ذلك، يجب أن تستند عملية اختيار المادة الفعلية دائمًا إلى مواصفات نظام الفرامل المحددة من قِبل شركة تصنيع المركبة.

غير مناسب: زيت المحرك، وزيت ناقل الحركة، والوقود.

لا يُوصى عمومًا باستخدام مطاط الإيثيلين بروبيلين ثنائي المونومر (EPDM) مع زيت المحرك، وزيت علبة التروس، وسوائل نقل الحركة الأوتوماتيكية (ATF)، وزيوت الهيدروليك المعدنية، والبنزين، والديزل، وبخار الوقود والظروف المشابهة. وفي هذه الفئة من الوسائط، يذوب مطاط الإيثيلين بروبيلين ثنائي المونومر (EPDM) بسهولة، ما يؤدي إلى فشل في التوافق الأبعادي وانخفاض ضغط الختم. ولذلك، يُفضَّل استخدام مطاط النتريل (NBR)، أو المطاط الهيدروجيني النتريلي (HNBR)، أو المطاط الفلوريني (FKM)، أو غيرها من المواد المقاومة للزيوت في هذه الظروف.

6. العملاء في قطاع الصناعات الغذائية: يناسب مطاط الإيثيلين بروبيلين ثنائي المونومر (EPDM) الأغذية القائمة على الماء وعمليات التنظيف، لكنه لا يناسب بشكل طبيعي الأغذية الدهنية أو الزيتية.

عند استخدام مطاط الإيثيلين بروبيلين ثنائي المونومر (EPDM) في صناعات الأغذية والمشروبات، يجب التمييز بين أمرين: توافق المادة والاعتماد التنظيمي.

من حيث توافق المادة، يناسب مطاط الإيثيلين بروبيلين ثنائي المونومر (EPDM) مياه الشرب، والمشروبات، وتنظيف البخار، وغسل المياه الساخنة، وبعض المنظفات القلوية، والأوساط الغذائية القائمة على الماء؛ كما تشير مراجع مواد الختم الغذائية أيضًا إلى أن مطاط الإيثيلين بروبيلين ثنائي المونومر (EPDM) يُستخدم عادةً كمادة تماسٍ مع الأغذية ومياه الشرب، مع التشديد على ضرورة أخذ نوع الوسط ودرجة الحرارة وعملية التنظيف في الاعتبار.

من حيث شهادات الامتثال التنظيمية، فإن مطاط الإيثيلين بروبيلين ثنائي المونومر (EPDM) الصناعي العام لا يعادل مطاط الإيثيلين بروبيلين ثنائي المونومر (EPDM) المخصص للأغذية. ويجب اختيار المركب المناسب لمعدات معالجة الأغذية الذي يحمل الشهادات ذات الصلة مثل: اللائحة الفيدرالية الأمريكية 21 CFR 177.2600، واللوائح الأوروبية رقم 1935/2004، ومواصفة 3-A، ومعايير NSF 51/61، مع التأكد من لون المادة وقابلية استخلاص المكونات منها وإمكانية تتبعها وعملية تنظيفها.

كما يجب الانتباه إلى ما يلي: إن مطاط الإيثيلين بروبيلين ثنائي المونومر (EPDM) ليس مناسبًا للمواد الغذائية الدهنية. فتوضح مواد الحشوات المصنوعة من مطاط الإيثيلين بروبيلين ثنائي المونومر (EPDM) المتوافقة مع متطلبات إدارة الأغذية والأدوية الأمريكية (FDA) من شركة غارلوك بوضوح أنها غير موصى بها للاستخدام مع الأغذية الغنية بالدهون أو الزبدة، وتُصنَّف خصائصها على أنها قابلية إحكام مطاطية. ولذلك، عند ملامسة الزيوت الغذائية أو دهون الحليب أو المنتجات الألبانية أو الأغذية عالية المحتوى من الدهون، لا يجوز الاكتفاء بالاستنتاج القائل «مطاط إيثيلين بروبيلين ثنائي المونومر (EPDM) مخصص للأغذية»، بل يجب التحقق بدقة من فئة الغذاء المحددة ونطاق الشهادة الممنوحة؛ وقد يتطلب الأمر في هذه الحالات استخدام أنواع أخرى من المواد مثل: المطاط النتريلي (NBR)، أو مطاط الفلورو كربون (FKM)، أو السيليكون، أو مادة البولي تترافلوروإيثيلين (PTFE).

٧. الظروف التشغيلية غير الملائمة: يجب إبلاغ العميل بها بشكل واضح

لا يُوصى باستخدام حلقات الختم الدائرية المصنوعة من مطاط الإيثيلين بروبيلين ثنائي المونومر (EPDM) في السيناريوهات التالية:

غير مناسب للزيوت المعدنية: زيت المحركات، والزيوت التشحيمية، وزيوت التروس، والزيوت الهيدروليكية المعدنية، وزيوت الضواغط.

غير مناسب للوقود: البنزين، الديزل، الكيروسين، وقود الطائرات، وأبخرة الوقود.

تتطلب الأغذية الزيتية أو الدهنية حذرًا خاصًّا: الزيوت الصالحة للأكل، والدهون الحيوانية، والمنتجات الألبانية، والأغذية عالية المحتوى من الدهون، ما لم تكن تركيبة EPDM المحددة قد اجتازت اختبارات الاستخلاص والاختبارات التنظيمية ذات الصلة.

المذيبات العطرية والمذيبات الهيدروكربونية المُكلورة غير مناسبة: البنزين، التولوين، الزيلين، ثلاثي كلورو الإيثيلين، وغيرها.

المؤكسِّدات القوية عالي التركيز تتطلّب التحقق منها: محلول الكلور عالي التركيز، هيبيوكليت الصوديوم، ثاني أكسيد الكلور، البيروكسيدات أو مطهّرات الأوزون.

الأنظمة المختلطة من الزيت والماء تتطلّب حذرًا خاصًّا: على سبيل المثال، إذا اختلطت مياه التبريد بشكلٍ مستمرٍّ مع زيت التشحيم أو زيت الهيدروليك أو عامل مقاومة الصدأ، فقد تفشل مادة EPDM بسبب تلوثها بالزيت.

٨. نصائح الاختيار: كيفية اختيار مادة EPDM المناسبة

الماء، الماء الساخن، البخار، سائل التبريد، وسائل تبريد الفرامل: يُفضَّل استخدام مطاط الإيثيلين بروبيلين ثنائي النتروجين (EPDM) بشكل أولوي.

الماء الساخن أو البخار على المدى الطويل: يُفضَّل اختيار مطاط الإيثيلين بروبيلين ثنائي النتروجين (EPDM) المعالج بالبيروكسيد بشكل أولوي.

صناعات مياه الشرب والأغذية: يجب التحقق من شهادة المطابقة، وليس فقط اسم المادة.

إذا كانت الظروف تتضمن وجود زيت، فلا تعتمد تلقائيًّا على مطاط الإيثيلين بروبيلين ثنائي النتروجين (EPDM). متى ما اشتملت الظروف على زيت معدني أو وقود أو زيوت تشحيم أو زيوت هيدروليكية، فيجب التحوُّل فورًا إلى النظر في استخدام مطاط النتريل (NBR) أو مطاط النتريل الهيدروجيني (HNBR) أو مطاط الفلورو كربون (FKM) أو غيرها من المواد المقاومة للزيوت. أما الفشل النموذجي لمطاط الإيثيلين بروبيلين ثنائي النتروجين (EPDM) فهو ليس انفجارًا مفاجئًا، بل هو انتفاخ تدريجي، وليونة متزايدة، وازدياد في التشوه الدائم تحت الضغط، وينتهي في النهاية بتسرب أو نزيف للماء.

التأكيد النهائي: التحقق من ظروف التشغيل الكاملة. اسم الوسيط، والتركيز، ودرجة الحرارة، والضغط، وختم الحركة/السكون، وعامل التنظيف، والمطهر، وتلوث الزيت، وأبعاد الحفرة ومعدل الانضغاط تؤثر جميعها على النتيجة. وعادةً ما تستند جداول التوافق الكيميائي إلى ظروف الاختبار المثالية؛ بينما ستؤدي درجة الحرارة والضغط والتركيبة وتصميم الحفرة الفعلية في التطبيق إلى تغيير ملحوظ في الأداء.