
高温熱水使用時の主なリスクは「化学腐食」ではなく、長期の高温圧縮永久変形、硬化、析出物の発生、劣化、および取付時の応力です。
一般家庭用の冷水、温水、床暖房用温水、熱交換器、飲料水設備、バルブ、ポンプ、水道メーターなどでは、推奨される材料の優先順位は通常以下のとおりです:
状態 |
推奨材料 |
重要要件 |
冷水/常温の飲料水 |
EPDM(認証取得済みの高品質品を優先) |
市場要件に応じて確認してください:NSF 61、WRAS、KTW、ACS、KIWAなど |
60~90℃の温水 |
過酸化物架橋EPDM(硬度70A) |
圧縮永久変形が小さく、析出物が少ない。飲料水・食品接触用途向け認証取得済み |
90~120℃の温水、または密閉系での過酸化物架橋EPDM(硬度70~80A) |
|
高温用グレード、耐老化性、押出耐性を考慮した設計 |
油/グリースが混入した温水 |
EPDMには不適 |
媒体の確認に基づき、FKM、HNBR、またはFFKMに切り替えてください |
トレレボルグ社の給水・衛生用途向け材料では、EPDMは塩素、アンモニア、温水、蒸気への使用が認められており、NSF、KTW、WRASなどの認証機関も併記されています。ただし、EPDMの欠点も明記する必要があります:鉱物油、燃料油、石油系潤滑油およびほとんどの炭化水素系媒体に対して耐性がありません。ERIKS社のEPDM使用制限に関する記載でも、石油、ガソリン、灯油、石油油などが明示されています。
実用的な推奨:温水 Oリング 単に「EPDM 70」と記載するべきではありません。より適切な仕様記述は以下のとおりです:EPDM(ショアA硬度70)、ペルオキシド架橋、飲料水・高温水使用可、低圧縮永久変形率、NSF 61/WRAS/KTW/FDA 21 CFR 177.2600に適合。FDA 21 CFR 177.2600は、食品の製造・加工・包装・輸送において「反復使用可能なゴム製品」が使用される条件を規定しています。
過熱水は通常の温水とは異なります。
一般に、100℃を超える温度で圧力を維持したまま液体状態を保っている水を指し、例として高温殺菌、密閉型熱交換、食品機器における温水循環、ボイラー補給水、またはプロセス用温水などが挙げられます。この条件下では、Oリングは以下の3つの課題に直面します。第1に、温度が通常のEPDMの長期使用可能範囲を超えると、圧縮永久変形が加速します。第2に、水中にはアルカリ、リン酸塩、亜硫酸塩、アミン、または脱酸素剤が含まれている可能性があります。第3に、圧力の繰り返し変動により、 オーリング 熱膨張・収縮により繰り返し伸縮し、シール面が緩むこと。
推奨ロジック:
過熱水条件 |
素材の提案 |
100~120°C、清浄水/飲料水/温水循環 |
過酸化物架橋EPDM |
120~150°C、間欠的温水または短時間のボイラー殺菌 |
高品位ペルオキサイド架橋EPDM(必要に応じて硬度を高める) |
150°C連続使用、強アルカリ/アミン/塩素環境 |
標準仕様のEPDMは耐えられないため、FFKM、PTFEコーティング、またはスプリング加圧PTFEを検討する |
油・脂肪・溶剤の同時存在 |
EPDMは不適切です。FKM/HNBR/FFKMに切り替えてください。 |
IPEX社の化学薬品適合性ガイドにも、エラストマーの選定は化学的性質、温度、機械的特性の3つが共同で決定すること、および浸漬試験結果を、連続的な機械的・熱的応力がかかるシール条件に無条件に適用できないことが記載されています。また、実際の使用環境や複合化学薬品については、個別に検証が必要です。
蒸気は、水系において最も誤判断されやすい媒体です。高温水には適合しても、蒸気には適合しない場合があります。
蒸気は、より強い熱劣化、体積変化、圧縮永久ひずみ、および急激な圧力解放による損傷を引き起こします。SIP(ステリライゼーション・イン・プレイス)、食品・医薬品分野の殺菌、ボイラー蒸気バルブ、および蒸気凝縮水の還流経路では、特に注意が必要です。
推奨順位:
蒸気条件 |
推奨事項 |
低圧飽和蒸気、間欠的殺菌 |
過酸化物架橋EPDM |
121–135°C SIP |
食品・医薬品向けペルオキシド架橋EPDM |
150°Cでの左右短時間または頻繁なSIP |
特殊耐熱蒸気用EPDM。圧縮永久ひずみを確認すること |
高温連続蒸気。強化されたCIP+SIP対応 |
FFKMまたはPTFEの二重適合材 |
油分・酸・溶剤を含む蒸気 |
通常のEPDMとは異なる処理が必要。適合性の検証を要する |
トレレボルグ社によるCIP/SIP試験に関する関連結論によると、選定されたEPDM材料は、ほとんどのCIP洗浄液および過熱蒸気に対して優れた性能を発揮するが、同一ベースポリマーでも配合によって性能に大きな差が出る。また、このデータは、標準FKMが蒸気への暴露時間に対して感受性を示すことを明らかにしており、優先FKMはより高い蒸気温度まで対応可能である一方、FFKMは最も過酷な条件下で、より高温の蒸気に対する検証を通過する最高レベルの性能を発揮する。
よくある誤解:多くの顧客がFKMは耐熱性が高いことから、EPDMよりも優れた材料であると判断しています。しかし、この判断は不十分です。FKMは油・燃料・多くの化学薬品および高温空気中では優れた耐性を示しますが、温水/蒸気系では標準的なFKMが必ずしも最適とは限りません。蒸気シールにおいては、単に最高使用温度が最も高いかどうかではなく、水による加水分解に対する安定性や圧縮永久変形、そして配合グレードが重視されます。
塩素処理水は、一定の組成を持つ媒体ではありません。
これは残留塩素濃度が低い飲料水の場合もあれば、プール用水の場合もあり、また二酸化塩素消毒液や高濃度次亜塩素ナトリウム注入液の場合もあります。濃度やpHによって、Oリングへの劣化作用は大きく異なります。
塩素消毒の効果は、その存在形態、濃度、接触時間に依存します。次亜塩素酸(HOCl)は次亜塩素酸イオン(OCl⁻)よりも殺菌力が強く、pHによって両者の比率が変化します。英国飲料水検査局(DWI)は、次亜塩素酸の生成比率が通常、次亜塩素酸の生成を促進するpH条件と関連していると指摘しています。また、オーストラリアの飲料水ガイドラインでも、25℃においてpHが7.5未満では次亜塩素酸が優勢となり、pHが7.5を超えると次亜塩素酸イオンが優勢になると述べており、低pH条件下での消毒効果がより強くなるとしています。
塩素処理水における推奨対応シナリオ:
シナリオ |
素材の提案 |
注記 |
一般飲料水用残留塩素 |
過酸化物架橋認証済みEPDM |
NSF/ANSI 61、WRAS、KTW、ACSなどの適合確認 |
プール/スパ用フィルター装置 |
塩素・クロラミン耐性EPDM |
一般EPDM=塩素耐性EPDMではない |
クロラミン処理飲料水 |
クロラミン専用EPDM |
ASTM D6284または類似の検証が必要です |
高濃度次亜塩素酸ナトリウム(NaClO)投与用ポンプ/バルブ |
FKM、FFKM、PTFE、または専用EPDM/ポンプ用バルブ |
温度と濃度がリスクを決定します |
酸性化された塩素水/低pH・高遊離塩素濃度 |
EPDMは注意して使用してください |
酸化力が著しく増加します |
トレレボルグ社の「Pool Water EPDM」は、プール・スパ・ろ過装置・飲料水システム向けに明確に設計されており、長期間にわたる塩素およびクロラミン耐性を謳っており、FDAおよびNSF/ANSI 61認証を取得しています。また、塩素・クロラミン耐性試験としてASTM D6284を引用しています。 パーカー 当社のクロラミン対応シーリング材に関する研究でも、総塩素アミン濃度50 ppm、温度70°Cの条件下で8週間曝露したところ、NSF認証済みの一部のエラストマーでは著しい劣化および膨潤が確認された一方、専用のクロラミン耐性配合品は明らかに優れた性能を示しました。
主要な結論:プール、水処理、飲料水向け顧客に対しては、「EPDM(クロロリン耐性)」という表現ではなく、「塩素/クロラミン耐性・過酸化物架橋・水道認証済みEPDM」という表記を推奨します。
次亜塩素酸ナトリウムは、多くの消毒装置、CIP(クリーン・イン・プレイス)、プールへの薬剤供給装置、飲料水への薬剤供給装置の主な処理媒体であり、「残留塩素濃度が低い水」とは異なるものである——単一の運用条件ではない。
IPEX社のEPDM/FKM耐薬品性評価表では、1=非常に耐性あり、2=限定的な耐性、3=耐性なし、と定義されている。同社のデータによると、EPDMは12.5%次亜塩素酸ナトリウム水溶液において20℃および40℃で「2」、3%次亜塩素酸ナトリウム水溶液では20℃で「1」、40℃で「2」、60℃で「3」である。一方、FKMは12.5%および3%次亜塩素酸ナトリウム水溶液において、20℃および40℃ではいずれも「1」、60℃では「2」である。
これは実用上の問題を示しています。常温では低濃度の次亜塩素酸ナトリウム(NaClO)に対して、EPDMは使用可能かもしれませんが、温度または濃度が上昇すると、通常のEPDMの安全余裕は急速に低下します。
推奨ロジック:
次亜塩素酸ナトリウム(NaClO)条件 |
推奨事項 |
有効塩素濃度1%未満、常温、短期的なフラッシング |
ペルオキシド架橋EPDMを、経済的な選択肢として使用可能 |
約3%、常温 |
EPDMの使用は評価可能だが、塩素耐性を高めた配合が優先。FKMの方がより安定 |
3%以上かつ40~60℃以上 |
通常のEPDMの使用は推奨されません。FKM/FFKM/PTFEへ切り替えてください |
工業用濃縮水/投与溶液(10~15%) |
FKM、FFKM、またはPTFE被覆/PTFE製シールを優先 |
酸性化された次亜塩素酸ナトリウム(NaClO)または低pH |
高リスク。専用の材質選定が必要 |
補足として、次亜塩素酸ナトリウム自体は分解しやすく、その分解速度は温度、光、濃度の影響を受けます。米国環境保護庁(EPA)のデータによると、空気中にさらされた次亜塩素酸ナトリウムは徐々に分解し、高濃度や高温下では分解が加速します。また、日光も分解を促進します。このため、投与システム内における実際の有効塩素量、次亜塩素酸イオン濃度、遊離塩素量、溶解酸素量、および高pHのアルカリ性環境を、「NaClO」という単一の数値だけで判断することはできません。
EPDMの代表的な特長は、オゾン・紫外線・経年劣化に対する優れた耐性です。トレレボルグ社は、EPDMを「熱・オゾン・経年劣化に対して良好な耐性を有する」と明記しています。ただし、オゾン設備におけるリスクは、空気中のオゾン濃度、オゾンガスあるいは溶解オゾン水の存在、さらにその濃度・温度・湿度・滞留時間によって左右されます。
IPEXデータによると,EPDMは20°Cで飽和オゾン水に対して 40°Cは1で,60°Cは2で,これは低温オゾン環境で使用できるが,温度上昇すると信頼性が低下する. オゾン機器の供給業者からのデータでは,実際の性能は乾燥/湿気,水,オゾン濃度,また,特別にオゾン改変された材料と特定の用途に依存していることも強調されています.
オゾン操作条件の推奨事項:
オゾン 作業条件 |
推奨事項 |
室温,低濃度溶解オゾン水 |
オゾングレードまたはFKM,検証が必要 |
普通のオゾンガス密封 |
EPDM,FKM 評価可能 |
高濃度オゾンガス,湿臭,オゾン発電所の出口 |
優先順位はFKM,FFKM,PTFE/PFA |
長期高濃度溶解オゾン |
FKM、FFKM、PTFE/PFA、PVDF系材料を優先 |
NBR、天然ゴム、一般CR |
一般的に推奨されない |
Absolute Ozone社の材質適合性ガイドでは、PTFE/PFA、ステンレス鋼、PP/PE、Vitonが記載されている。オゾン水には316ステンレス鋼、PTFE、PTFE/PFA、ガラス/石英が推奨される。避けるべき部品としてKalrez、Kynar、PTFE/PFA、Vitonなどが列挙されている。Ozcon社のオゾン対応材質リストでは、水相・気相オゾンの通常条件下において、EPDMおよびFKMがAグレード材料として掲載されており、適用範囲は約20~30℃、中性付近のpH、低機械応力という仮定に基づいているが、実際の配合や温度条件については別途検証が必要であると強調している。
実際の販売・選定の結論は、「EPDMなら確実に問題ない」と単純に言うことはできない。より正確には、低濃度・常温のオゾン水用途ではオゾン対応グレードのEPDMを選択可能であるが、高濃度・高湿度オゾン、オゾン発生器出口周辺、あるいは長寿命が求められる用途では、FKM、FFKM、PTFE/PFAを優先する。
HVAC、冷却、エンジン冷却、基板、ポンプおよびバルブの貯蔵温度制御システムでは、しばしばエチレングリコールまたはプロピレングリコール系冷却液が使用されます。ここで関係する主な媒体は「水」ではなく、水+グリコール/ジオール+腐食防止剤+消泡剤+着色剤+(場合により)油分混入です。
EPDMは高温水、蒸気、沈殿物、エンジン冷却水、酸・アルカリに対して優れた耐性を示します。ERIKS社の資料でも、EPDMは高温水/蒸気、CIP/SIP、エンジン冷却水、アルコール類などへの適用が明記されています。しかし、冷却系に鉱物油、潤滑油、コンプレッサー油、炭化水素類などが混入すると、EPDMは膨潤・軟化・劣化を起こし、機能を失います。これはEPDMが明確に耐油性を持たないためです。
おすすめ:
冷却液の種類 |
推奨事項 |
水+エチレングリコール/プロピレングリコール |
過酸化物架橋EPDM |
高温用密閉式冷却液 |
高品位EPDM(腐食防止剤系との適合性を確認すること) |
油分混入冷却液 |
HNBR、FKM、または専用材料 |
冷媒/冷凍機油系 |
EPDM水系とは異なる取扱い(未処理) |
ボイラー給水、蒸気凝縮水、補給水、排水系には、以下のような成分が含まれることが多い:
アルカリ度調整剤、リン酸塩、亜硫酸塩、ヒドラジン代替剤、アミン、脱酸素剤、溶解酸素、鉄粉、および周期的な高温衝撃
このような条件に対する推奨される優先順位は、通常以下の通り:
状態 |
推奨事項 |
低圧ボイラー補給水/温水 |
過酸化物架橋EPDM |
蒸気凝縮水 |
蒸気用EPDM |
高pHボイラー水 |
EPDMは評価可能だが、アルカリ度と温度に注意 |
アミン系有機処理剤、高温連続蒸気 |
FFKMまたは特殊FKM/EPDM専用の検証が必要 |
油を含むコンデンセート水 |
EPDMはリスクが高く、FKM/HNBR/FFKMへの検討を推奨 |
ボイラー水の選定における焦点は単なる「水」ではなく、「高温+アルカリ度+添加剤+圧力サイクル」である。したがって、明確化すべき項目は以下の通り:最高使用温度、連続蒸気か否か、pH、油分含有の有無、ドレインフラッシングの有無。
食品・飲料・乳製品・医薬品分野の洗浄装置で一般的な使用条件は以下の通り:
アルカリ洗浄(水酸化ナトリウム)、酸洗浄(硝酸/リン酸)、過酢酸、次亜塩素酸ナトリウム、加熱、蒸気、オゾン水、フォーム洗浄剤、油および食品との接触。
トレレボーグ社のCIP/SIPに関するデータによると、CIP洗浄液および高温環境は、一部のエラストマーを性能限界まで押し込む可能性があります。同じベースポリマーであっても、配合が異なれば結果は大きく異なることがあります。同社の結論は以下の通りです:EPDMは、ほとんどのCIP洗浄液および過熱蒸気に対して優れた性能を発揮しますが、高脂肪食品や一部の食品級潤滑剤との併用は推奨されません。FKMは、化粧品・個人ケア製品、油類・潤滑剤への適用に適していますが、標準的なFKMは蒸気への暴露を制限する必要があります。FFKMは、最も厳しい試験条件下でも最高の性能を示します。
簡易選定ガイド:
食品/洗浄用途 |
優先事項 |
温水+アルカリ洗浄+SIP |
過酸化物架橋EPDM |
高脂肪食品、油、潤滑剤との接触 |
FKMまたはFFKM |
強力な酸化性消毒剤+高温 |
FFKMまたはPTFE系 |
蒸気滅菌+低析出要件 |
食品・医薬品対応グレードのEPDM(認証および媒体適合性の確認が必要) |
飲料水/食品に関する規制要件 |
市場ごとの確認に基づくFDA 21 CFR 177.2600、NSF 61、WRAS、KTW、ACS、3-Aなど |
媒体/使用条件 |
過酸化物架橋EPDM |
FKM |
FFKM |
PTFE/FEP/PFAコーティング |
冷水/飲料水 |
優先事項 |
オプション(高コスト) |
オプション(弾性が弱い) |
オプション |
温水(60~120℃) |
優先事項 |
慎重な |
標準FKM(高級品は優先度が低い) |
オプション |
飽和蒸気/SIP |
優先対応。蒸気の品質等級が必要 |
オプション |
優先事項 |
オプション |
過熱蒸気/高温連続使用 |
慎重対応。認証取得が必要 |
優先事項 |
オプション |
オプション |
残留塩素濃度の低い水 |
優先対応。塩素耐性EPDMが必要 |
オプション |
オプション |
オプション |
クロラミン水 |
塩素耐性専用EPDMを選定 |
オプション |
オプション |
オプション |
3~12.5%次亜塩素酸ナトリウム |
常温で評価可能、高温では注意が必要 |
オプション |
良くなる |
良くなる |
オゾンウォーター |
低温・低濃度で評価可能 |
良くなる |
良くなる |
良くなる |
オゾンガス |
評価可能 |
良くなる |
良くなる |
良くなる |
エチレングリコール/プロピレングリコール系冷却液 |
優先事項 |
オプション |
オプション |
オプション |
鉱物油/燃料油/潤滑油 |
推奨されない |
優先事項 |
オプション |
オプション |
高脂肪食品/潤滑剤 |
推奨されない、または注意が必要 |
優先事項 |
オプション |
オプション |
強力な酸化性+高温+長寿命 |
慎重な |
慎重な |
優先事項 |
優先選択肢 |
水処理, HVAC,食品清掃,プール,消毒設備の顧客は,Oリングの仕様を完全に書き込むことが推奨されます.
基本の温水/飲料水: EPDM O-Ring, 70 Shore A,過酸化物固化,低圧縮セット,NSF 61 / WRAS / KTW / ACS / FDA 21 CFR 177.2600 要求事項に適合しています.
蒸気/SIP: EPDM O-Ring,過酸化固化,蒸気グレード,7080 Shore A, 121150°Cの間歇蒸気に適用可能,圧縮セットと実際の清掃剤の検証が必要です.
プール/塩素水:高塩素耐性および塩素耐性EPDM,NSF61/FDA認証,ASTM D6284または同等の塩素/塩素試験データ
NaClOの投与/消毒装置:低濃度室温で評価可能な塩素耐性EPDM;高濃度または高温優先度のFKM/FFKM/PTFE封筒化Oリング.
オゾン装置:低濃度室温オゾン水で評価可能なオゾングレードEPDM;高濃度オゾンガス,湿臭またはオゾン発電所の出口優先FKM,FFKM,PTFE/PFA.
選択する前に,少なくとも次のフィールドを確認してください.
防水システムでは"つのEPDMが全て処理する"とは言いません
熱水/蒸気/冷却液: 熱帯雨林の水面は
塩素水/塩素: 塩素耐性/塩素耐性認証されたEPDMを使用する.
高濃度NaClO,オゾン,高温で強い酸化 FKM,FFKM,PTFE/PFAに切り替える
油,脂肪,炭水化物 EPDMを使用しないでください.
概要: 水道システムにおけるOリングの選択の優先事項は"どのゴムが耐久性が高いか"ではなく,目標濃度と温度下では,総漏れ率,沈着物,浸透量,汚染量,設置面を制御できるかどうかです.