1. Gorąca woda: pierwszeństwo – EPDM utwardzany nadtlenkowo

Głównym ryzykiem działania w warunkach gorącej wody nie jest „korozja chemiczna”, lecz długotrwałe ugniatanie przy wysokiej temperaturze, utwardzanie, wydzielanie osadów, starzenie się oraz naprężenia montażowe.

Dla zwykłej zimnej wody, wody użytkowej ciepłej, wody do ogrzewania podłogowego, wymienników ciepła, urządzeń do wody pitnej, zaworów, pomp i wodomierzy zalecana kolejność priorytetowa to ogólnie:

W materiałach Trelleborg przeznaczonych do zastosowań wody i instalacji sanitarnej EPDM stosowany jest do ochrony przed chlorem, amoniakiem, gorącą wodą i parą wodną; wymieniane są także odpowiednie organy certyfikujące, np. NSF, KTW, WRAS. Jednak słabe strony EPDM należy również wyraźnie wskazać: materiał ten nie jest odporny na oleje mineralne, oleje paliwowe, smary oparte na ropie naftowej oraz większość mediów węglowodorowych; ograniczenia EPDM określone przez ERIKS obejmują m.in. ropę naftową, benzynę, kerosen i olej naftowy.

Praktyczna rekomendacja: gorąca woda O-ringi nie należy po prostu pisać „EPDM 70.”. Bardziej odpowiednim opisem specyfikacji jest: EPDM 70 Shore A, utwardzany nadtlenkami, przeznaczony do stosowania w gorącej wodzie/wodzie pitnej, o niskim ubytku odkształcenia trwałego, zgodny z normami NSF 61/WRAS/KTW/FDA 21 CFR 177.2600. FDA 21 CFR 177.2600 określa warunki użytkowania „wielokrotnie stosowanych wyrobów gumowych” w produkcji, przetwórstwie, pakowaniu i transporcie żywności.

2. Przegrzana woda: nadal można stosować EPDM, ale klasa materiału musi zostać podwyższona

Przegrzana woda nie jest zwykłą gorącą wodą.

Zazwyczaj oznacza ciekłą wodę utrzymywaną pod ciśnieniem powyżej 100 °C, np. w procesach sterylizacji w wysokiej temperaturze, zamkniętych wymiennikach ciepła, obiegach gorącej wody w urządzeniach spożywczych, wodzie uzupełniającej kotły lub wodzie technologicznej. W takim scenariuszu uszczelki typu O-ring napotykają trzy problemy: po pierwsze, przy temperaturach przekraczających zakres długotrwałej odporności standardowego EPDM ubytek odkształcenia trwałego przyspiesza; po drugie, woda może zawierać substancje alkaliczne, fosforany, siarczyny, aminy lub środki dezaktywujące tlen; po trzecie, cykliczne zmiany ciśnienia mogą powodować O-kręg powtarzające się rozszerzanie i kurczenie w wyniku rozszerzania/zmniejszania się cieplnego, co prowadzi do luźnego rozpuszczenia powierzchni uszczelniającej.

Logika zaleceń:

W przewodniku IPEX dotyczącym kompatybilności chemicznej zauważa się również, że wybór elastomerów jest wspólnie określany przez właściwości chemiczne, temperatury i mechaniczne; wyniki badań zanurzenia nie mogą być bezwarunkowo stosowane do warunków uszczelniania poddawanych ciągłemu obciążeniu mechani

3. Wykorzystanie Pary: Priorytet "EPDM o klasie pary, wytrzymany nadtlenkiem" Nie używać bezpośrednio zwykłego FKM

Para jest środkiem, który najłatwiej jest źle oceniany w systemach wodnych. Przystosowanie się do gorącej wody nie oznacza, że jest odpowiednie do parowania.

Para przynosi silniejsze starzenie cieplne, zmianę objętości, kompresję i szybkie uszkodzenie ciśnienia. W przypadku SIP, sterylizacji żywności, zawory pary kotłowej i drogi powrotnej kondensatu pary należy postępować ostrożnie.

Zalecane priorytety:

Powiązane wnioski Trelleborga z testów CIP/SIP wskazują: wybrane materiały EPDM doskonale sprawdzają się w większości płynów CIP oraz w przegrzanej parze, jednak różne formuły oparte na tym samym polimerze bazowym mogą dawać bardzo odmienne wyniki. Dane te pokazują również, że standardowy FKM jest wrażliwy na czas ekspozycji w parze, podczas gdy FKM o podwyższonej wydajności może pracować przy wyższych temperaturach pary, a FFKM osiąga najlepsze wyniki – przejdzie walidację w warunkach najbardziej ekstremalnych, przy najwyższych temperaturach pary.

Powszechne nieporozumienie: wielu klientów uważa, że FKM ma wysoką odporność na temperaturę i dlatego jest silniejszy niż EPDM. To sąd jest niepełny. FKM wykazuje dobrą odporność w oleju, paliwie, wielu chemikaliach oraz w gorącym powietrzu o wysokiej temperaturze, ale w systemach z gorącą wodą/parą wodną standardowy FKM często nie jest materiałem pierwszego wyboru; uszczelnianie parowe zależy przede wszystkim od stabilności wobec hydrolizy wody, wartości odkształcenia trwałego (compression set) oraz klasy formuły – a nie wyłącznie od najwyższej możliwej temperatury pracy.

4. Woda chlorowana, woda basenowa, woda z dwutlenkiem chloru: należy stosować „EPDM odporny na chlor / odporny na chloraminy”, NIE wolno zastępować go zwykłym EPDM

Woda chlorowana nie jest jednorodnym medium.

Może to być woda pitna o niskim stężeniu resztkowego chloru, woda basenowa, woda dezynfekcyjna z dwutlenku chloru lub roztwór doustny o wysokim stężeniu hipochloranu sodu. Różne stężenia i pH skutkują zupełnie inną siłą niszczącą dla pierścieni uszczelniających.

Skuteczność dezynfekcji za pomocą chloru zależy od jego postaci, stężenia oraz czasu kontaktu; kwas hipochlorowy (HOCl) jest silniejszy niż jon hipochloranowy (OCl⁻), a pH wpływa na stosunek tych dwóch form. Inspektorat Wody Pijalnej w Wielkiej Brytanii zaznacza, że stosunek tworzenia się chloru zależy zwykle od warunków pH sprzyjających powstawaniu kwasu hipochlorowego. Australijski przewodnik dotyczący wody pitnej stwierdza również, że w temperaturze 25°C przy pH poniżej 7,5 dominuje kwas hipochlorowy, natomiast przy pH powyżej 7,5 dominuje jon hipochloranowy; dezynfekcja jest silniejsza przy niskim pH.

Zalecenia dotyczące zastosowań wody chlorowanej:

EPDM Trelleborga do wody basenowej jest przeznaczony specjalnie do systemów basenów, SPA i filtracji oraz wody pitnej; zapewnia długotrwałą odporność na chlor i chloraminy, posiada certyfikaty FDA i NSF61 oraz odnosi się do badań odporności na chlor i chloraminy zgodnie z normą ASTM D6284. Parker badania materiałów uszczelniających do zastosowania w środowisku chloraminowym wykazały również, że w roztworze zawierającym 50 ppm całkowitych chloraminów w temperaturze 70°C niektóre elastomery z certyfikatem NSF ulegają poważnej degradacji i pęcznieniu po 8 tygodniach ekspozycji, podczas gdy specjalne formuły odpornych na chloraminy elastomerów wykazują znacznie lepszą wydajność.

Główny wniosek: dla klientów z branży basenów, oczyszczania wody i wody pitnej zalecaną nazwą nie jest „EPDM odporny na chlor”, lecz: EPDM odporny na chlor/chloraminę, utwardzony nadtlenkiem i certyfikowany do kontaktu z wodą.

5. Hipochloran sodu (NaClO): EPDM nadający się do stosowania przy niskim stężeniu; przy wysokim stężeniu lub wysokiej temperaturze należy przełączyć się na FKM, FFKM lub PTFE.

Hipochloran sodu stanowi podstawowy środek czystości w wielu urządzeniach dezynfekcyjnych, systemach CIP oraz urządzeniach do dawkowania w basenach i wody pitnej. Nie jest to to samo co „woda o niskim zawieszeniu resztkowego chloru” — pojedynczy warunek eksploatacyjny.

Tabela zgodności EPDM/FKM firmy IPEX określa stopień odporności jako: 1 = bardzo odporny, 2 = ograniczona odporność, 3 = nieodporny. Zgodnie z danymi firmy IPEX, EPDM w roztworze hipochloranu sodu o stężeniu 12,5 % przy temperaturze 20 °C i 40 °C uzyskuje ocenę 2; w roztworze hipochloranu sodu o stężeniu 3 % przy 20 °C uzyskuje ocenę 1, przy 40 °C – 2, a przy 60 °C – 3. Te same dane wskazują, że FKM w roztworach hipochloranu sodu o stężeniu 12,5 % i 3 % uzyskuje ocenę 1 przy 20 °C i 40 °C oraz ocenę 2 przy 60 °C.

To ilustruje praktyczny problem: w temperaturze pokojowej niskostężowy roztwór NaClO może być stosowany z uszczelkami EPDM; jednak przy wzroście temperatury lub stężenia zapas bezpieczeństwa zwykłego EPDM szybko maleje.

Logika zaleceń:

Jedna dodatkowa uwaga: sama hipochloran sodu ulega rozkładowi, a szybkość rozkładu zależy od temperatury, światła i stężenia; dane EPA wskazują, że hipochloran sodu narażony na powietrze powoli się rozkłada, przy czym wysokie stężenie i podwyższona temperatura przyspieszają ten proces, a światło słoneczne również go akceleruje. W związku z tym rzeczywiste stężenie chloru, hipochloranu, wolnego chloru, rozpuszczonego tlenu oraz alkaliczne środowisko o wysokim pH w układzie dozowania nie można określić wyłącznie na podstawie jednej wartości „NaClO”.

6. Ozon: EPDM dobrze odporno na ozon, ale w przypadku wody ozonowanej o wysokim stężeniu lub gazu ozonowego należy zachować ostrożność przy doborze materiału

Klasyczną zaletą EPDM jest odporność na ozon, promieniowanie UV oraz starzenie się. Trelleborg wyraźnie określa EPDM jako materiał o dobrej odporności termicznej, na ozon i starzenie się. Jednak w urządzeniach ozonowych ryzyko zależy od ilości ozonu w powietrzu, gazu ozonowego lub rozpuszczonego ozonu w wodzie oraz od stężenia, temperatury, wilgotności i czasu ekspozycji.

Dane IPEX pokazują, że odporność EPDM na nasyconą wodę ozonową w temperaturach 20°C i 40°C wynosi 1, a przy 60°C – 2; oznacza to, że EPDM można stosować w środowisku ozonowym o niskiej temperaturze, ale zaufanie do jego wydajności powinno maleć wraz ze wzrostem temperatury. Dane dostawcy sprzętu ozonowego podkreślają również, że rzeczywista wydajność zależy od wilgotnego lub suchego powietrza, wody, stężenia ozonu oraz tego, czy materiał jest specjalnie zmodyfikowany do działania w środowisku ozonowym i czy został zaprojektowany do konkretnego zastosowania.

Zalecane warunki pracy w środowisku ozonowym:

Bezwzględny przewodnik zgodności materiałów z ozonem firmy Absolute Ozone obejmuje PTFE/PFA, stal nierdzewną, PP/PE oraz Viton; w przypadku wody ozonowanej zaleca się stal nierdzewną 316, PTFE, PTFE/PFA oraz szkło/kwarc; lista materiałów do unikania obejmuje m.in. Kalrez, Kynar, PTFE/PFA i Viton. Lista materiałów ozonowych firmy Ozcon zawiera również EPDM i FKM jako materiały klasy A przy typowych warunkach działania w fazie wodnej/gazowej ozonu oraz podkreśla, że zakres ich stosowania to ok. 20–30 °C, pH bliskie obojętnemu oraz niskie obciążenia mechaniczne – wymagane są weryfikacja składu i temperatury.

Wnioski wynikające z rzeczywistych sprzedaży i doboru: nie można jednoznacznie stwierdzić, że „EPDM zawsze nadaje się do urządzeń ozonowych”. Dokładniej: w przypadku wody ozonowanej o niskim stężeniu i w temperaturze pokojowej można wybrać EPDM przeznaczony specjalnie do zastosowań ozonowych; natomiast przy wysokim stężeniu ozonu, wysokiej wilgotności, przy wylocie generatora ozonu lub przy wymogu długotrwałej trwałości należy preferować FKM, FFKM oraz PTFE/PFA.

7. Ciecz chłodząca: EPDM zwykle nadaje się do roztworu wodnego glikolu etylenowego/glikolu propylenowego, ale należy zachować ostrożność wobec oleju

Systemy sterowania temperaturą w instalacjach HVAC, chłodzenia, chłodzenia silników, płyt, pomp i zaworów często wykorzystują ciecz chłodzącą na bazie glikolu etylenowego lub glikolu propylenowego. Główne medium stosowane w tym kontekście to nie „woda”, lecz woda + glikol/dwuwodorotlenek alkoholu + inhibitor korozji + środek przeciwpieniący + barwnik + ewentualne zanieczyszczenie olejem.

EPDM charakteryzuje się zaletami w warunkach działania gorącej wody, pary wodnej, osadów, wody chłodzącej silnik oraz kwasów i zasad; ERIKS wymienia także EPDM jako materiał stosowany w aplikacjach z gorącą wodą/parą wodną, czyszczeniem w miejscu (CIP) i sterylizacją w miejscu (SIP), wodą chłodzącą silnik, alkoholami oraz podobnymi środkami. Jednak w przypadku mieszania się systemów chłodzenia z olejem mineralnym, smarem, olejem kompresora lub węglowodorami EPDM ulega napęcznieniu, mięknięciu lub uszkodzeniu, ponieważ EPDM wyraźnie nie jest odporny na oleje.

Rekomendacja:

8. Woda kotłowa i skroplina pary: nie zwykła ciepła woda

Woda kotłowa, skroplina pary, woda uzupełniająca oraz systemy odprowadzania często zawierają:

Środek do regulacji alkaliczności, fosforan, siarczan(IV), substytut hydrazyny, aminę, środek przeciwutleniający, rozpuszczony tlen, cząstki żelaza oraz okresowe działanie wysokiej temperatury.

Zalecana kolejność priorytetów dla tego typu warunków jest zwykle następująca:

Wybór wody kotłowej nie ogranicza się wyłącznie do samej „wody”, lecz obejmuje również wysoką temperaturę + zasadowość + dodatki chemiczne + cykliczne zmiany ciśnienia. Należy więc jednoznacznie określić: maksymalną temperaturę, czy para jest dostarczana w sposób ciągły, pH, czy kondensat zawiera olej oraz czy przewidziano odpływ i płukanie.

9. Czyszczenie żywności, procesy CIP/SIP oraz środki dezynfekcyjne: wybór na podstawie „kombinacji środków czyszczących”, a nie pojedynczego materiału

Typowe warunki eksploatacji w urządzeniach do czyszczenia w przemyśle spożywczym, napojów, mleczarskim oraz farmaceutycznym to:

Oprócz mycia zasadami (NaOH), mycia kwasami (kwas azotowy/kwas fosforowy), kwasu peroctowego, hipochloranu sodu, ciepła, pary, wody ozonowanej, środków pianowych oraz kontaktu z olejami i produktami spożywczymi.

Dane CIP/SIP firmy Trelleborg wskazują, że ciecze CIP oraz wysoka temperatura mogą doprowadzić niektóre elastomery do granic ich możliwości; nawet ten sam polimer bazowy, ale w różnych formułach, może dawać bardzo różne wyniki. Wnioski są następujące: EPDM sprawdza się doskonale w większości cieczy CIP oraz w nadgrzanej parze wodnej, ale nie zaleca się jego stosowania przy kontaktach z pokarmami o wysokiej zawartości tłuszczu oraz niektórymi smarownikami spożywczymi; FKM jest bardziej odpowiedni do zastosowań w kosmetykach, produktach do pielęgnacji osobistej, olejach i smarach; narażenie standardowego FKM na parę wodną powinno być ograniczone; FFKM osiąga najlepsze wyniki w najbardziej wymagających testach.

Uproszczony wybór:

10. Macierz doboru materiałów

- 11 lat. Zalecenia dotyczące specyfikacji zamówień/inżynierii

W przypadku klientów sprzętu do oczyszczania wody, HVAC, czyszczenia żywności, basenów i dezynfekcji zaleca się całkowite zapisanie specyfikacji pierścieni O:

Podstawowa woda gorąca/woda pitna: EPDM O-Ring, 70 Shore A, utwardzony nadtlenkiem, zestaw niskiej kompresji, zgodny z wymaganiami NSF 61 / WRAS / KTW / ACS / FDA 21 CFR 177.2600.

Pary/SIP: EPDM O-Ring, utwardzony nadtlenkiem, w stanie parowym, 7080 Shore A, stosowany do pary przerywanej o temperaturze 121150°C, wymaga weryfikacji zestawu sprężania i rzeczywistych środków czyszczących.

Woda z basenu/chloraminy: EPDM o wysokiej odporności na chlor i chloraminę, certyfikowany przez NSF61/FDA, dane z badania ASTM D6284 lub równoważne dane z badania chlor/chloraminę.

Sprzęt do dozowania/dezynfekcji NaClO: EPDM odporny na chlor o niskim stężeniu, oceniany w temperaturze pokojowej; priorytetowy FKM/FFKM/PTFE z zakapsułką O-ring o wysokiej stężeniu lub wysokiej temperaturze.

Sprzęt ozonowy: EPDM klasy ozonowej do wody ozonowanej o niskim stężeniu i w temperaturze pokojowej; FKM, FFKM lub PTFE/PFA – preferowane dla wysokostężowego gazu ozonu, wilgotnego ozonu lub na wyjściu generatora ozonu.

12. Wymagania polowe, które należy potwierdzić podczas doboru

Przed doborem należy potwierdzić przynajmniej następujące parametry:

• Środowisko robocze: gorąca woda, para, NaClO, chloramina, ozon, ciecz chłodząca, woda kotłowa, możliwość jednoczesnego użycia różnych mediów.
• Temperatura: temperatura ciągła, temperatura szczytowa, temperatura sterylizacji, częstotliwość szczytów termicznych.
• Stężenie: pozostałości chloru w ppm, procentowy udział NaClO, stężenie ozonu w ppm lub mg/L, stosunek glikolu etylenowego.
• pH: szczególnie ważne przy wodzie z chlorem, NaClO oraz myciu kwasowym CIP.
• Ciśnienie: czy uszczelka jest statyczna czy dynamiczna, czy występują impulsy ciśnienia.
• Czy materiał ma kontakt z wodą pitną lub żywnością: certyfikaty NSF, WRAS, KTW, FDA, 3-A, ACS, KIWA itp.
• Czy dopuszcza się oleje lub smary: największa słabość EPDM, którą często pomija się.

13. Zasady końcowego doboru

Uszczelki pierścieniowe do systemów wodnych nie są „jednym EPDM-em dla wszystkiego.”

Gorąca woda/para/woda chłodząca: EPDM utwardzany nadtlenkiem jest głównym materiałem.

Woda z chlorem/chloraminem: Używaj certyfikowanego EPDM odpornego na chlor i chloramin.

Wysokostężony roztwór NaClO, ozon, silne utlenianie w wysokiej temperaturze: Przejdź na FKM, FFKM lub PTFE/PFA.

Oleje, tłuszcze, węglowodory: Nie używaj EPDM.

Podsumowanie w jednym zdaniu: priorytetem przy doborze uszczelki typu O-ring do systemu wodnego nie jest „który kauczuk jest bardziej wytrzymałym”, lecz czy całkowita szybkość przecieku, osadzanie się substancji, przesiąkanie, zanieczyszczenia oraz stan powierzchni montażowej mogą być kontrolowane przy docelowej koncentracji i temperaturze.