EPDM O-ringi woda pitna, woda gorąca, niskociśnieniowa para wodna, chłodziwo na bazie glikolu etylenowego/propylenowego, płyn hamulcowy/glikolowy płyn hamulcowy typu etylenowego oraz środowiska zewnętrzne pod wpływem starzenia przez ozon; ogólnie nie nadają się do stosowania w kontakcie z olejem mineralnym, smarami, olejami hydraulicznymi, benzyną, dieslem oraz innymi olejami i paliwami pochodzenia petrochemicznego.

EPDM, czyli kauczuk etylenowo-propylenowo-dienowy, jest elastomerem otrzymanym z etylenu, propylenu oraz niewielkiej ilości trzeciego monomeru. W odniesieniach materiałowych zwykle wymienia się następujące typowe zalety EPDM: odporność na działanie ozonu, odporność na warunki atmosferyczne, odporność na niskie temperatury oraz odporność na wysokie temperatury; ponadto EPDM utwardzany nadtlenkami charakteryzuje się zazwyczaj lepszą odpornością na wysokie temperatury i lepszymi właściwościami odporności na odkształcenie stałe niż EPDM utwardzany siarką.

1. Dlaczego EPDM jest odporny na wodę, ale nie na oleje?

Logika doboru materiału EPDM może zostać podsumowana jednym inżynierskim stwierdzeniem: woda nie może przedostać się do wnętrza materiału, natomiast olej przenika bezpośrednio przez niego.

Woda jest silnie polarne medium, podczas gdy główna sieć EPDM to nielotny kauczuk węglowodorowy — hydrofobowy, a woda, gorąca woda oraz ciecze chłodzące na bazie glikolu etylenowego mają niską zgodność z siecią EPDM, dlatego zmiana objętości EPDM w układach wodnych jest niewielka, a jego właściwości uszczelniające pozostają stabilne. Podręczniki materiałowe wymieniają również EPDM wśród materiałów stosowanych w środowiskach gorącej wody, pary wodnej, płynów hamulcowych typu glikol etylenowy, rozpuszczalników polarnych, ozonu oraz warunków atmosferycznych.

Oleje mineralne, oleje smarowe i paliwa są odwrotnością tego przypadku. Są one głównie nielotnymi lub słabo polarnymi środkami węglowodorowymi, których parametr rozpuszczalności jest podobny do parametru głównej sieci EPDM, co ułatwia ich przenikanie do wnętrza gumy, powodując jej rozprężanie, mięknięcie, spadek wytrzymałości na rozciąganie oraz wzrost odkształcenia trwałego po ściskaniu. W O-kręg uszczelka, co bezpośrednio objawia się wyciekiem, wypchnięciem lub awarią. Dlatego EPDM nie jest „korodowany” w prostym znaczeniu — rozpuszcza się i ulega obrzękowi pod wpływem ośrodków opartych na oleju. W instrukcjach dotyczących materiałów do pierścieni uszczelniających (O-ring) wyraźnie wymieniane są media niekompatybilne z EPDM, takie jak oleje, tłuszcze i produkty naftowe, w tym oleje, smary i oleje mineralne.

2. Warunki eksploatacyjne najbardziej odpowiednie dla pierścieni uszczelniających (O-ring) wykonanych z EPDM

3. Kluczowe zalety sprzedaży dla klientów systemów wodnych

Dla klientów z branży oczyszczania wody, pomp i zaworów, elementów łącznych, przepływomierzy oraz urządzeń filtracyjnych wartość uszczelek typu O-ring wykonanych z EPDM polega na następujących aspektach:

Po pierwsze – dobrej odporności na działanie wody. W zimnej i gorącej wodzie, wodzie miękkiej, roztworach solankowych oraz rozcieńczonych roztworach zasad używanych do czyszczenia i innych środowisk wodnych EPDM jest zazwyczaj bardziej stabilny niż NBR. Główną zaletą NBR jest odporność na oleje, jednak w środowiskach gorącej wody, pary wodnej oraz starzenia się pod wpływem ozonu nie jest on często pierwszym wyborem.

Po drugie – lepszej odporności na gorącą wodę i parę wodną niż większość ogólnych gum odpornych na oleje. Systemy oczyszczania wody i ogrzewania często podlegają cyklicznym zmianom temperatury, przepłukiwaniu, sterylizacji oraz okresowemu czyszczeniu parą. W przypadku długotrwałego działania w warunkach gorącej wody lub pary wodnej preferowanym materiałem powinien być EPDM utwardzany nadtlenkiem, ponieważ jego odporność termiczna i odporność na odkształcenie permanentne są lepiej dopasowane do długotrwałego uszczelniania.

Po trzecie – odpowiedni do zastosowań na zewnątrz oraz w środowiskach zawierających ozon. Elektrownie wodne, stacje pompowe, wieże chłodnicze, połączenia rurociągów na dachach oraz zewnętrzne elementy armatury są często narażone na działanie promieni słonecznych, deszczu, ozonu i cykli zmian temperatury. Odporność EPDM na warunki atmosferyczne, ozon oraz cykle termiczne może zmniejszyć ryzyko uszkodzeń.

Uwaga: „Odporność na ozon” odnosi się głównie do odporności na starzenie się pod wpływem ozonu atmosferycznego i nie oznacza, że wszystkie gatunki EPDM są w stanie wytrzymać długotrwałe zanurzenie w środowisku o wysokim stężeniu ozonu lub silnych utleniaczy stosowanych jako środki dezynfekcyjne; w przypadku mediów zawierających stężony hipochloran sodu, dwutlenek chloru, nadtlenki lub wodę ozonowaną konieczna jest indywidualna weryfikacja zgodności.

4. Klienci branży HVAC: EPDM nadaje się do zastosowania w systemach ciepłej wody, wody chłodzonej oraz roztworów wodnych glikolu etylenowego

W systemach HVAC uszczelki typu O-ring wykonane z EPDM nadają się do zastosowania w następujących miejscach: połączeniach rurociągów, uszczelkach kołnierzowych, statycznych uszczelkach wałów pomp obiegowych/elementów armatury, obudowach filtrów, złączach jednostek chłodzących, połączeniach rurociągów wentylatorowo-konwektorowych, rozdzielaczach geotermicznych oraz systemach ciepłej wody pomp ciepła.

Typowymi medium stosowanymi w systemach HVAC są woda chłodzona, woda gorąca, antymrozówki na bazie etylenoglikolu/propylenoglikolu oraz skropliny. EPDM ogólnie dobrze radzi sobie z tym typem medium wodnych. Jego zaletą nie jest „odporność na wszystkie chemikalia”, lecz bardzo dobre dopasowanie do środowisk zawierających wodę, gorącą wodę, parę wodną, ozon oraz polarne medium.

Przy doborze materiału EPDM do systemów HVAC należy zwrócić szczególną uwagę na dwa problemy: po pierwsze, czy system może być skażony olejem mineralnym, olejem z kompresora, smarem lub oleistymi środkami przeciwkorozynymi – w takim przypadku ryzyko uszkodzenia EPDM gwałtownie rośnie; po drugie, czy występują częste cykle zmian temperatury i ciśnienia – w przypadku systemów gorącej wody obiegowej z dużym problemem odkształcenia trwałego (compression set) należy preferencyjnie wybrać formułę EPDM o niskim odkształceniu trwałym, a nie kierować się jedynie oznaczeniem „EPDM” na etykiecie.

5. Klienci motocyklowi: EPDM nadaje się do cieczy chłodzącej i płynu hamulcowego, ale nie do oleju silnikowego i paliwa

W przemyśle motocyklowym granice zastosowania EPDM są bardzo wyraźne.

Zastosowanie dopuszczalne: system cieczy chłodzącej pojazdów samochodowych.

Należy do strefy zalet EPDM, gdzie medium w układzie chłodzenia zwykle stanowi woda oraz antymrazek na bazie glikolu etylenowego/glikolu propylenowego. Pierścienie uszczelniające typu O-ring wykonane z EPDM mogą być stosowane w połączeniach wymienników ciepła, uszczelkach pomp chłodniczych, obudowach termostatów, szybkich łącznikach przewodów chłodzących, zbiornikach rozszerzalnościowych, przewodach chłodzenia układu EGR itp. W tym kontekście podkreśla się właśnie płyn chłodzący, a nie olej silnikowy.

Zastosowanie dopuszczalne: płyn hamulcowy typu glikolowy.

EPDM nadaje się do płynów hamulcowych DOT 3, DOT 4, DOT 5.1 oraz innych płynów hamulcowych opartych na glikolu etylenowym lub poliglikolu. Zgodnie z danymi materiałowymi płynów hamulcowych, płyny DOT 3/DOT 4 składają się głównie z eterów glikolowych lub systemów poliglikolowych, natomiast płyn DOT 5 to system oparty na oleju krzemowym, a DOT 5.1 należy również do systemu glikolowego; ostateczny dobór materiału musi jednak uwzględniać specyfikację układu hamulcowego określonego przez producenta pojazdu.

Zastosowanie niedopuszczalne: olej silnikowy, olej skrzyni biegów, paliwo.

EPDM zazwyczaj nie nadaje się do stosowania w warunkach występowania oleju silnikowego, oleju przekładniowego, cieczy do automatycznych skrzyń biegów (ATF), mineralnego oleju hydraulicznego, benzyny, oleju napędowego oraz pary paliwa i podobnych mediów. W tej klasie mediów EPDM łatwo się rozpuszcza, co prowadzi do utraty dopasowania wymiarowego i obniżenia ciśnienia uszczelniającego. W przypadku tych warunków preferencyjnie należy rozważyć zastosowanie materiałów odpornych na oleje, takich jak NBR, HNBR, FKM lub inne.

6. Klienci z przemysłu spożywczego: EPDM nadaje się do zastosowań związanych z pokarmami i czyszczynami opartymi na wodzie, ale nie jest naturalnie odpowiedni do kontaktu z pokarmami zawierającymi oleje i tłuszcze.

W przemyśle spożywczym i napojowym przy stosowaniu EPDM należy rozróżnić dwa aspekty: zgodność materiału oraz certyfikację regulacyjną.

Pod względem zgodności materiału EPDM nadaje się do wody pitnej, napojów, czyszczenia parą, płukania gorącą wodą, niektórych środków czyszczących o odczynie zasadowym oraz pokarmów opartych na wodzie; w dokumentach odnoszących się do materiałów uszczelniających przeznaczonych do kontaktu z pokarmami EPDM jest również wymieniany jako materiał powszechnie stosowany w kontaktach z pokarmami i wodą pitną, z naciskiem na konieczność uwzględnienia rodzaju medium, temperatury oraz procesu czyszczenia.

Zgodnie z przepisami regulacyjnymi certyfikacja ogólnoprzemysłowego EPDM nie oznacza, że materiał ten jest odpowiedni do kontaktu z żywnością. W przypadku urządzeń do przetwórstwa spożywczego należy wybrać kompozyt posiadający odpowiednie certyfikaty, takie jak FDA 21 CFR 177.2600, EC 1935/2004, 3-A, NSF 51/61, oraz zweryfikować kolor, zawartość ekstrahowalnych substancji, śledzoność i proces czyszczenia.

Uwaga: EPDM nie jest materiałem odpornym na oleje spożywcze. Materiał uszczelkowy EPDM firmy Garlock z certyfikatem FDA wyraźnie wskazuje, że nie jest zalecany do stosowania w kontaktach z produktami zawierającymi tłuszcz lub masłem, a jego właściwość opisuje się jako elastyczna zdolność uszczelniania. Dlatego też w przypadku kontaktu z olejami spożywczymi, tłuszczem mlecznym, produktami mlecznymi lub pokarmami o wysokiej zawartości tłuszczu nie należy ograniczać się do stwierdzenia „EPDM przeznaczony do kontaktu z żywnością” – konieczne jest potwierdzenie konkretnej kategorii żywności oraz zakresu certyfikacji; w niektórych przypadkach konieczne może okazać się zastosowanie NBR, FKM, silikonu lub PTFE.

7. Nieodpowiednie warunki eksploatacji: należy wyraźnie poinformować klienta

Poniższe scenariusze nie są zalecane do stosowania pierścieni uszczelniających EPDM:

Nieodpowiednie do stosowania w kontakcie z olejami mineralnymi: olej silnikowy, smar, olej przekładniowy, olej hydrauliczny mineralny, olej do sprężarek.

Nieodpowiednie do stosowania w kontakcie z paliwami: benzyna, olej napędowy, kerosen, paliwo lotnicze, pary paliwowe.

Produkty spożywcze zawierające oleje i tłuszcze wymagają ostrożności: oleje spożywcze, tłuszcze mleczne, produkty mleczne, produkty o wysokiej zawartości tłuszczu, chyba że konkretna odmiana EPDM przeszła odpowiednie testy ekstrakcyjne i regulacyjne.

Aromatyczne i chlorowane węglowodory nie nadają się do stosowania: benzen, toluen, ksylen, trichloretylen itp.

Mocne utleniacze o wysokim stężeniu wymagają weryfikacji: chlorowana woda o wysokim stężeniu, hipochloran sodu, dwutlenek chloru, nadtlenki lub dezynfektanty ozonowe.

Systemy mieszane olej-woda wymagają ostrożności: na przykład w przypadku długotrwałego mieszania wody obiegowej z olejami smarowymi, olejami hydraulicznymi lub środkami zapobiegającymi korozji, EPDM może ulec uszkodzeniu z powodu zanieczyszczenia olejem.

8. Porady dotyczące doboru: jak prawidłowo dobrać EPDM

Woda, gorąca woda, para wodna, ciecz chłodząca, płyn hamulcowy: należy preferencyjnie rozważyć EPDM.

Długotrwała ekspozycja na gorącą wodę lub parę wodną: należy preferencyjnie wybrać EPDM utwardzany nadtlenkowo.

Przemysł spożywczy i wody pitnej: konieczne jest sprawdzenie certyfikacji, a nie tylko nazwy materiału.

W obecności oleju nie należy domyślnie wybierać EPDM. Jeśli warunki eksploatacji obejmują olej mineralny, paliwo, smar lub olej hydrauliczny, należy natychmiast przejść do rozważania NBR, HNBR, FKM lub innych materiałów odpornych na oleje. Typowym trybem uszkodzenia EPDM nie jest nagły pęknięcie, lecz stopniowe zwiększenie się jego objętości (napęcznienie), mięknięcie, wzrost odkształcenia trwałego pod obciążeniem oraz ostateczna wycieka lub przeciekanie wody.

Ostateczne potwierdzenie: sprawdzić pełny zakres warunków pracy. Nazwa medium, jego stężenie, temperatura, ciśnienie, uszczelnienie dynamiczne/statyczne, środek czyszczący, środek dezynfekcyjny, zanieczyszczenie olejem, wymiary rowka oraz stopień kompresji wpływają na wynik. Wykresy zgodności chemicznej opierają się zazwyczaj na idealnych warunkach testowych; rzeczywiste temperatury i ciśnienia w aplikacji, skład chemiczny oraz projekt rowka znacząco wpływają na wydajność.