คู่มือการเลือกแหวน O-Ring ชนิด EPDM

EPDM (ยางเอทิลีน-โพรพิลีน-ไดอีน มอนอเมอร์) มีความต้านทานต่อโอโซน การผุกร่อนจากสภาพอากาศ และการเสื่อมสภาพได้อย่างโดดเด่น เนื่องจากโครงสร้างสายหลักที่อิ่มตัว ซึ่งทำให้มีความต้านทานสูงต่อสารขั้วต่าง ๆ เช่น น้ำร้อน ไอน้ำ กรด ด่าง และน้ำมันไฮดรอลิกชนิดฟอสเฟตเอสเทอร์ แต่จะบวมอย่างมากเมื่อสัมผัสกับน้ำมันและเชื้อเพลิงที่ผลิตจากปิโตรเลียม ช่วงอุณหภูมิในการใช้งานปกติของวัสดุชนิดนี้อยู่ที่ประมาณ –50°C ถึง +150 °°C จึงเป็นตัวเลือกที่เหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับระบบระบายความร้อนในยานยนต์ ท่อนำสารภายนอกอาคาร และอุปกรณ์บำบัดน้ำ

เมื่อเลือกใช้แหวนโอริง EPDM จำเป็นต้องดำเนินการประเมินอย่างเป็นระบบ ดังนี้: 1) ความเข้ากันได้กับสารที่สัมผัส: ยืนยันชนิดของของเหลว (โดยเฉพาะค่า pH และคุณสมบัติในการออกซิไดซ์); 2) ช่วงอุณหภูมิการทำงาน: รวมถึงอุณหภูมิในการทำงานอย่างต่อเนื่องและจุดสูงสุดของวงจรความร้อน; 3) แรงดันและความเคลื่อนไหวแบบไดนามิก: ความแตกต่างในการออกแบบระหว่างซีลแบบคงที่ (static seals) กับซีลแบบไส่กลับไปกลับมาหรือหมุน (reciprocating/rotary seals); 4) การสอดคล้องตามมาตรฐาน: ‘AA ’ หรือ ‘BA ’ รหัสการจัดหมวดหมู่สำหรับ EPDM ตามมาตรฐาน ASTM D2000 กำหนดระดับประสิทธิภาพพื้นฐานของวัสดุนั้น

คุณสมบัติทางกายภาพทั่วไปของ EPDM ได้แก่ ความต้านแรงดึง 7–21 MPa, การยืดตัวขณะขาด 100–600% และช่วงความแข็งโดยทั่วไปอยู่ระหว่าง 40 ถึง 90 หน่วย Shore A ความแข็งที่เลือกใช้ขึ้นอยู่กับการประยุกต์ใช้งาน: ความแข็งต่ำ (40–60 หน่วย Shore A) ใช้สำหรับซีลแบบคงที่และสถานการณ์แรงดันต่ำ เพื่อให้มีการยึดเกาะที่ดีขึ้น; ส่วนความแข็งสูง (70–90 หน่วย Shore A) ใช้สำหรับซีลแบบเคลื่อนไหวหรือสภาพแวดล้อมที่มีแรงดันสูง ซึ่งมีความเสี่ยงต่อการถูกบีบออก (extrusion) ความสามารถในการต้านทานการเปลี่ยนรูปถาวรจากแรงกด (compression set) ที่ยอดเยี่ยมของวัสดุนี้ (โดยสารประกอบคุณภาพสูงสามารถรักษาค่าไว้ต่ำกว่า 25% หลังการทดสอบที่อุณหภูมิ 150 °C × 70 ชั่วโมง) มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อประสิทธิภาพที่เชื่อถือได้ในแอปพลิเคชันที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิแบบเป็นวงจร (thermal cycling)

ตัวอย่างของ EPDM ’ความทนทานของ EPDM ต่อสารเคมีเฉพาะ (อิงตามอัตราการเปลี่ยนแปลงปริมาตร โดยใช้มาตรฐานการทดสอบ ASTM D471):

· น้ำ (100 °°C, 70 ชั่วโมง): +2% ถึง +8%

· กรดฟอสฟอริก (10%, อุณหภูมิห้อง): +1% ถึง +5%

· โซเดียมไฮดรอกไซด์ (20%, 70 °°C): +0.5% ถึง +4%

· อะซิโตน (อุณหภูมิห้อง): ไม่แนะนำให้ใช้ (เกิดการบวมมากกว่า 30% และเสื่อมสภาพอย่างรุนแรง)

· ของเหลวไฮดรอลิกที่ผลิตจากปิโตรเลียม (HM, 100 °°C): ไม่เข้ากัน (เกิดการบวมมากกว่า 50% และลดลงอย่างมีนัยสำคัญในความแข็งแรง)

อีพีดีเอ็ม ’ความต้านทานสภาพอากาศอันยอดเยี่ยมของมันทำให้ผ่านการทดสอบอายุเร่งด่วนต่าง ๆ ได้หลายครั้ง: หลังจากผ่านการทดสอบอายุเร่งด้วยความร้อนและอากาศเป็นเวลา 100 °C × 70 ชั่วโมง การเปลี่ยนแปลงของความต้านแรงดึงมักจะน้อยกว่า ±20%; ในการทดสอบโอโซนตามมาตรฐาน ASTM D1149 ’ (ความเข้มข้น 50 pphm, อุณหภูมิ 40 °°C, ความยืดหยุ่น 20%) สารสูตร EPDM คุณภาพสูงสามารถบรรลุผลไม่มีรอยแตกได้ ตามมาตรฐานอุตสาหกรรม ISO 1629 กำหนดให้เป็น ‘EPM ’ หรือ ‘อีพีดีเอ็ม ’ePDM ‘AA ’ หรือ ‘BA ’ ชนิดเชิงเส้น (เช่น AA615) ตามความเสถียรทางความร้อนพื้นฐาน ความต้านทานน้ำมัน (จำกัดเฉพาะน้ำมันแบบโพลาไรซ์) และข้อกำหนดด้านสมบัติทางกายภาพ

ซีล EPDM ถูกใช้อย่างแพร่หลายใน: ระบบทำความร้อนและปรับอากาศ (ทนต่อน้ำร้อน/สารทำความเย็น), ระบบเบรกยานยนต์ (ทนต่อน้ำมันเบรก DOT 3/4), ซีลประตูเครื่องซักผ้า (ทนต่อสารซักฟอกและโอโซน), วาล์วไอน้ำแรงดันต่ำ (ทนต่อการเสื่อมสภาพจากความร้อนและการออกซิเดชัน) และซีลฝาครอบอินเวอร์เตอร์พลังงานแสงอาทิตย์ (ทนต่อสภาพแวดล้อมที่มีความชื้นสูง) ซีลชนิดนี้ไม่เหมาะสำหรับการใช้งานใดๆ ที่มีการสัมผัสกับน้ำมันแร่ น้ำมันเชื้อเพลิง หรือจาระบี

ในการประยุกต์ใช้ซีลแบบปะเก็นสำหรับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่น (plate heat exchangers) วัสดุ EPDM ได้รับการใช้งานอย่างแพร่หลาย เนื่องจากมีคุณสมบัติทนต่อน้ำร้อนและสารทำความสะอาดคราบตะกรันในน้ำ (ทั้งแบบกรดและด่าง) โหมดการล้มเหลวโดยทั่วไปไม่ใช่การสึกหรอ แต่เป็นการลดลงของแรงยึดซีลซึ่งเกิดจากความเครียดเนื่องจากความร้อน (thermal stress relaxation) หรือการแข็งตัวและเปราะบางก่อนวัยอันควรจากสารตกค้างของคลอรีน (ปรากฏการณ์ “การเปราะบางจากคลอรีน ” ดังกล่าว) ดังนั้น ในการเลือกผลิตภัณฑ์ ควรให้ความสำคัญไม่เพียงแต่ต่อคุณสมบัติมาตรฐานเท่านั้น แต่ยังต้องพิจารณาส่วนผสมของวัสดุ (compound) ด้วย ’รายงานสูตรการทนความร้อนและการทดสอบความเข้ากันได้ของสารทำความสะอาด