1. Nước nóng: EPDM lưu hóa bằng peroxide ưu tiên

Rủi ro cốt lõi trong điều kiện vận hành nước nóng không phải là "ăn mòn hóa học", mà là độ biến dạng nén dài hạn ở nhiệt độ cao, làm cứng vật liệu, tạo cặn, lão hóa và ứng suất lắp đặt.

Đối với nước lạnh thông thường, nước nóng sinh hoạt, nước sưởi sàn, nước trao đổi nhiệt, thiết bị cấp nước uống, van, bơm và đồng hồ đo nước, thứ tự ưu tiên khuyến nghị nói chung là:

Trong danh mục vật liệu của Trelleborg dành cho ứng dụng nước và vệ sinh, EPDM được liệt kê để sử dụng với clo, amoniac, nước nóng và hơi nước, kèm theo các tổ chức chứng nhận áp dụng như NSF, KTW, WRAS. Tuy nhiên, nhược điểm của EPDM cũng cần nêu rõ: vật liệu này không chịu được dầu khoáng, dầu nhiên liệu, chất bôi trơn gốc dầu mỏ và hầu hết các môi chất hydrocarbon; nội dung giới hạn của EPDM do ERIKS cung cấp cũng nêu rõ gồm dầu mỏ, xăng, dầu hỏa, dầu mỏ, v.v.

Khuyến nghị thực tế: nước nóng O-rings không nên chỉ ghi "EPDM 70." Mô tả đặc tính phù hợp hơn là: EPDM 70 độ cứng Shore A, lưu hóa bằng peroxide, dùng cho nước nóng/nước uống, độ biến dạng nén thấp, đáp ứng tiêu chuẩn NSF 61/WRAS/KTW/FDA 21 CFR 177.2600. FDA 21 CFR 177.2600 áp dụng cho điều kiện sử dụng "các sản phẩm cao su dùng nhiều lần" trong sản xuất, chế biến, đóng gói và vận chuyển thực phẩm.

2. Nước quá nhiệt: Vẫn có thể dùng EPDM, nhưng phải nâng cấp độ vật liệu

Nước quá nhiệt không phải là nước nóng thông thường.

Thông thường, thuật ngữ này ám chỉ nước ở trạng thái lỏng vẫn được duy trì dưới áp suất cao hơn 100°C, ví dụ như khử trùng ở nhiệt độ cao, trao đổi nhiệt kín, tuần hoàn nước nóng trong thiết bị thực phẩm, nước bổ sung cho nồi hơi hoặc nước nóng phục vụ quy trình công nghệ. Trong tình huống này, gioăng chữ O đối mặt với ba vấn đề: thứ nhất, khi nhiệt độ vượt quá vùng thích hợp dài hạn của EPDM thông thường, độ biến dạng nén tăng nhanh; thứ hai, nước có thể chứa kiềm, phosphate, sulfite, amin hoặc chất khử oxy; thứ ba, chu kỳ thay đổi áp suất có thể gây ra Vòng chữ O co giãn lặp đi lặp lại do giãn nở/co lại vì nhiệt, dẫn đến bề mặt làm kín bị lỏng lẻo.

Lô-gic đề xuất:

Hướng dẫn tương thích hóa chất của IPEX cũng nêu rõ rằng việc lựa chọn elastomer được xác định đồng thời bởi thành phần hóa học, nhiệt độ và tính chất cơ học; kết quả thử nghiệm ngâm không thể áp dụng vô điều kiện cho điều kiện làm kín chịu ứng suất cơ học hoặc nhiệt liên tục, và các sản phẩm hóa chất kết hợp cùng điều kiện vận hành thực tế vẫn cần được kiểm chứng độc lập.

3. Hơi nước: Ưu tiên "EPDM lưu hóa bằng peroxide, cấp hơi nước", KHÔNG sử dụng trực tiếp FKM thông thường

Hơi nước là môi trường dễ bị đánh giá sai nhất trong các hệ thống nước. Việc phù hợp với nước nóng không có nghĩa là phù hợp với hơi nước.

Hơi nước gây lão hóa nhiệt mạnh hơn, thay đổi thể tích, độ biến dạng nén dư và hư hại do giải phóng áp suất nhanh. Các ứng dụng như SIP, khử trùng thực phẩm/dược phẩm, van hơi nồi hơi và đường hồi ngưng hơi đều phải được xử lý cẩn trọng.

Khuyến nghị ưu tiên:

Kết luận liên quan của Trelleborg về thử nghiệm CIP/SIP cho thấy: các vật liệu EPDM được chọn hoạt động xuất sắc trong hầu hết dung dịch CIP và hơi nước quá nhiệt, nhưng các công thức khác nhau của cùng một loại polymer nền có thể cho kết quả rất khác nhau. Dữ liệu này cũng chỉ ra rằng FKM tiêu chuẩn nhạy cảm với thời gian tiếp xúc trong hơi nước, trong khi FKM ưu tiên có thể chịu được nhiệt độ hơi nước cao hơn, còn FFKM hoạt động tốt nhất và vượt qua kiểm định hơi nước ở nhiệt độ cao hơn trong điều kiện khắc nghiệt nhất.

Sai lầm phổ biến: Nhiều khách hàng thấy FKM có khả năng chịu nhiệt độ cao nên cho rằng nó bền hơn EPDM. Đánh giá này chưa đầy đủ. FKM thể hiện độ bền tốt trong dầu, nhiên liệu, nhiều hóa chất và không khí ở nhiệt độ cao, nhưng trong các hệ thống nước nóng/hơi nước, FKM tiêu chuẩn thường không phải là lựa chọn ưu tiên; việc làm kín hơi nước chủ yếu quan tâm đến độ ổn định trước thủy phân bởi nước, độ biến dạng nén dư và cấp độ công thức pha trộn, chứ không chỉ đơn thuần dựa vào khả năng chịu nhiệt độ cao nhất.

4. Nước đã khử trùng bằng clo, nước hồ bơi, nước khử trùng bằng dioxide clo: Sử dụng "EPDM kháng clo/kháng chloramine", KHÔNG THỂ thay thế bằng EPDM thông thường

Nước đã khử trùng bằng clo không phải là một môi trường cố định.

Nó có thể là nước uống có hàm lượng clo dư thấp, có thể là nước hồ bơi, cũng có thể là nước khử trùng bằng dioxide clo hoặc dung dịch natri hypochlorite đậm đặc dùng để tiêm liều. Với nồng độ và độ pH khác nhau, mức độ phá hủy đối với gioăng O-ring hoàn toàn khác nhau.

Hiệu quả khử trùng bằng clo liên quan đến dạng tồn tại, nồng độ và thời gian tiếp xúc của nó; axit hypochlorous (HOCl) mạnh hơn ion hypochlorite (OCl⁻), và độ pH sẽ làm thay đổi tỷ lệ giữa hai dạng này. Cơ quan Thanh tra Nước uống Vương quốc Anh chỉ ra rằng tỷ lệ hình thành clo thường phụ thuộc vào điều kiện độ pH thuận lợi cho việc hình thành axit hypochlorous. Hướng dẫn nước uống Úc cũng nêu rõ rằng ở 25°C, khi độ pH thấp hơn 7,5 thì axit hypochlorous chiếm ưu thế; khi độ pH cao hơn 7,5 thì ion hypochlorite chiếm ưu thế; khả năng khử trùng mạnh hơn ở độ pH thấp.

Các khuyến nghị cho tình huống sử dụng nước có chứa clo:

EPDM Pool Water của Trelleborg rõ ràng nhắm mục tiêu các hệ thống hồ bơi, SPA, lọc, nước uống, tuyên bố khả năng chống clo và cloamin lâu dài, và có chứng nhận FDA, NSF61, và trích dẫn thử nghiệm chống clo / cloamin ASTM D6284. PARKER nghiên cứu vật liệu niêm phong chloramine của FDA cũng cho thấy trong dung dịch amin clo tổng cộng 50 ppm, 70 °C, một số elastomer được chứng nhận NSF cho thấy sự phân hủy nghiêm trọng và sưng sau 8 tuần tiếp xúc, trong khi các công thức kháng chloramine chuyên dụng hoạt động tốt hơn đáng kể.

Kết luận chính: Đối với khách hàng trong lĩnh vực hồ bơi, xử lý nước và nước uống, thuật ngữ được khuyến nghị không phải là "EPDM kháng clo", mà nên là: EPDM kháng clo/chloramin, được lưu hóa bằng peroxide và đã được chứng nhận cho ứng dụng với nước.

5. Natri hypochlorit (NaClO): EPDM có thể sử dụng ở nồng độ thấp; chuyển sang FKM, FFKM hoặc PTFE khi nồng độ cao/nhiệt độ cao

Natri hypochlorit là môi chất cốt lõi trong nhiều thiết bị khử trùng, quy trình làm sạch tại chỗ (CIP), thiết bị định lượng cho hồ bơi và thiết bị định lượng cho nước uống. Nó không tương đương với "nước có dư lượng clo thấp" — một điều kiện vận hành duy nhất.

Bảng đánh giá khả năng tương thích giữa EPDM/FKM của IPEX phân loại mức độ như sau: 1 = kháng rất tốt, 2 = kháng hạn chế, 3 = không kháng. Theo dữ liệu của hãng, EPDM ở dung dịch natri hypochlorit 12,5%, ở 20°C và 40°C đạt mức 2; ở dung dịch natri hypochlorit 3%, ở 20°C đạt mức 1, ở 40°C đạt mức 2, ở 60°C đạt mức 3. Cùng bảng dữ liệu này, FKM ở nồng độ natri hypochlorit 12,5% và 3%, ở 20°C đạt mức 1, ở 40°C đạt mức 1, ở 60°C đạt mức 2.

Điều này minh họa một vấn đề thực tế: ở nhiệt độ phòng, NaClO nồng độ thấp, EPDM có thể được sử dụng; nhưng khi nhiệt độ hoặc nồng độ tăng, biên an toàn của EPDM thông thường giảm nhanh chóng.

Lô-gic đề xuất:

Một ghi chú thêm: bản thân natri hypochlorit phân hủy, và tốc độ phân hủy bị ảnh hưởng bởi nhiệt, ánh sáng và nồng độ; dữ liệu của EPA chỉ ra rằng natri hypochlorit tiếp xúc với không khí sẽ phân hủy từ từ, nồng độ cao và nhiệt độ tăng cao sẽ làm tăng tốc độ phân hủy, ánh sáng mặt trời cũng thúc đẩy quá trình này. Điều này khiến hàm lượng clo thực tế, hypochlorit, clo tự do, oxy hòa tan và môi trường kiềm có pH cao trong hệ thống cấp liều không thể đánh giá chỉ dựa trên một con số duy nhất "NaClO".

6. Ozone: EPDM chịu ozone tốt, nhưng nước ozone nồng độ cao/khí ozone vẫn cần lựa chọn cẩn thận

Ưu điểm kinh điển của EPDM là khả năng chịu ozone, tia UV và lão hóa. Trelleborg mô tả rõ ràng EPDM có khả năng chịu nhiệt, ozone và lão hóa tốt. Tuy nhiên, trong thiết bị ozone, mức độ rủi ro phụ thuộc vào lượng ozone trong không khí, khí ozone hoặc nước ozone hòa tan, cũng như nồng độ, nhiệt độ, độ ẩm và thời gian tiếp xúc.

Dữ liệu IPEX cho thấy chỉ số EPDM đối với nước ôzôn bão hòa ở 20°C và 40°C là 1, ở 60°C là 2; điều này có nghĩa là EPDM có thể sử dụng được trong môi trường ôzôn nhiệt độ thấp, nhưng độ tin cậy sẽ giảm khi nhiệt độ tăng lên. Dữ liệu từ nhà cung cấp thiết bị ôzôn cũng nhấn mạnh rằng hiệu suất thực tế phụ thuộc vào không khí khô/ẩm, nước, nồng độ ôzôn và việc liệu vật liệu có phải là loại đã được cải tiến đặc biệt cho ôzôn hay không, cũng như ứng dụng cụ thể.

Các khuyến nghị về điều kiện vận hành ôzôn:

Hướng dẫn tương thích vật liệu của Absolute Ozone bao gồm PTFE/PFA, thép không gỉ, PP/PE, Viton; nước ozone khuyến nghị dùng thép không gỉ 316, PTFE, PTFE/PFA, thủy tinh/thạch anh; danh sách các vật liệu cần tránh gồm Kalrez, Kynar, PTFE/PFA, Viton, v.v. Danh sách vật liệu ozone của Ozcon cũng xếp EPDM và FKM vào nhóm vật liệu cấp A trong điều kiện điển hình của ozone pha nước/phá khí, đồng thời nhấn mạnh phạm vi áp dụng khoảng 20–30°C, pH gần trung tính, giả định ứng suất cơ học thấp, cần xác minh công thức và nhiệt độ.

Kết luận thực tế về bán hàng/lựa chọn là: thiết bị ozone không thể đơn giản khẳng định "EPDM chắc chắn phù hợp." Chính xác hơn: EPDM chuyên dụng cho ozone ở nồng độ thấp và nhiệt độ phòng có thể được chọn cho nước ozone; còn với ozone nồng độ cao, độ ẩm cao, tại đầu ra máy phát ozone hoặc yêu cầu tuổi thọ dài, ưu tiên dùng FKM, FFKM, PTFE/PFA.

7. Dung dịch làm mát: EPDM thường phù hợp với dung dịch nước chứa ethylene glycol/propylene glycol, nhưng cần lưu ý dầu

Các hệ thống điều khiển nhiệt độ cho HVAC, làm mát, làm mát động cơ, bo mạch, bơm và van thường sử dụng dung dịch làm mát chứa ethylene glycol hoặc propylene glycol. Môi chất liên quan chủ yếu ở đây không phải là "nước", mà là nước + glycol/rượu hai chức + chất ức chế ăn mòn + chất khử bọt + phẩm màu + có thể bị nhiễm dầu.

EPDM có ưu điểm chống lại nước nóng, hơi nước, cặn lắng, nước làm mát động cơ, axit và kiềm; ERIKS cũng liệt kê EPDM thích hợp cho nước nóng/hơi nước, CIP/SIP, nước làm mát động cơ, rượu và các môi chất tương tự. Tuy nhiên, khi hệ thống làm mát bị lẫn dầu khoáng, dầu bôi trơn, dầu máy nén hoặc hydrocarbon, EPDM sẽ trương nở, mềm hóa hoặc hỏng do EPDM rõ ràng không chịu được dầu.

Đề xuất:

8. Nước nồi hơi và ngưng tụ hơi nước: Không phải nước nóng thông thường

Hệ thống nước nồi hơi, ngưng tụ hơi nước, nước cấp và hệ thống thoát nước thường chứa:

Chất điều chỉnh độ kiềm, phốt phát, sunfit, chất thay thế hydrazin, amin, chất khử oxy, oxy hòa tan, các hạt sắt và tác động nhiệt độ cao định kỳ.

Thứ tự ưu tiên khuyến nghị cho điều kiện loại này thường là:

Việc lựa chọn nước nồi hơi không chỉ tập trung vào yếu tố "nước" mà còn phải xem xét đồng thời các yếu tố: nhiệt độ cao + độ kiềm + phụ gia + chu kỳ thay đổi áp suất. Do đó, cần làm rõ các thông số sau: nhiệt độ cao nhất, có vận hành hơi nước liên tục hay không, độ pH, có chứa dầu hay không, có thực hiện xả nước rửa sạch hay không.

9. Làm sạch thực phẩm, CIP/SIP và chất khử trùng: lựa chọn dựa trên "tổ hợp chất tẩy rửa", chứ không phải một vật liệu đơn lẻ

Các điều kiện vận hành phổ biến trong thiết bị làm sạch ngành thực phẩm, đồ uống, sữa và dược phẩm bao gồm:

Rửa kiềm bằng NaOH, rửa axit bằng axit nitric/axit photphoric, axit peroxyaxetic, natri hypochlorit, nhiệt, hơi nước, nước ozone, chất tẩy dạng bọt, dầu và tiếp xúc với thực phẩm.

Các điểm dữ liệu CIP/SIP của Trelleborg chỉ ra rằng chất lỏng CIP và nhiệt độ cao sẽ đẩy một số loại cao su đàn hồi đến giới hạn hiệu suất; ngay cả khi cùng loại polymer nền, các công thức khác nhau có thể cho kết quả rất khác nhau. Kết luận của nó là: EPDM hoạt động xuất sắc trong hầu hết các loại chất lỏng CIP và hơi nước siêu nóng, nhưng không được khuyến nghị sử dụng với thực phẩm giàu chất béo và một số loại chất bôi trơn đạt tiêu chuẩn thực phẩm; FKM phù hợp hơn cho mỹ phẩm, sản phẩm chăm sóc cá nhân, dầu và chất bôi trơn; thời gian tiếp xúc với hơi nước của FKM tiêu chuẩn cần được giới hạn; FFKM cho hiệu suất tốt nhất trong các bài kiểm tra khắt khe nhất.

Lựa chọn đơn giản hóa:

mười. Ma trận chọn vật liệu

11. Đề xuất đặc tả mua sắm/kỹ thuật

Đối với khách hàng thiết bị xử lý nước, HVAC, làm sạch thực phẩm, hồ bơi và khử trùng, đề nghị viết đầy đủ đặc tả vòng đệm O-ring:

Nước nóng/nước uống cơ bản: Vòng đệm O-ring EPDM, độ cứng 70 Shore A, lưu hóa bằng peroxide, độ nén biến dạng thấp, đáp ứng tiêu chuẩn NSF 61 / WRAS / KTW / ACS / FDA 21 CFR 177.2600.

Hơi nước/SIP: Vòng đệm O-ring EPDM, lưu hóa bằng peroxide, cấp hơi nước, độ cứng 70–80 Shore A, phù hợp với hơi nước ngắt quãng ở nhiệt độ 121–150°C, cần xác minh độ nén biến dạng và các chất tẩy rửa thực tế.

Hồ bơi/nước chứa chloramine: EPDM chịu clo và chloramine cao, được chứng nhận NSF61/FDA, có dữ liệu thử nghiệm clo/chloramine theo ASTM D6284 hoặc tương đương.

Thiết bị định liều NaClO/khử trùng: EPDM chịu clo đánh giá ở nhiệt độ phòng với nồng độ thấp; ưu tiên sử dụng vòng đệm O-ring bọc PTFE hoặc làm từ FKM/FFKM đối với nồng độ cao hoặc nhiệt độ cao.

Thiết bị Ozone: EPDM Ozone-grade có thể đánh giá Ozone-grade ở nước Ozone ở nhiệt độ phòng nồng độ thấp; Ozone-gas nồng độ cao, Ozone ẩm hoặc Ozone-generator outlet priority FKM, FFKM, PTFE/PFA.

12. Yêu cầu lĩnh vực phải được xác nhận khi lựa chọn

Trước khi chọn, hãy xác nhận ít nhất các trường sau:

• Phương tiện: nước nóng, hơi nước, NaClO, cloamin, ozone, chất lỏng làm mát, nước nồi hơi, dù sử dụng hỗn hợp.
• Nhiệt độ: nhiệt độ liên tục, nhiệt độ đỉnh, nhiệt độ khử trùng, tần số sốc nhiệt.
• Nồng độ: phần trăm clo dư thừa ppm, phần trăm NaClO, ozone ppm hoặc mg/L, tỷ lệ ethylene glycol.
• pH: đặc biệt là nước clo, NaClO, rửa axit CIP.
• Áp lực: dù là niêm phong tĩnh hay niêm phong động, dù có xung áp lực.
• Có phải nước uống tiếp xúc với thực phẩm: NSF, WRAS, KTW, FDA, 3-A, ACS, KIWA, v.v.
• Cho dù dầu hay dầu bôi trơn được phép: điểm yếu lớn nhất của EPDM thường bị bỏ qua.

13. Nguyên tắc lựa chọn cuối cùng

Vòng đệm O-ring cho hệ thống nước không phải là loại ‘một loại EPDM dùng cho mọi việc’.

Nước nóng / hơi nước / chất lỏng làm mát: EPDM lưu hóa bằng peroxide là loại chủ lực.

Nước có clo / chloramine: Sử dụng EPDM được chứng nhận chịu được clo / chloramine.

NaClO nồng độ cao, ozone, oxy hóa mạnh ở nhiệt độ cao: Chuyển sang FKM, FFKM hoặc PTFE / PFA.

Dầu, mỡ, hydrocarbon: Không sử dụng EPDM.

Tóm lại trong một câu: ưu tiên cho việc lựa chọn vòng O hệ thống nước không phải là "nhựa nào bền hơn", nhưng liệu tổng tỷ lệ rò rỉ, trầm tích, thấm, ô nhiễm và bề mặt lắp đặt có thể được kiểm soát dưới nồng độ và nhiệt độ mục tiêu không.