EPDM O-rings phù hợp với nước sạch, nước nóng, hơi nước áp suất thấp, chất làm mát glycol ethylene/propylene, dầu phanh/dầu phanh loại glycol ethylene và môi trường lão hóa bởi ozone ngoài trời; nói chung không phù hợp với dầu khoáng, chất bôi trơn, dầu thủy lực, xăng, diesel và các loại dầu, nhiên liệu gốc dầu mỏ khác.

EPDM, tức là cao su ethylene-propylene-diene, là một loại elastomer được tạo thành từ ethylene, propylene và một lượng nhỏ monome thứ ba. Các tài liệu tham khảo về vật liệu thường ghi nhận những ưu điểm điển hình của EPDM như: khả năng chống ozon, khả năng chịu thời tiết, khả năng chịu lạnh và khả năng chịu nhiệt; đồng thời lưu ý rằng EPDM được lưu hóa bằng peroxide thường có khả năng chịu nhiệt và độ biến dạng nén tốt hơn so với EPDM được lưu hóa bằng lưu huỳnh.

1. Tại sao EPDM chống thấm nước nhưng lại không chống dầu?

Lý luận lựa chọn vật liệu EPDM có thể được tóm gọn trong một cụm từ kỹ thuật: nước không thể thâm nhập vào, còn dầu thì thoát ra ngay lập tức.

Nước là một môi trường cực tính mạnh, trong khi mạch chính của EPDM là một mạng cao su hydrocarbon không cực — kỵ nước, và nước, nước nóng, cũng như các chất làm mát ethylene-glycol có độ tương thích thấp với mạng EPDM; do đó, sự thay đổi thể tích của EPDM trong các hệ thống nước là nhỏ và hiệu suất làm kín của nó duy trì ổn định. Các sổ tay vật liệu cũng liệt kê EPDM trong số các vật liệu có thể sử dụng cho nước nóng, hơi nước, chất lỏng phanh loại ethylene-glycol, dung môi cực tính, ozone và điều kiện thời tiết.

Dầu khoáng, dầu bôi trơn và nhiên liệu lại là trường hợp ngược lại. Chúng chủ yếu là các môi trường hydrocarbon không cực hoặc ít cực, có thông số hòa tan tương tự mạch chính của EPDM và dễ dàng thấm vào bên trong cao su, gây hiện tượng trương nở, làm mềm, giảm độ bền kéo và tăng độ biến dạng nén dư. Trong một Vòng chữ O vòng đệm, điều này trực tiếp biểu hiện dưới dạng rò rỉ, ép phồng ra ngoài hoặc hỏng hóc. Do đó, EPDM không bị "ăn mòn" theo nghĩa đơn giản — mà bị hòa tan và trương nở khi tiếp xúc với các môi chất gốc dầu. Các sổ tay vật liệu vòng chữ O cũng nêu rõ các môi chất không tương thích với EPDM là dầu, mỡ và các sản phẩm dầu mỏ, bao gồm dầu, mỡ bôi trơn và dầu khoáng.

2. Điều kiện vận hành phù hợp nhất cho vòng chữ O làm bằng EPDM

3. Các điểm bán hàng cốt lõi dành cho khách hàng hệ thống nước

Đối với khách hàng thiết bị xử lý nước, bơm/van, phụ kiện, đồng hồ đo và thiết bị lọc, giá trị của gioăng chữ O làm từ cao su EPDM nằm ở:

Thứ nhất, khả năng chống nước tốt. Trong nước lạnh, nước nóng, nước đã qua làm mềm, nước muối, dung dịch tẩy rửa kiềm có nồng độ thấp và các môi chất gốc nước khác, EPDM thường ổn định hơn NBR. Điểm mạnh của NBR là khả năng chống dầu, nhưng nó thường không phải là lựa chọn ưu tiên trong môi trường nước nóng, hơi nước và lão hóa do ozone.

Thứ hai, khả năng chống nước nóng và hơi nước tốt hơn hầu hết các loại cao su chống dầu thông dụng. Các hệ thống xử lý nước và sưởi ấm thường chịu tác động của chu kỳ thay đổi nhiệt độ, xả rửa, tiệt trùng và làm sạch bằng hơi nước theo từng đợt. Đối với điều kiện tiếp xúc lâu dài với nước nóng hoặc hơi nước, nên ưu tiên lựa chọn EPDM lưu hóa bằng peroxide vì khả năng chịu nhiệt và độ biến dạng nén dư của nó phù hợp hơn cho việc làm kín lâu dài.

Thứ ba, thích hợp cho môi trường ngoài trời và môi trường không khí chứa ozone. Nhà máy xử lý nước, trạm bơm, tháp giải nhiệt, các mối nối ống trên mái và bộ phận điều chỉnh van ngoài trời thường xuyên tiếp xúc với ánh nắng mặt trời, mưa, ôzôn và môi trường có sự thay đổi nhiệt độ. Khả năng chống lão hóa do thời tiết, chống ôzôn và chịu được chu kỳ nhiệt của EPDM giúp giảm nguy cơ hỏng hóc.

Ghi chú: thuật ngữ "chống ôzôn" chủ yếu đề cập đến khả năng chống lão hóa do ôzôn trong khí quyển, và không đồng nghĩa với việc tất cả các loại EPDM đều có thể chịu được việc ngâm lâu dài trong môi trường ôzôn nồng độ cao hoặc các chất khử trùng oxy hóa mạnh; nếu môi chất chứa natri hypochlorit nồng độ cao, dioxide clo, peroxide hoặc nước ôzôn, cần kiểm tra tính tương thích riêng cho từng trường hợp.

4. Khách hàng hệ thống HVAC: EPDM phù hợp với nước nóng, nước lạnh và dung dịch nước ethylene-glycol

Trong các hệ thống HVAC, gioăng chữ O làm bằng EPDM phù hợp cho các vị trí sau: mối nối ống, gioăng mặt bích, gioăng tĩnh ở trục van/bơm tuần hoàn, vỏ bộ lọc, đầu nối thiết bị làm mát nước, mối nối ống của quạt-dàn lạnh, cụm phân phối địa nhiệt và hệ thống nước nóng bơm nhiệt.

Các môi chất phổ biến trong hệ thống HVAC bao gồm nước làm lạnh, nước nóng, chất chống đông ethylene-glycol/propylene-glycol và nước ngưng. EPDM thường hoạt động tốt khi tiếp xúc với nhóm môi chất dựa trên nước này. Ưu điểm của nó không nằm ở khả năng "chịu được mọi hóa chất", mà là sự tương thích rất tốt với nước, nước nóng, hơi nước, ôzôn và các môi chất phân cực.

Khi lựa chọn vật liệu cho hệ thống HVAC, cần đặc biệt lưu ý hai vấn đề: thứ nhất, hệ thống có khả năng bị nhiễm dầu khoáng, dầu máy nén, chất bôi trơn hoặc các chất chống ăn mòn dạng dầu hay không — bởi nếu xảy ra hiện tượng này, nguy cơ hư hỏng của EPDM sẽ tăng mạnh. Thứ hai, tần suất thay đổi nhiệt độ và áp suất có thường xuyên hay không — đối với hệ thống nước nóng tuần hoàn ở nhiệt độ cao, vấn đề co giãn vĩnh viễn (compression-set) lớn nên ưu tiên chọn loại EPDM có chỉ số co giãn vĩnh viễn thấp, chứ không chỉ đơn thuần dựa vào nhãn ghi "EPDM".

5. Khách hàng ô tô: EPDM phù hợp với dung dịch làm mát và chất lỏng phanh, nhưng không phù hợp với dầu động cơ và nhiên liệu

Trong ngành công nghiệp ô tô, ranh giới ứng dụng của EPDM rất rõ ràng.

Phù hợp: hệ thống dung dịch làm mát ô tô.

Thuộc vùng ưu thế của EPDM, nơi môi chất trong hệ thống làm mát thường là nước và chất chống đông ethylene/propylene-glycol. Các gioăng chữ O bằng EPDM có thể được sử dụng cho các giao diện bộ trao đổi nhiệt, phớt bơm nước, vỏ bộ điều nhiệt, khớp nối nhanh ống dẫn chất làm mát, bình giãn nở và ống dẫn chất làm mát EGR, v.v. Điều cần nhấn mạnh ở đây là chất làm mát, chứ không phải dầu động cơ.

Phù hợp: chất lỏng phanh loại ethylene-glycol.

EPDM phù hợp với các loại chất lỏng phanh DOT 3, DOT 4, DOT 5.1 và các loại chất lỏng phanh khác dựa trên ethylene-glycol hoặc polyglycol. Thành phần vật liệu chất lỏng phanh cho thấy chất lỏng phanh DOT 3/DOT 4 chủ yếu thuộc hệ thống glycol ether hoặc polyglycol, trong khi DOT 5 thuộc hệ thống dầu silicone và DOT 5.1 cũng thuộc hệ thống glycol; tuy nhiên, việc lựa chọn vật liệu thực tế vẫn phải tuân theo đặc tả hệ thống phanh do nhà sản xuất xe quy định.

Không phù hợp: dầu động cơ, dầu hộp số, nhiên liệu.

EPDM nói chung không thích hợp cho dầu động cơ, dầu hộp số, dầu truyền động tự động (ATF), dầu thủy lực khoáng, xăng, diesel, hơi nhiên liệu và các điều kiện tương tự. Trong nhóm môi chất này, EPDM dễ hòa tan, dẫn đến mất độ chính xác về kích thước và giảm áp suất làm kín. Đối với các điều kiện này, nên ưu tiên xem xét sử dụng NBR, HNBR, FKM hoặc các vật liệu chịu dầu khác.

6. Khách hàng trong ngành thực phẩm: EPDM phù hợp với thực phẩm và chất tẩy rửa dựa trên nước, nhưng không tự nhiên phù hợp với thực phẩm chứa dầu/mỡ

Khi ngành công nghiệp thực phẩm và đồ uống sử dụng EPDM, cần phân biệt rõ hai yếu tố: khả năng tương thích vật liệu và chứng nhận quy định.

Về khả năng tương thích vật liệu, EPDM phù hợp với nước uống, đồ uống, làm sạch bằng hơi nước, xả nước nóng, một số chất tẩy rửa kiềm và môi chất thực phẩm dựa trên nước; tài liệu tham khảo về vật liệu làm kín thực phẩm cũng liệt kê EPDM là vật liệu thường được sử dụng cho các ứng dụng tiếp xúc với thực phẩm và nước uống, nhấn mạnh nhu cầu phải xem xét kỹ môi chất, nhiệt độ và quy trình làm sạch.

Theo chứng nhận quy định, EPDM công nghiệp thông thường không tương đương với EPDM đạt tiêu chuẩn thực phẩm. Thiết bị chế biến thực phẩm nên chọn loại vật liệu có chứng nhận phù hợp như FDA 21 CFR 177.2600, EC 1935/2004, 3-A, NSF 51/61, đồng thời xác minh màu sắc, mức độ chiết xuất, khả năng truy xuất nguồn gốc và quy trình làm sạch.

Lưu ý thêm: EPDM không phải là vật liệu chịu được dầu thực phẩm. Vật liệu gioăng EPDM đạt chuẩn FDA của Garlock nêu rõ sản phẩm này KHÔNG được khuyến nghị sử dụng với các loại thực phẩm chứa chất béo hoặc bơ, và ghi rõ tính chất của nó là khả năng kín đàn hồi. Do đó, khi tiếp xúc với dầu thực phẩm, chất béo trong sữa, sản phẩm từ sữa hoặc thực phẩm giàu chất béo, bạn KHÔNG NÊN kết luận đơn giản là "EPDM đạt chuẩn thực phẩm" — mà cần xác minh rõ loại thực phẩm cụ thể cũng như phạm vi chứng nhận; thay vào đó, có thể cần lựa chọn NBR, FKM, silicone hoặc PTFE.

7. Các điều kiện vận hành không phù hợp: Cần thông báo rõ ràng cho khách hàng

Các tình huống sau đây KHÔNG được khuyến nghị sử dụng gioăng chữ O bằng EPDM:

Không phù hợp với dầu khoáng: dầu động cơ, dầu bôi trơn, dầu hộp số, dầu thủy lực khoáng, dầu máy nén.

Không phù hợp với nhiên liệu: xăng, dầu diesel, dầu hỏa, nhiên liệu hàng không, hơi nhiên liệu.

Các thực phẩm chứa dầu/mỡ cần thận trọng: dầu thực vật, chất béo từ sữa, sản phẩm từ sữa, thực phẩm giàu chất béo, trừ khi công thức EPDM cụ thể đã vượt qua các thử nghiệm chiết xuất và kiểm định quy định tương ứng.

Các hydrocarbon thơm và clo hóa không phù hợp: benzen, toluen, xilen, tri-clo-êtylen, v.v.

Chất oxy hóa mạnh ở nồng độ cao cần được xác minh: nước clo ở nồng độ cao, natri hypoclorit, dioxit clo, các chất khử trùng dạng peoxit hoặc ôzôn.

Các hệ thống hỗn hợp dầu-nước cần thận trọng: ví dụ như nước tuần hoàn bị trộn lẫn lâu dài với dầu bôi trơn, dầu thủy lực hoặc chất chống gỉ, EPDM có thể bị hỏng do nhiễm dầu.

8. Lời khuyên chọn lựa: Cách lựa chọn EPDM đúng cách

Nước, nước nóng, hơi nước, chất làm mát, dầu phanh: ưu tiên xem xét cao su EPDM.

Nước nóng hoặc hơi nước trong thời gian dài: ưu tiên lựa chọn cao su EPDM được lưu hóa bằng peroxide.

Ngành công nghiệp nước uống và thực phẩm: phải kiểm tra chứng nhận, không chỉ dựa vào tên vật liệu.

Nếu có dầu, không mặc định chọn EPDM. Chỉ cần điều kiện làm việc có chứa dầu khoáng, nhiên liệu, dầu bôi trơn hoặc dầu thủy lực, ngay lập tức chuyển sang xem xét các vật liệu chịu dầu như NBR, HNBR, FKM hoặc các loại khác. Thất bại điển hình của EPDM không phải là đứt gãy đột ngột mà là sự trương nở dần, làm mềm vật liệu, độ biến dạng nén tăng dần và cuối cùng dẫn đến rò rỉ hoặc thấm nước.

Xác nhận cuối cùng: kiểm tra đầy đủ điều kiện vận hành. Tên môi chất, nồng độ, nhiệt độ, áp suất, gioăng động/tĩnh, chất tẩy rửa, chất khử trùng, nhiễm bẩn dầu, kích thước rãnh và tỷ lệ nén đều ảnh hưởng đến kết quả. Các biểu đồ tương thích hóa học thường dựa trên điều kiện thử nghiệm lý tưởng; tuy nhiên, nhiệt độ, áp suất, thành phần hóa chất và thiết kế rãnh trong ứng dụng thực tế sẽ làm thay đổi đáng kể hiệu suất.