Etylén propylén diénový monomér (EPDM): Vlastnosti, použitie a sprievodca nákupom

Počas slnečného júlového popoludnia môže čierna gumená strecha nad logistickým centrom s rozlohou 10 000 metrov štvorcových ľahko dosiahnuť 70 °C. Tesnenia okolo dverí nakladacej rampy sú deň čo deň vystavené rovnakému teplu, plus ozónu a ultrafialovému žiareniu. V zime môžu tie isté komponenty dosahovať teploty až -30 °C. Veľmi málo elastomérov prežije tento rozsah bez praskania alebo stuhnutia. Etylén propyléndiénový monomér (EPDM) áno, a práve preto sa stal predvoleným materiálom pre strešné membrány s nízkym sklonom, automobilové tesniace lišty a vonkajšie tesnenia.

Čo je etylénpropyléndiénový monomér (EPDM)?

Etylénpropyléndiénový monomér je syntetický terpolymér vyrobený kopolymerizáciou etylénu a propylénu s malým množstvom nekonjugovaného diénu. Polymérny reťazec má plne nasýtený hlavný reťazec, zatiaľ čo diénový termonomér – zvyčajne etylidénnorbornén (ENB) alebo dicyklopentadién (DCPD) – zavádza reaktívne vedľajšie skupiny, ktoré umožňujú vulkanizáciu sírou alebo peroxidom.

Písmeno „M“ v označení EPDM sa vzťahuje na klasifikáciu ASTM pre kaučuky s nasýteným základným reťazcom polyetylénového typu. Komerčné typy EPDM typicky obsahujú 45 % až 75 % etylénu a 2 % až 8 % diénu. Vyšší obsah etylénu zlepšuje pevnosť v surovom stave a uľahčuje spracovanie zmesi na dosky a profily; vyšší obsah diénu poskytuje viac miest zosieťovania, čo zvyšuje tvrdosť a modul a zároveň mierne znižuje tepelnú odolnosť. Tieto premenné zloženia vysvetľujú, prečo dva produkty predávané ako „EPDM“ môžu fungovať veľmi odlišne v tej istej aplikácii.

Kľúčové vlastnosti EPDM gumy

Päť vlastností riadi väčšinu rozhodnutí o výbere EPDM. Pochopenie každého z nich vám pomôže vyhnúť sa bežnej chybe špecifikácie správneho polyméru, ale nesprávnej zlúčeniny.

Odolnosť voči poveternostným vplyvom a ozónu

Nasýtená chrbtica EPDM je v podstate imúnna voči útoku ozónu. Prírodný kaučuk a SBR môžu spôsobiť ozónové trhliny v priebehu niekoľkých týždňov po vonkajšom vystavení, zatiaľ čo zmesi EPDM odolávajú roky priamemu slnečnému žiareniu a dažďu bez popraskania povrchu. Táto jediná vlastnosť je dôvodom, prečo EPDM dominuje strešným a vonkajším tesneniam.

Odolnosť voči teplu a pare

EPDM pracuje nepretržite pri 120 °C až 130 °C, s prerušovanými špičkami až do 150 °C v závislosti od systému vytvrdzovania. Peroxidom vytvrdzované zlúčeniny sú preferované pre vysokoteplotné použitie, pretože tvoria uhlík-uhlík krížové väzby, ktoré sú stabilnejšie ako polysulfidové väzby z vytvrdzovania sírou. EPDM tiež výnimočne dobre odoláva pare a horúcej vode, vďaka čomu je štandardnou voľbou pre tesnenia kotlov, hadice radiátorov a tesnenia spotrebičov.

Odolnosť voči chemikáliám a vode

EPDM odoláva vode, zriedeným kyselinám, zásadám, ketónom, alkoholom a fosfátovým esterovým kvapalinám. Pri kontakte s ropnými olejmi, minerálnymi olejmi a uhľovodíkovými rozpúšťadlami však výrazne napučiava. Ak sa súčiastka pravidelne dotýka motorového oleja alebo motorovej nafty, EPDM je nesprávny materiál – to je najnákladnejšia chyba pri nahrádzaní, ku ktorej dochádza pri výbere gumy.

Flexibilita pri nízkych teplotách

Správne formulovaný EPDM zostáva flexibilný až do približne -45 °C až -50 °C, v závislosti od obsahu etylénu a výberu zmäkčovadla. Pokrýva rozsah potrebný prakticky pre všetky automobilové a priemyselné vonkajšie aplikácie, hoci silikónová guma stále víťazí v extrémnych mrazoch nad -60 °C.

Elektrická izolácia

S objemovým odporom medzi 10 ¹⁵ a 10 ¹⁷ ohm·cm, EPDM je spoľahlivý elektrický izolátor pre izoláciu káblov nízkeho a stredného napätia a lisovaných komponentov.

Ako sa EPDM porovnáva s inými gumami

Nižšie uvedená tabuľka sumarizuje, ako sa EPDM správa v porovnaní s inými bežnými gumami vo vlastnostiach, ktoré sú najdôležitejšie pri výbere materiálu.

Praktické riešenie je jednoduché: zvoľte EPDM, keď je prostredie vlhké, horúce alebo slnečné a žiadna ropná kvapalina neprichádza do kontaktu s materiálom. Keď sa vyžaduje odolnosť voči oleju, lepšie poslúži nitrilový kaučuk alebo fluórelastomér.

Hlavné aplikácie EPDM gumy

Strešná krytina a konštrukcia

Jednovrstvové strešné membrány EPDM sa inštalujú už viac ako 40 rokov a zostávajú štandardnou možnosťou pre komerčné strechy s nízkym sklonom. Rovnaká odolnosť voči poveternostným vplyvom robí EPDM popredným materiálom pre výstelky jazierok, tesnenia nádrží na pitnú vodu, tesnenia okien a kryty dilatačných škár.

Automobilové komponenty

Tesniace lišty okolo dverí, veka kufra a strešných okien sú takmer vždy vyrobené z EPDM peny alebo pevných profilov. Hadice chladiča a ohrievača, tesnenia brzdového systému a káblové priechodky sa tiež spoliehajú na odolnosť materiálu voči teplu, vode a automobilovým chladiacim kvapalinám.

Izolácia elektrického kábla

Zmesi EPDM izolujú nízkonapäťové silové káble, ovládacie káble a vodiče motorov. Odolnosť gumy voči ozónu je výhodná najmä pri vonkajších káblových vedeniach, kde by praskanie povrchu ozónom nakoniec zničilo iné materiály.

Priemyselné gumené dosky a rohože

Kalandrovaná EPDM fólia je bežný priemyselný produkt pre tesnenia, vibračné podložky, ochranu podláh a vonkajšie povrchové kryty. Kupujúci si vyberajú fóliu EPDM, keď potrebujú plochý gumený materiál, ktorý zostane stabilný na streche, podlahe továrne alebo vonkajšej plošine bez toho, aby sa znehodnotil pod slnečným žiarením, dažďom alebo chladom.

Guma EPDM odolná voči poveternostným vplyvom na tesnenie a ochranu Táto doska EPDM odoláva slnečnému žiareniu, dažďu a teplotným výkyvom od -40 °C do 150 °C, vďaka čomu je odolnou voľbou pre vonkajšie tesnenia, strešné podložky a izoláciu vibrácií v náročných priemyselných prostrediach. Zobraziť produkt →

Protišmykové gumené rohože vyrobené z EPDM zvládajú rovnakú expozíciu a dodávajú povrchový vzor odolný voči opotrebovaniu. Tieto rohože sa bežne inštalujú pri vchodoch do dielní, na schodoch pre nákladné autá, na rampách a v priestoroch pre chov dobytka, kde musí guma zostať pružná a protišmyková pri nepretržitom chode.

Odolná kontrolná gumená podložka s protišmykovým povrchom Táto gumová podložka so zvýšeným kockovaným vzorom poskytuje spoľahlivú trakciu a tlmenie nárazov pre dielne, schodíky nákladných vozidiel a rampy, kde si nepretržitá pešia premávka a mokré alebo mastné podmienky vyžadujú odolnosť proti pošmyknutiu. Zobraziť produkt →

Ako sa vyrábajú produkty EPDM

O konečnom výkone produktu EPDM sa rozhoduje vo fáze miešania. Polymér, sadze, zmäkčovadlá, vytvrdzovacie činidlá a urýchľovače sa odvážia a zmiešajú vo vnútornom mixéri, potom sa ďalej homogenizujú v otvorenom miešacom mlyne. Zlá disperzia sadzí alebo vytvrdzovacích činidiel sa neskôr prejaví ako nekonzistentná tvrdosť, slabá pevnosť v ťahu alebo nerovnomerné nastavenie v tlaku v hotovom diele.

Listy sa vytvárajú prechodom zmesi cez gumový kalandr s dvoma alebo tromi valcami na kontrolu hrúbky, zatiaľ čo profily a hadice sa vyrábajú pomocou extrudérov s horúcim alebo studeným prívodom. Lisované diely, ako sú tesnenia a tesnenia, sa vytvrdzujú v lise na lisovanie alebo vstrekovanie, kde teplo a tlak spúšťajú vulkanizáciu. Konzistentná kvalita závisí od receptúry aj od stavu spracovateľského zariadenia; a praktický sprievodca strojmi na spracovanie gumy vysvetľuje možnosti a limity každého typu stroja.

Pre kupujúcich je to dôležité, pretože rovnaký EPDM polymér môže poskytnúť veľmi odlišné konečné produkty v závislosti od miešania, tvarovania a vytvrdzovania. Hárok vyrobený na kalandri s opotrebovanými valcami vykazuje zmeny hrúbky po svojej šírke, zatiaľ čo lisované tesnenie s nedostatočným časom vytvrdzovania zlyhá oveľa skôr, ako by naznačoval samotný materiál.

Praktické úvahy pri nákupe produktov EPDM

Pri hodnotení akéhokoľvek produktu EPDM si vyžiadajte úplnú špecifikáciu zmesi a pamätajte na týchto päť parametrov:

• Tvrdosť (Shore A)
• Kompresia nastavená na prevádzkovú teplotu
• Tolerancia hrúbky
• Vystuženie, ako je vloženie látky
• Vytvrdzovací systém, peroxid alebo síra

Súprava tvrdosti a kompresie

Tvrdosť je zvyčajne prvá uvedená špecifikácia s typickým rozsahom Shore A od 40 do 90 pre produkty EPDM. Správna hodnota závisí od tesniaceho tlaku a od toho, koľko pohybu musí dielec absorbovať. Pri statických tesneniach záleží na kompresnom nastavení ešte viac ako na tvrdosti. Požiadajte o údaje o kompresii namerané pri 70 °C alebo 100 °C, nielen pri izbovej teplote, pretože skutočné prevádzkové podmienky sú takmer vždy teplejšie.

Hrúbka a tolerancie

Pre plechy a rohože zriedka stačí menovitá hrúbka. Opýtajte sa na toleranciu hrúbky po celej šírke kotúča. 3 mm list, ktorý meria 2,5 mm v blízkosti okrajov, môže vytvárať medzery pri tesniacich aplikáciách. Kvalitný kalandrovaný EPDM list sa zvyčajne udržiava na približne ±0,2 až ±0,3 mm a túto toleranciu by ste mali potvrdiť pred zadaním veľkej objednávky.

Posilnenie

Tam, kde je rozhodujúca rozmerová stabilita a pevnosť v ťahu, je EPDM fólia s vloženou tkaninou tou správnou voľbou. Tkaná polyesterová alebo nylonová vrstva zabraňuje roztiahnutiu plachty počas inštalácie a pri mechanickom zaťažení. V prípade strešných krytín a ťažkých rohoží je vystuženie tkaniny často dôležitejšie ako samotná kvalita polyméru.

Systém vytvrdzovania a prísady

Peroxidom vytvrdzovaný EPDM ponúka lepšiu tepelnú odolnosť a nižšiu kompresiu, zatiaľ čo zlúčeniny vytvrdzované sírou sa ľahšie spracovávajú a vo všeobecnosti poskytujú vyššiu fyzikálnu pevnosť pri nižších nákladoch. Typ sadzí, výber zmäkčovadla a obsah procesného oleja ovplyvňujú cenu a výkon. Pri získavaní EPDM pre náročné prostredie porovnajte celú špecifikáciu zlúčeniny, nielen názov produktu.

Ak plánujete gumené komponenty pre vonkajšie, mokré alebo vysokoteplotné použitie, stojí za to skontrolovať, ako EPDM dosky, protišmykové rohože a vytvrdzovacie zariadenia zapadajú do zvyšku vašej výrobnej linky. Širší prehľad o riešenia gumových produktov vám môže pomôcť koordinovať výber materiálu so správnymi výrobnými procesmi.

Záverečné myšlienky

EPDM guma je spoľahlivým ťahúňom rodiny elastomérov. Jeho odolnosť voči poveternostným vplyvom, tepelná odolnosť, odolnosť voči vode a elektrická izolácia nie sú najlepšie v žiadnej kategórii, ale kombinácia všetkých štyroch za primeranú cenu udržuje materiál špecifikovaný v strešných, automobilových, spotrebičových a priemyselných aplikáciách. Najdôležitejšie pravidlo výberu je zároveň najjednoduchšie: EPDM používajte len tam, kde chýbajú ropné oleje. Keď je táto podmienka splnená a ak sa kompaundovanie a spracovanie vykonáva správne, produkty EPDM bežne prežijú zariadenia, na ktoré sú namontované.