Гумові мембрани в гідроакумуляторах насосних систем старіють, руйнуються та екстрагують фталати у воду.  

Допустима деформація та нормальні умови експлуатації, що не передбачають прискорене старіння.

Мембранний гідроакумулятор – стандартний компонент сучасних насосних систем водопостачання, який стабілізує тиск, обмежує кількість пусків насоса та забезпечує буферний запас води. Найчастіше – це незамінний компонент…

EPDM (етилен-пропілен-дієн-мономер) – найбільш поширений та універсальний еластомір, який використовують європейські виробники для виготовлення змінних мембран  до гідроакумуляторів.

Вважають, що мембрани з EPDM здатні витримати близько 50000 циклів розтягування-стиску в межах допустимого подовження і в нормальних умовах, що не передбачають прискорене старіння.

Старіння полімерів, зокрема, мембран з EPDM  – природний і неминучий процес, на який прямо впливає циклічність та амплітуда деформацій (натяг та стиск), контакт з водою та повітрям, хімічні та термічні чинники. Мембрани з EPDM відносно стійкі до присутності у воді хлору та озону (у низьких концентраціях та протягом обмеженого часу впливу), але не сумісні з хімічними речовинами на основі нафтопродуктів – мінеральними маслами, бензином, вуглеводневими розчинниками (толуолом, ксилолом, аліфатичними вуглеводнями).

В нормальних умовах термін служби мембран з EPDM у складі гідроакумулятора в середньому становить від 5 до 7 років (планова заміна мембрани з EPDM в гідроакумуляторі здійснюється через 5…7 років експлуатації). Якщо вчасно не замінити мембрану, після її руйнування та попадання води на внутрішню незахищену від корозії поверхню корпусу швидше за все доведеться змінювати гідроакумулятор в цілому. Запобігти деградації гуми неможливо, але можна уповільнити процес, обмеживши амплітуду деформацій за рахунок контролю та підтримки правильного протитиску повітря в гідроакумуляторі.

Прискорене старіння, «хімічний» запах, екстрагування фенолів та фталатів. 

Крім основних інгредієнтів етилену, пропілену та дієну, до складу EPDM входять пластифікатори, антиоксиданти, стабілізатори та вулканізуючі добавки, які всі разом визначають фактичні характеристики. Ці додаткові компоненти хімічно не пов’язані з полімерною матрицею EPDM, лише фізично змішані з нею. Пластифікатори (фталати) додають у композицію EPDM для «посилення» еластичності, антиоксиданти – для підвищення стійкості до кисню та озону, технічний вуглець – для підвищення стійкості до ультрафіолетового випромінювання, сірку – для вулканізації. На молекулярному рівні вулканізація створює сітку, де атоми сірки з’єднують ланцюжки каучуку, розподіляючи напругу та запобігаючи розривам. В еластичних гумах вміст сірки не перевищує 3%.

На сьогоднішній день вже ніхто не сперечається, що фталати – токсичні речовини. У процесі деградації гум фталати, як і інші хімічно не пов’язані, але розчинені в полімері речовини, «випаровуються» у воду. Гума втрачає міцність та еластичність. Вилуговуванню фталатів сприяє вміст у воді різних рідин, серед яких спирти (етанол, метанол), кетони (ацетон, метилетилкетон), хлоровані розчинники (хлороформ, чотирихлористий вуглець), рослинні та мінеральні олії та жири. У меншій мірі сама вода при тривалому контакті, наявності ПАР або високій температурі також здатна екстрагувати фталати з полімерної матриці гуми.На фото дві аналогічні мембрани SEFA 35-50L (еластомір EPDM): «нова» мембрана, призначена для планової заміни в гідроакумуляторі, та «стара» мембрана (стан після 7 років експлуатації у складі гідроакумулятора, гума EPDM втратила еластичність та форму).

Деградація гуми може бути неприйнятно швидкою. Ознака такої деградації – поява у воді парів фталатів, придбання водою специфічного «пластикового» або «гумового» запаху та терпкого «хімічного» присмаку.

Пари фталатів, змішані із запахом сполук сірки, що використовується при вулканізації (діоксиду сірки, метантіолу, тіофенолу), створюють цю проблему специфічного запаху гуми. Однак, навіть звичайна вода в силу тих чи інших умов здатна екстрагувати пластифікатори, що змінюють згодом склад і властивості гуми, знижуючи її еластичність і міцність.

Якщо вода містить несумісні хімічні речовини, кисень та озон прискорено окислятимуть гуму, утворюючи вільні радикали та пероксиди. Озон і проміжні реактивні речовини «атакуватимуть» гумові ланцюги, що зрештою призведе до прискореного старіння та руйнування гуми. EPDM стійкий до озону, але висока концентрація озону у воді здатна зруйнувати його. Цей процес критично прискорюється при поєднанні факторів: підвищеній температурі, тривалій дії або присутності у воді інших агресивних до гуми хімічних речовин навіть у низьких концентраціях.