Silikon, EPDM, FKM czy NBR — jaka guma na uszczelki w przemyśle spożywczym?

Poradnik — dobór materiału

Ujawnienie interesu: SuperSil to serwis POWER Rubber specjalizujący się w uszczelkach silikonowych, więc mamy interes w polecaniu silikonu. Dlatego w tym artykule opisujemy uczciwie, kiedy silikon przegrywa z EPDM, FKM lub NBR. Parametry silikonu podajemy według kart materiałów POWER Rubber; dla pozostałych gum — wartości typowe dla branży, które dla konkretnej mieszanki potwierdza jej karta.

Od czego zależy wybór gumy na uszczelkę spożywczą?

O wyborze decydują trzy rzeczy: medium (woda, para, mleko, tłuszcze, oleje, środki myjące), temperatura pracy i mycia oraz rodzaj obciążenia — uszczelka statyczna, ścierana czy ściskana pod wysokim ciśnieniem. Dopiero potem sprawdza się dopuszczenie do kontaktu z żywnością, np. zgodność z FDA 21 CFR 177.2600, i wykrywalność detektorem metali.

Każda z czterech gum opisanych niżej występuje w wersjach dopuszczonych do kontaktu z żywnością, więc samo hasło „guma spożywcza” nie przesądza o materiale. W mleczarni ta sama linia może potrzebować uszczelek EPDM w złączach myjących się w CIP, silikonu w drzwiach komory pasteryzacji i FKM w pompie tłoczącej śmietanę o wysokiej zawartości tłuszczu. Dobór robi się więc dla konkretnego miejsca, a nie dla całego zakładu.

Kiedy silikon VMQ jest właściwym wyborem na uszczelkę?

Silikon VMQ wygrywa przy szerokim zakresie temperatur: pracuje ciągle w zakresie −50…+220 °C, a odmiana HT od −60 do +300 °C, nie wpływa na smak i zapach żywności i bardzo dobrze znosi ozon, UV i starzenie. To typowy materiał uszczelek drzwi pieców, wędzarni, komór chłodniczych i pokryw.

Silikon jest dostępny w twardościach 40–70 ShA i w kilku kolorach, a także w niebieskiej wersji wykrywalnej DETEKTA (−60…+200 °C), którą detektor metali wychwyci w produkcie. Słabe strony silikonu są równie wyraźne:

• Oleje mineralne, smary i paliwa — silikon pęcznieje; lepszy NBR lub FKM.
• Intensywne tarcie i ścieranie — niska odporność; lepszy NBR, PU lub PTFE.
• Wysokie ciśnienie w rowku — silikon się wyciska; lepszy NBR 90 ShA lub FKM.
• Para pod bardzo wysokim ciśnieniem — lepszy EPDM lub płyty uszczelkarskie.

Kiedy wybrać EPDM zamiast silikonu?

EPDM typowo pracuje w zakresie około −40…+150 °C i bardzo dobrze znosi gorącą wodę, parę oraz środki myjące CIP, kwaśne i zasadowe. Jest więc częstym wyborem w instalacjach wody, napojów i mleka, które są codziennie myte. Jego słabością są oleje i tłuszcze — w kontakcie z nimi EPDM pęcznieje i mięknie.

EPDM ma też bardzo dobrą odporność na ozon i warunki atmosferyczne, a jest mechanicznie mocniejszy niż silikon — lepiej znosi rozdzieranie i docisk w złączach. W napojach, browarach i wodzie pitnej daje dobry stosunek odporności do trwałości. Nie nadaje się natomiast tam, gdzie medium zawiera dużo tłuszczu, np. do śmietany, olejów spożywczych czy produktów mięsnych, ani do temperatur pieców piekarniczych. W wodzie pitnej liczy się dopuszczenie dla konkretnej płyty, a nie sam rodzaj gumy — u nas atest WRAS mają płyty silikonowe (opis w sekcji silikon do wody pitnej).

Kiedy potrzebny jest FKM?

FKM (znany też jako FPM) typowo pracuje w zakresie około −20…+200 °C i jest najodporniejszy z tej czwórki na oleje, tłuszcze, paliwa i wiele chemikaliów, także w wysokiej temperaturze. Stosuje się go w pompach, zaworach i urządzeniach pracujących z gorącym olejem lub agresywną chemią. Słabiej znosi gorącą wodę, parę i mróz.

FKM wybiera się zwykle wtedy, gdy ani silikon, ani EPDM nie dają rady: gorące tłuszcze we frytownicach przemysłowych, aromaty i olejki eteryczne, oleje roślinne w wysokiej temperaturze. Odmiany standardowe sztywnieją w niskich temperaturach i nie są dobrym wyborem do drzwi mroźni. Dlatego stosuje się go tam, gdzie jego odporność jest naprawdę potrzebna.

Kiedy wystarczy NBR?

NBR typowo pracuje w zakresie około −30…+100 °C, dobrze znosi oleje i tłuszcze zwierzęce i roślinne oraz ścieranie, ale słabo — ozon, UV, parę i wysoką temperaturę. To praktyczny wybór dla uszczelek pracujących z tłuszczem w temperaturze pokojowej lub umiarkowanej, np. w zakładach mięsnych i przy maszynach do przetwórstwa.

NBR jest twardszy i bardziej odporny na tarcie niż silikon, dlatego sprawdza się w uszczelnieniach ruchomych i przy wyższym ciśnieniu w rowku — w twardości 90 ShA dobrze trzyma się w rowku tam, gdzie silikon by się wycisnął. Ograniczeniem jest temperatura i starzenie: na zewnątrz lub w pobliżu źródeł ozonu NBR pęka szybciej, a w gorącej parze traci właściwości.

Jak porównać silikon, EPDM, FKM i NBR w jednej tabeli?

W skrócie: silikon do temperatur od −50 do +220 °C (HT do +300 °C), EPDM do wody, pary i CIP, FKM do olejów i chemii w wysokiej temperaturze, NBR do tłuszczów i olejów w niższej temperaturze. Tabela pokazuje typowe zachowanie materiałów; konkretną mieszankę potwierdza zawsze jej karta i deklaracja zgodności.

Jak dobrać materiał uszczelki krok po kroku?

Najpierw wyklucza się materiały, które nie znoszą medium, potem te, które nie wytrzymają temperatury, a na końcu wybiera spośród pozostałych według obciążenia i dokumentów. Przy oleju odpada silikon i EPDM, powyżej +150 °C — typowo EPDM i NBR, powyżej +220 °C zostaje silikon HT do +300 °C.

1. Medium

   Woda, para, mleko, napoje — EPDM lub silikon. Tłuszcze i oleje — NBR lub FKM. Powietrze i suche ciepło — silikon.

2. Temperatura pracy i mycia

   Najwyższa i najniższa temperatura przy uszczelce. Od +150 °C w górę pierwszym kandydatem jest silikon, powyżej +220 °C — silikon HT.

3. Obciążenie

   Tarcie, ruch i wysokie ciśnienie w rowku przemawiają za NBR lub FKM; docisk drzwi i pokryw — za silikonem.

4. Ryzyko ciał obcych

   Element nad otwartym produktem przy detektorze metali — silikon DETEKTA (do +200 °C).

5. Dokumenty

   Deklaracja zgodności z rozporządzeniem 1935/2004 i atest — dla wyrobów SuperSil atest dołączamy do zamówienia.

Które z tych materiałów oferuje SuperSil?

SuperSil wykonuje uszczelki z silikonu: VMQ FDA (−50…+220 °C), HT do +300 °C z atestem FDA i wykrywalnego DETEKTA, od 1 sztuki według próbki, zdjęcia lub rysunku. EPDM, FKM i NBR opisujemy tu tylko jako porównanie — uszczelek z tych gum w SuperSil nie oferujemy. Do wody pitnej wycinamy uszczelki z płyt silikonowych z atestem WRAS, nie pochodzenia chińskiego.

Jeśli nie wiadomo, który materiał wybrać, wystarczy opisać miejsce pracy uszczelki, medium i temperaturę w formularzu zapytania. Gdy silikon nie będzie właściwy, napiszemy to w odpowiedzi i zaproponujemy materiał z oferty POWER Rubber. Dobór samego silikonu do maszyn opisuje artykuł jaki silikon do kontaktu z żywnością, a wykonanie — strona uszczelek silikonowych na zamówienie.

Jakie błędy popełnia się przy wyborze gumy na uszczelki spożywcze?

Najczęstszy błąd to dobór według hasła „guma spożywcza” bez sprawdzenia medium — np. EPDM w kontakcie z tłuszczem albo silikon w pompie oleju. Kolejne to stosowanie jednego materiału w całym zakładzie, pomijanie środków myjących i wybór miękkiego silikonu tam, gdzie uszczelka pracuje pod wysokim ciśnieniem.

• EPDM w uszczelkach maszyn do mięsa, śmietany lub olejów — pęcznieje i traci szczelność.
• Silikon w uszczelnieniu ruchomym, np. na tłoczysku — szybko się ściera.
• NBR w drzwiach pieca lub w gorącej parze — twardnieje i pęka.
• FKM w drzwiach mroźni — sztywnieje w niskiej temperaturze.
• Pominięcie środka myjącego CIP, który bywa bardziej agresywny niż samo medium.