FFKM-Dichtungen finden in der Prozesstechnik dort Anwendung, wo andere Elastomere aufgrund hoher Temperaturen oder Kontakt zu aggressiven Chemikalien versagen:
FFKM Werkstoffe sind u.a. unter den Handelsnamen Chemfit, Chemraz®, Perlast®, Isolast® oder Simriz® bekannt.
Härte: 55 bis 90 ShoreA
Druckverformungsrest: Gut, auch nach längerer Wärmeeinwirkung
Hitzebeständigkeit: Bis 330 °C
Kältebeständigkeit: Bis −40 °C
FFKM sind aufgrund des hohen Fluorgehalts flammlöschend. Gefahr geht jedoch von freiwerdenden Gasen wie HF aus.
FFKM zeichnen sich durch eine äußerst geringe Gasdurchlässigkeit aus.
FFKM ist beständig gegen
FFKM ist nicht beständig gegen
Perfluorkautschuke (FFKM) sind Mischpolymere aus vollfluorierten Kohlenwasserstoffen. Entsprechend werden für die Herstellung des FFKM Rohpolymers ausschließlich fluorierte Monomere genutzt. Da die kovalente Bindung zwischen Kohlenstoff und Fluor eine der höchsten Bindungsenergien in der organischen Chemie aufweist (488 kJ/mol), besitzen FFKM eine hohe Temperaturbeständigkeit und sind inert gegen eine Vielzahl an Chemikalien.
Den Hauptbaustein des FFKM Rohpolymers bildet Tetrafluorethylen (TFE). Im Gegenteil zum TFE Homopolymer PTFE werden FFKM in Polymere kleine Mengen anderer Monomere wie z.B. Perfluormethylvinylether (PMVE), Perfluorpropylvinylether (PPVE) oder andere perfluorierte Alkylvinylether eingebaut. Diese verringern die Kristallinität des Materials und bewirken die Elastizität des Materials bei Raumtemperatur auf Kosten der Hitzebeständigkeit im Vergleich zu PTFE. Allrounder FFKM sind typischerweise bis etwa −20 °C einsetzbar. Je nach Wahl und Anzahl der Monomere in der Polymerkette können jedoch Weise auch Tieftemperatur-FFKM entworfen werden, die bei bis zu −40 °C eingesetzt werden können.
Die für FKM oft genutzte Bisphenolvernetzung ist für FFKM aufgrund des vollständig fluorierten Polymercharakters nicht möglich. Daher sind für FFKM peroxidische und, wenn besonders hohe Temperaturstabilität gefordert ist, Triazinvernetzungen üblich. Um diese zu ermöglichen, werden zusätzlich in das Rohpolymer Vernetzungsmonomere (Cure Site Monomers) eingebaut. Der Vernetzer ist in FFKM in der Regel der entscheidende Faktor, wie stabil der Werkstoff gegen hohe Temperaturen oder aggressive Chemikalien sein wird, da er anfälliger gegen diese Bedingungen ist als die perfluorierten Polymerketten.
In Hochtemperatur-FFKM Werkstoffen wird Triazin als Vernetzer gewählt, um Hitzebeständigkeiten bis zu 330 °C zu erreichen. Während Triazin hochtemperaturstabil ist, ist das Molekül anfällig gegenüber Hydrolyse. Deshalb ist der Einsatz solcher Materialien in Kontakt mit Heißwasser, Heißdampf, Aminen und Basen nicht empfohlen.
Die Hitzebeständigkeit von peroxidisch vernetzten FFKM ist zwar mit maximal 300 °C geringer, jedoch sind diese chemisch deutlich stabiler. Beständigkeitsgrenzen dieser Werkstoffe werden erst erreicht, wenn das Material in Kontakt mit hochfluorierten Medien oder Alkalimetallschmelzen kommt. Gegen fast alle anderen typischerweise in der Prozess- und Chemietechnik genutzten Chemikalien sind diese Werkstoffe stabil. Die kontinuierliche Nutzung unter hohen Temperaturen oder häufige starke Temperaturänderungen, insbesondere in Kontakt mit aggressiven Medien, verringern die Einsatzdauer dieser Materialien. Es existiert allerdings kein anderes Elastomer, das der Beständigkeit von FFKM nahe kommt.
Der Werkstoff besteht nicht aus reinem vernetzten FFKM Polymer, sondern ist eine Mischung (Compound) aus diesem, einem Füllstoff und je nach Anforderung Zusatzstoffen wie perfluorierten Weichmachern. Als Füllstoffe werden typischerweise Ruß oder Silica (SiO2) genutzt. Vor der Vulkanisation enthält die Mischung noch zusätzliche Inhaltsstoffe, wie das Vulkanisiermittel, z.B. Peroxid und Coagens. Diese sind nach vollständiger Verarbeitung jedoch nicht mehr im finalen Werkstoff vorhanden. Manche FFKM Mischungen enthalten zusätzlich Säureakzeptoren, z.B. MgO, um während der Herstellung entstehendes HF aufzufangen. Die Anwesenheit solcher Säureakzeptoren in der Werkstoffmischung kann zu verringerten Beständigkeiten gegenüber Säuren führen. In modernen Rezepturen sind jedoch keine Säureakzeptoren mehr in den Werkstoffmischungen vorhanden.
Per Definition sind alle FFKM Werkstoffe (sowie auch alle FKM, FEPM, PTFE oder FVMQ Werkstoffe) als PFAS (Per- und Polyfluoralkyl Substanzen) eingeordnet, weil diese mindestens eine CF2 bzw. CF3 besitzen. Als für Menschen nachweislich schädlich eingestufte Chemikalien sind PFAS mit Kettenlängen im einstelligen bis niedrigen zweistelligen Bereich. FFKM Polymere hingegen weisen Kettenlängen von Tausenden auf und gelten in dieser Hinsicht als für Menschen unbedenklich. Zwar entstehen zwangsläufig während der Herstellung aller FFKM kurzkettige PFAS, diese wachsen allerdings größtenteils weiter zu langkettigen Polymeren. Verbleibende kurzkettige PFAS werden während der nachfolgenden Hitzebehandlung aus den Werkstoffen entfernt. Daher können FFKM ohne weiteres sicher gehandhabt werden. Aus diesem Grund können FFKM Werkstoffe auch in Lebensmittelkontakt (FDA-Konformität für bestimmte Werkstoffmischungen) und in der Medizintechnik (USP Class VI) eingesetzt werden.
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