Werkstoffkompass FFKM

(Bild: ISGATEC GmbH)

06.03.2020 Werkstoffkompass FFKM

Der unglaubliche Hochleistungswerkstoff

von Karl-Friedrich Berger (ISGATEC GmbH)

Derzeit ist FFKM anscheinend ein Allheilmittel gegen fast alle Medien. Vom Preis her gesehen ist es beim Einsatz dieses Werkstoffs unabdingbar die Kosten-Nutzen-Relation ganzheitlich zu betrachten.

Entweder gibt es nichts vergleichsbares oder durch den Einsatz dieses Werkstoffs wird eine Anlagenverfügbarkeit und -sicherheit erreicht, die diesen finanziellen Aufwand rechtfertigt. Seine Schwäche liegt eindeutig bei der eingeschränkten mechanischen Beanspruchung. Diese muss – je nach Anforderung – durch die Auslegung der Teile oder Zusätze relativiert werden.

Vernetzungssysteme – Die Vernetzung von FFKM ist vielfältig, aber immer auf Basis einer perfluorierten Verbindung mit funktionellen Gruppen.

Mischungen –  Perfluorkautschuke sind Copolymere aus Tetrafluorethylen und Perfluormethylvinylether mit einem geringen Zusatz eines Vernetzungsmonomers, d.h. sie bestehen ausschließlich aus Kohlenstoff- und Fluoratomen. FFKM-Mischungen sind einfach aufgebaut. Sie enthalten außer dem Kautschuk Füllstoffe, event. perfluorierte Weichmacheröle und ein Vulkanisiermittel.

Lieferformen/Verarbeitung – Hersteller des Rohstoffs produzieren auch die Endprodukte, da die Verarbeitung äußerst schwer ist. Es werden zumeist im Compression Moulding-Verfahren Formteile, kleinere Platten und Folien hergestellt und dann ggf. weiterverarbeitet.

Besonderheiten und Einflüsse – FFKM-Kautschuke sind mit Preisen zwischen zwischen 5.000 bis 8000 €/kg die teuersten Rohstoffe, die für Dichtungen, Formteile und Profile eingesetzt werden. Dafür bieten sie ein interessantes Leistungsspektrum. Da die Polymerkette von FFKM fast ausschließlich aus Kohlenstoff- und Fluoratomen besteht, haben die Vulkanisate eine extrem hohe thermische Stabilität. Weitere Kennzeichen sind die sehr geringen Gewichtsverlust unter Hochvakuum bei hohen Temperaturen (noch besser als FKM-Elastomere), ihre sehr hohe Flammwidrigkeit und ein hoher Verformungsrest < 150 °C. Bei zyklischen Temperaturwechseln können sich starke Unterschiede hinsichtlich der bleibenden Verformung und damit des Aufrechterhaltens der Dichtkraft ergeben. Diese lassen sich nicht  aus den Druckverformungsrest-Werten der Datenblätter erkennen. Denn bei hohen Temperaturen wird der Druckverformungsrest überwiegend von einem chemischen Reaktionsmechanismus bestimmt. Das elastische Verhalten bei Raumtemperaturen dagegen wird gerade bei FFKM-Werkstoffen in viel stärkerem Maße von physikalischen Effekten beeinflusst, als dies bei anderen Elastomeren der Fall ist.Ihre geringe Spaltextrusionsbeständigkeit kann durch den Zusatz von Fasern erhöht werden.

Bevorzugte Einsatzbereiche – FFKM kommt dort zum Einsatz, wo extrem hohe thermische Stabilität und chemische Beständigkeit gefordert sind, z.B. in der Erdgasförderung, Luft-, Raumfahrt, Hochvakuumtechnik, chemischen und Erdölindustrie, Analytik.

Werkstoffprofil
WerkstoffPerfluorkautschuk
Int. KurzzeichenFFKM
GruppeM-Gruppe – gesättigte Kohlenstoff-Hauptkette
Härtespektrum60 bis 90 Shore A
Anwendungstemperatur0 °C bis 260 °C, spezielle Typen bis + 300 °C. Durch langzeitige Hitzeeinwirkung tritt – im Gegensatz zu den meisten Elastomeren – eine Erweichung ein. Die geringe Kältebeständigkeit, kann aber modifiziert werden.
Elektrische Eigenschaften
Gasdurchlässigkeitsehr gering, vergleichbar mit Butyl
Ozon-, Witterungs-, Altersbeständigkeithervorragende Beständigkeit
Chemische BeständigkeitAußergewöhnlich hohe chemische Beständigkeit, die von keinem anderen Elastomer übertroffen wird. Perfluorelastomere sind beständig gegen nahezu alle Chemikalienkategorien. Nicht beständig sind sie gegen fluorhaltige Verbindungen (z.B. Bromtrifluorid, Chlortrifluorid, fluorierten Ölen usw.) und Alkalimetalle.
Heißwasser-, dampfbeständigDer sehr hohe Preis für FFKM-Werkstoffe ist für viele Heißwasseranwendungen ein K.O.-Kriterium
Stoßelastizitätsehr gering
Zugfestigkeitca. 10 – 20 N/mm²