FFKM und FKM weisen viele Gemeinsamkeiten auf, weisen aber auch wichtige Unterschiede auf. Diese Unterschiede führen dazu, dass in manchen Anwendungen nur einer der beiden verwendet werden sollte.
In diesem Artikel untersuchen wir die Einzigartigkeit dieser beiden Dichtungsmaterialien. Wir untersuchen ihre chemischen Eigenschaften, die Anwendungen, für die sie jeweils geeignet sind, und wie man zwischen ihnen wählen kann. Wir besprechen auch die unmittelbaren und langfristigen Kosten von FFKM und FKM und warum sie wichtig sind.
Was ist FFKM-Gummi?
FFKM ist ein synthetischer Kautschuk, der in den 1960er Jahren entwickelt wurde. Dieser kohlenstoffbasierte Kautschuk wird manchmal als Kautschukform bezeichnet PTFE weil es eine außergewöhnliche Beständigkeit gegenüber Chemikalien und Hitze aufweist.
Sowohl FKM- als auch FFKM-Materialien enthalten eine erhebliche Menge Fluor, FFKMs enthalten jedoch mehr Fluor als FKMs. Sie wurden aufgrund des Bedarfs an Dichtungen entwickelt, die unter extremeren Bedingungen als FKMs gut funktionieren.
Die Herstellung von FFKM-Gummi Im großen Stil begann man aufgrund von Patentbeschränkungen erst Ende der 80er Jahre. Verbraucher können jetzt aus mehreren FFKM-Marken auf dem Markt wählen.
Was ist FKM-Gummi?
FKM-Gummi ist eine Fluorelastomer das erstmals in den 1950er Jahren auf den Markt kam. Diese synthetischen Kautschuke werden aus Vinylidenfluorid hergestellt und enthalten bis zu 69 Gewichtsprozent Fluor. FKMs weisen eine hervorragende Hochtemperaturstabilität auf und sind gegenüber vielen Substanzen chemisch beständig.
Heutzutage gibt es verschiedene Arten von FKM-Materialien. Einige sind gute Allrounder, andere wurden für eine verbesserte Hochtemperatur- oder Chemikalienbeständigkeit entwickelt. Dadurch gehen in der Regel andere Qualitäten wie die Leistung bei niedrigen Temperaturen verloren.
Viton Gummi war das ursprüngliche FKM, das von DuPont entwickelt wurde. Heutzutage gibt es eine große Auswahl an FKM-Marken.
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Chemische Eigenschaften und Zusammensetzung
FKMs sind fluorierte Polymere oder Fluorelastomere und FFKMs sind Perfluorelastomere. Was bedeutet das und wie wirkt sich das auf ihre individuellen Eigenschaften aus?
Zusammensetzung, Struktur und Eigenschaften von FKMs
Unterschiedliche FKMs werden aus unterschiedlichen Monomeren hergestellt. Vinylidenfluorid ist in allen FKM-Materialien vorhanden, es können aber auch folgende Monomere vorhanden sein:
- Hexafluorpropylen
- Tetrafluorethylen
- Perfluormethylvinylether
- Propylen
- Ethylen
Die Polymerstruktur von FKMs enthält Kohlenstoff-Fluor-Bindungen. Diese Bindung gilt als eine der stärksten Einzelbindungen in der Chemie und ist das Geheimnis der erhöhten chemischen Beständigkeit und thermischen Stabilität sowohl von FKMs als auch von FFKMs.
Bei der Aushärtung von FKM können unterschiedliche Prozesse zum Einsatz kommen. Die heute hauptsächlich verwendeten Härtungsverfahren sind die Vernetzung mit Bisphenol (ionisch), Diamin und Peroxid.
Die Eigenschaften des FKM werden durch die Härtungsmethode beeinflusst. Beispielsweise sind FKMs, die durch Diaminvernetzung hergestellt werden, unübertroffen bei der Bildung von Gummi-Metall-Bindungen. Durch ionische Vernetzung entstehen jedoch FKMs mit der besten Hitzebeständigkeit.
Zu den allgemeinen Eigenschaften von FKMs gehören:
- Hohe Dichte, dh >1.8 g/cm3
- Höhere Temperaturbeständigkeit als die meisten Elastomere (260 °C/500 °F)
- Sehr hohe Beständigkeit gegen Chemikalien, einschließlich Petrochemikalien und starke Säuren
- Hervorragende Ozonbeständigkeit
- Öl- und Fettbeständigkeit.
Die spezifischen Eigenschaften von FKMs variieren je nach Zusammensetzung und Härtungsprozess Hersteller von Gummidichtungen.
Zusammensetzung, Struktur und Eigenschaften von FFKMs
Cyanofunktionell Vinylether werden üblicherweise als Aushärtungsstellenmonomer für FFKMs verwendet. Sie sind mit verschiedenen Heilmitteln, einschließlich Peroxid, kompatibel.
Die organische Peroxidhärtung von FFKM-Materialien sorgt für die einzigartig hohe chemische Beständigkeit. Dies führt jedoch auch dazu, dass FFKMs weniger resistent gegen oxidativen und thermischen Abbau sind.
Um ein FFKM mit ausgezeichneter thermischer Beständigkeit zu erhalten, wird stattdessen Diaminobisphenol AF als Härter verwendet.
Dieses Dichtungsmaterial kann auf unterschiedliche Weise formuliert werden, um unterschiedliche Temperaturbeständigkeiten zu erreichen. FFKMs enthalten ebenfalls Kohlenstoff-Fluor-Bindungen, aber im Gegensatz zu FKMs und anderen Elastomeren haben sie keine Kohlenstoff-Wasserstoff-Bindungen. Dies verleiht ihnen eine hervorragende Chemikalien- und Hitzebeständigkeit.
Zu den allgemeinen Eigenschaften von FFKMs gehören:
- Hervorragende thermische Stabilität bei Temperaturen von -55 °C (-67 °F) bis 350 °C (662 °F)
- Ausgezeichnete chemische Beständigkeit (besser als FKMs)
- Gute mechanische Eigenschaften
- Geringe Kontaminationsgefahr
- Sehr geringe Durchlässigkeit
- Höhere Dampfbeständigkeit
Ähnlich wie bei FKMs hängen die spezifischen Eigenschaften von FFKMs vom Compoundierungs- und Aushärtungsprozess ab.
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Anwendungen in der Industrie
FKM und FFKM werden zur Herstellung von Dichtungen für Anwendungen in extremen Betriebsumgebungen verwendet, in denen andere Elastomere schlecht funktionieren. Aufgrund der überlegenen Hitze- und Chemikalienbeständigkeit von FFKM wird es jedoch im Vergleich zu FKM in noch extremeren Umgebungen eingesetzt.
Gemeinsame Anwendungen für FKM und FFKM
FKM werden zur Herstellung von Hochleistungsdichtungen und O-Ringen in Branchen wie den folgenden verwendet:
- Luft- und Raumfahrt sowie Automobilindustrie
- Pharmaindustrie
- Öl und Gas
- Chemische Verarbeitung
- Industrielle Anwendungen usw.
FFKM kann in ähnlichen Anwendungen verwendet werden, wird jedoch normalerweise für extremere Bedingungen verwendet, denen FKM nicht standhalten kann. Es wird auch dort eingesetzt, wo der Verschmutzungsgrad so gering wie möglich gehalten werden muss. Beispiele für Anwendungen, die nur für FFKMs gelten, sind:
- Halbleiterfertigung – Dies erfordert ein Elastomer, das seine Umgebung weniger wahrscheinlich verunreinigt
- Anwendungen mit Betriebstemperaturen zwischen 260 °C und 327 °C
- Anwendungen mit Flüssigkeiten, die korrosiver sind als FKM verarbeiten kann
Einschränkungen von FKM und FFKM
So vielseitig FKM und FFKM auch sind, sie haben ihre Grenzen. Wenn FFKMs bei höheren Temperaturen als den vorgesehenen Temperaturen eingesetzt werden, können sie spröde werden und ihre Dichtfähigkeit verlieren. Sie können bei sehr hohen Temperaturen auch Flusssäure freisetzen.
Ebenso können FKMs Fluorwasserstoff freisetzen, wenn sie sehr hohen Temperaturen ausgesetzt werden.
Die Integrität der Dichtungen kann beeinträchtigt werden, wenn diese beiden Materialien bestimmten Chemikalien, einschließlich fluorierten Lösungsmitteln und gasförmigen Alkalimetallen, ausgesetzt werden. Achten Sie bei der Auswahl von FKM- oder FFKM-Dichtungen auf die Kompatibilität mit bestimmten Chemikalien. Die Wahl der falschen Note kann zu einem schnellen Scheitern führen.
Kostenanalyse von FKM und FFKM
Sowohl FKM als auch FFKM gelten im Vergleich zu anderen Gummiarten als teuer, aber FFKM kostet sogar noch mehr als FKM.
Der offensichtlichste Grund dafür sind die höheren Rohstoffkosten für die Herstellung von FFKM, die mehrere tausend Dollar pro kg kosten können. Es gibt jedoch noch weitere Faktoren, die die Preisgestaltung von FFKM-Dichtungen beeinflussen, wie zum Beispiel:
- Komplizierter Produktionsprozess: Die Herstellung von FFKM ist ein komplexerer Prozess als die Herstellung von FKM
- Zutatenmangel: Für FFKMs sind spezifische Inhaltsstoffe bei wenigen Lieferanten erforderlich. Dies hat dazu geführt, dass die Versorgung der Hersteller mit wichtigen Inhaltsstoffen begrenzt ist
- Steigende Nachfrage: Die Nachfrage nach FFKM-Dichtungen ist aufgrund ihrer Bedeutung in letzter Zeit gestiegen Halbleiterfertigung.
Zusätzlich zu den höheren Kosten müssen Kunden mit längeren Wartezeiten rechnen, wenn sie FFKM-Dichtungen und O-Ringe benötigen. Daher kostet der Erwerb von FFKM-Produkten mehr Geld und Zeit. Dennoch glauben viele, dass sie es wert sind.
Obwohl sie im Vorfeld höhere Kosten verursachen, können FFKM-Dichtungen Unternehmen auf lange Sicht mehr Geld sparen, weil:
- FFKM-Dichtungen sind langlebig und können andere Gummidichtungen überdauern.
- FFKM-Dichtungen sind zuverlässiger und auf lange Sicht werden weniger Ressourcen für Inspektion und Wartung aufgewendet.
- Bei Geräten mit FFKM-Dichtungen kommt es zu weniger dichtungsbedingten Ausfällen, was zu einer höheren Betriebszeit und Produktivität führt.
- Bei FFKM-Dichtungen besteht eine geringere Wahrscheinlichkeit, dass Teile, z. B. Halbleiterchips, verunreinigt werden, was zu weniger Defekten führt.
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Wahl zwischen FFKM und FKM
Die beste Dichtungslösung zwischen FFKM und FKM wird von den Betriebsbedingungen in Ihrer Anwendung und Ihrem Budget bestimmt. Nachfolgend werden einige wichtige Faktoren erläutert.
1. Chemische und thermische Umgebung
Sowohl FKM als auch FFKM weisen eine hervorragende chemische und thermische Toleranz auf, haben jedoch ihre Grenzen. FFKM ist die bessere Wahl, wenn eine Anwendung Betriebstemperaturen über 260 °C oder unter -26 °C aufweist.
FFKM eignet sich auch besser für Anwendungen, bei denen es sehr aggressiven Chemikalien ausgesetzt ist, die FKM wahrscheinlich abbauen.
2. Kosten
FFKM ist deutlich teurer als FKM. Dies ist ein wichtiger Faktor bei Anwendungen, bei denen die extreme thermische und chemische Beständigkeit von FFKM nicht erforderlich ist, z. B. wenn die Betriebstemperatur unter 260 °C liegt.
Obwohl FFKM eine gute Leistung erbringen wird, sind die zusätzlichen Kosten ungerechtfertigt, wenn FKM eine ähnlich gute Leistung erbringt.
3. Verfügbarkeit
Aufgrund der jüngsten Probleme in der Lieferkette ist es schwierig, bestimmte Artikel zu erhalten, darunter auch Dichtungen, die für kritische Anwendungen in extremen Umgebungen benötigt werden. Davon sind FFKM-Dichtungen aufgrund ihrer einzigartigen Zusammensetzung besonders betroffen.
Manche Unternehmen können sich möglicherweise nicht den Luxus leisten, auf ein FFKM-Siegel zu warten. Wenn eine FKM-Dichtung einigermaßen gut funktioniert, kann es notwendig sein, eine als Notlösung zu besorgen, bis die FFKM-Dichtung eintrifft.
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Schlussfolgerung
Moderne Industrien stellen Dichtungsanforderungen, die mit herkömmlichen Gummidichtungen nicht erfüllt werden können. Dies führte zur Entwicklung von FKM- und FFKM-Dichtungen. Die chemische und thermische Beständigkeit von FFKM ist konkurrenzlos, FKM-Dichtungen sind jedoch für viele Anwendungen immer noch gut und kostengünstiger. .
Diese Elastomere haben ähnliche chemische Eigenschaften, einschließlich starker Kohlenstoff-Fluor-Bindungen. FFKM weist eine bessere Leistung auf, da es keine Kohlenstoff-Wasserstoff-Bindung aufweist. Die Wahl zwischen diesen beiden Materialien erfordert eine sorgfältige Abwägung der Betriebsumgebung, der Kosten und der Verfügbarkeit.
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At Hongju-Silikon Unsere Kunden vertrauen uns seit mehr als 20 Jahren ihre Anforderungen an die Herstellung von Dichtungen an. Wir verwenden verschiedene Herstellungsverfahren, einschließlich Spritzguss, und haben Erfahrung in der Arbeit mit vielen Materialien, einschließlich FKMs. Wenn Sie sich bei der Wahl zwischen FKM- und FFKM-Dichtungen nicht sicher sind, erreichen und besprechen Sie noch heute Ihre Anforderungen mit unseren technischen Experten.
