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FEP - Fluorethylenpropylen (Teflon® FEP, Hostaflon® FEP)

chem-Formel-FEP-1568e60d5d673cFluorethylenpropylen

andere Bezeichnungen: Poly(tetrafluorethylen-Co-hexafluorpropylen), Poly(fluorethylenpropylen), Perfluor(ethylen-propylen)

Kurzzeichen: FEP (auch PFEP)

CAS-Nr.: 25067-11-2

 

Wichtige Handelsnamen und Markeneigner

DYNEON® FEP - Dyneon / 3 M 
HOSTAFLON® FEP - Hoechst AG
NEOFLON® FEP - Daikin Industries, Ltd.
SYMALIT® FEP - Quadrant Group
TEFLON® FEP -  DuPont

 

Geschichtliches

FEP wurde von DuPont im Rahmen seiner Produktentwicklungen in den 50er Jahren des letzten Jahrhunderts mit dem Ziel zur Produktionsreife geführt, einen Fluorcarbon-Kunststoff mit günstigeren thermischen Formungs- und Verarbeitungseigenschaften, als die von Teflon® (PTFE), auf den Markt zu bringen. Die nicht geschützte Kurzbezeichnung FEP wurde bald zum Synonym für diesen Kunststoff, den DuPont schließlich um 1960 seiner Palette perfluorierter Fluorkohlenwasserstoff-Polymere erfolgreich hinzufügte. Seit dem Auslaufen der Patentschutzrechte für DuPont wird FEP auch von anderen Herstellern weltweit produziert.

In neuerer Literatur wird für den Kunststoff statt FEP das Kurzzeichen PFEP als Synonym für Perfluor(ethylen-propylen) verwendet, das seinem chemischen Aufbau besser entspricht.

 

Allgemeine Beschreibung

FEP ist ein teilkristallines, thermoplastisches Co-Polymer, das sich aus den beiden monomeren Komponenten Tetrafluorethylen CF2═CF2 und Hexafluorpropylen  CF2═CF–CF3 zusammensetzt. Ihre molaren Anteile im Makromolekül m : n (siehe Formelbild oben) variieren zwischen 4 : 1 und 7 : 1, so daß abhängig vom jeweiligen Hersteller unterschiedliche Qualitäten am Markt sind. Die generellen Parameter unterscheiden sich dennoch nur geringfügig.

Chemisch ist das vollständig fluorierte FEP dem ebenfalls vollständig fluorierten Teflon® (PTFE) am ähnlichsten. Seinen anderen Eigenschaften nach steht FEP jedoch dem PFA (Perfluoralkoxy) nahe. Es weist von allen bisher eingeführten Fluorcarbon-Polymeren den weitesten thermischen Arbeitsbereich auf.

 

Verarbeitung

Als thermoplastischer Kunststoff kann FEP im Gegensatz zu PTFE mittels üblicher Heißformungsverfahren, wie Spritzgießen und Extrusion, verarbeitet werden. Allerdings erfordert die hohe Viskosität der Kunststoffschmelze höhere Arbeitsdrucke und damit spezielle Werkzeugausrüstungen. Ferner ist FEP gut schweißbar und, analog Teflon®, durch Sintern ausformbar. Beide Verfahren erfordern jedoch besondere Vorsichtsmaßnahmen, weil die Gefahr der Überhitzung mit nachfolgender Freisetzung ätzender und toxischer Gase dabei nicht auszuschließen ist. Kleben ist nur unter der Voraussetzung der Vorbehandlung mit einem alkalimetallhaltigen Primer, bei der die Klebefläche durch chemische Reaktion aufgeraut wird, möglich.

 

Verwendung

FEP wird hauptsächlich für transparente Schlauchmaterialien verwendet. Sie weisen porenlose, antiadhäsive Innenwandungen auf und sind allen üblichen Sterilisationsverfahren zugänglich. Da FEP zudem den FDA-Anforderungen 21CFR.177.1550 und auch denen der neueren EU-Vorschrift 2002/72/EC entspricht, ist der Kunststoff für den Einsatz in allen Bereichen der Lebensmittel- und Pharmaindustrie sowie Medizintechnik zugelassen. Darüber hinaus wird FEP für spannungsarme Metallbeschichtungen in Bereichen des Apparatebaus und zur Ummantelung von metallenen Dichtelementen eingesetzt, zunehmend auch als langlebiges und lichtdurchlässiges Laminat für Photovoltaik-Module.

 

Chemische Eigenschaften

FEP ist weichmacherfrei und physiologisch unbedenklich. Der thermoplastische Kunststoff ist nicht brennbar, zersetzt sich jedoch bei höheren Temperaturen, wie im Brandfall, unter Freisetzung ätzender und hochgiftiger Brandgase, die außer  Fluorwasserstoff (HF) weitere niedermolekulare Fluorverbindungen enthalten können, wie Tetrafluorethylen (CF2═CF2), Perfluorisobutylen ([CF3]2═C═CF2) und Carbonylfluorid (Fluorphosgen, F2C═O). 

FEP ist gegenüber nahezu allen Chemikalien stabil, ebenso ist der Kunststoff äußerst witterungsbeständig und strahlungsresistent. Aufgrund dieser hohen chemischen Stabilität verrottet der Kunststoff nicht. Daher sind FEP-Rest- und Abfallstoffe auf Abfalldeponien zwar nicht unmittelbar problematisch, sie sollten aber nach Möglichkeit in Recyclings einbezogen werden, weil das Langzeitverhalten von FEP wie auch anderer fluorierter Kunststoffe unter den in Deponiekörpern herrschenden Bedingungen noch weitgehend unbekannt ist. Probleme bereitet jedoch die Aufbereitung von FEP-beschichteten Metallen. Wegen der beim Einschmelzen freiwerdenden gasförmigen Giftstoffe sind dafür speziell ausgerüstete Anlagen nötig.

 

Handelsformen

FEP fällt bei der Herstellung als wässerige Suspension an, die direkt für antikorrosive Beschichtungen von Metalloberflächen eingesetzt oder zu Granulat weiterverarbeitet wird. Durch thermische Formverfahren, meist Spritzguß oder Extrusion, wird das Granulat zu Halbzeugen, wie Folien, Platten, Profile, Röhren und Blöcke vorwiegend aber zu Schläuchen in vielen Größen und Ausführungen, zu denen auch Schrumpfschläuche zählen, weiterverarbeitet. Darüber hinaus werden für chemische, pharmazeutische und medizinische Laboratorien Verbrauchsmaterialien, bei denen es auf optische Transparenz ankommt, wie Petrischalen, Kulturflaschen, Probenbehältnisse und anderes, aus unzerbrechlichen FEP statt aus herkömmlichen Glas gefertigt.

 

Technische Daten  
allgemeine Eigenschaften  
Dichte 2,1 - 2,3  g/cm3 (DIN 53479)
Farbe durchsichtig; transparent einfärbbar
Brechungsindex (nD 25) 1,344
Wasseraufnahme  
in Atmosphäre +23 °C/50% rel. Feuchte nicht meßbar
in Wasser +23 °C/Wassersättigung <0,01 % (ISO 62)
LOI-Index >95 %
Brandklasse UL 94 V-0 (DIN IEC 60695-11-10)
   
thermische Eigenschaften  
Wärmeleitfähigkeit 0,21 - 0,25 W/ K · m
Schmelztemperatur +253 bis +282 °C (ISO 11357-1/3)
Verarbeitungstemperatur  um +370 °C
Zersetzungstemperatur > +420 °C
spezifische Wärmekapazität 1,12 - 1,17 kJ / K · kg
Formbeständigkeit  
bei 18,5 kp / cm2 +51 °C (DIN 53461)
bei 4,6 kp / cm2 +70 °C (ISO R 75)
maximale Einsatztemperatur +205 °C
minimale Einsatztemperatur -250 °C
linearer Wärmeausdehnungskoeffizient 0,9 - 1,1 · 10-4 / K (ASTM  D 696)
   
elektrische Eigenschaften  
Dielektrizitätskonstante (1 MHz) 2,1  (ASTM D 150)
Dielektrischer Verlustfaktor (1 MHz)  2 · 10-4  - 1 ·10-3  (ASTM D 150)
Durchschlagfestigkeit 20 - 80 kV / mm (ASTM D 146)
Kriechstromfestigkeit  KA3c (DIN 53840)
spezifischer Durchgangswiderstand  1018 Ω  / cm (DIN 53482)
spezifischer Oberflächenwiderstand  1016 Ω (DIN 53482)
   
mechanische Eigenschaften  
Shore-Härte (D) 55 - 60 (DIN 53505)
Kugeldruckhärte 23 - 29 N / mm(DIN 53456)
Zugelastizitätsmodul 3,5·102 - 7·10N / mm (DIN 53457)
Reißdehnung 250 - 350 % (DIN 53455)
Reißfestigkeit  
bei +23 °C 19 - 25 N / mm2 (DIN 53455)
bei +150 °C  4 - 6 N / mm2 (DIN 53455)
Streckspannung 11 - 13 MPa (DIN 53455)
   
chemische Beständigkeit  
Benzin und andere aliphatische Kohlenwasserstoffe beständig
Benzol, Xylol und andere aromatische Kohlenwasserstoffe beständig
Phenole beständig
halogenierte Lösungsmittel  beständig
Ester, Ketone beständig
Ethylenoxid beständig
Formaldehyd , wässerige Lösung und Gas beständig
Alkalilaugen beständig
Ammoniaklösung und aliphatische Amine beständig
Anillin, Pyridin und Abkömmlinge beständig
Mineralsäuren und organische Säuren beständig
Wasserstoffperoxid beständig
Heißwasser beständig
UV- und radioaktive Strahlung beständig
freie Alkalimetalle  unbeständig/Zersetzung

 

Weiterführende Literatur

(1) K. P. Lee, W. C. Seidel, Pulmonary response of rats exposed to polytetrafluorethylen  and tetrafluorethylene hexafluoropropylene copolymer fume and isolated particles, Inhalation Toxicology No. 3, p. 237-264 [1991]

(2) Hermann Römpp, fortgeführt von B. Dill, F. R. Heiker und P. Schreier, Römpp Chemie-Lexikon, 10. Aufl., Georg Thieme Verlag KG, Stuttgart [1999]; seit 2002 fortgesetzt als:  Online Enzyklopädie Römpp Online, Georg Thieme Verlag, Stuttgart

(3) Verband der Kunststofferzeuger (Plastics Europe, Association of Plastics Manufacturers), Serie Technische Berichte, Anleitung zum sicheren Umgang mit Fluorkunststoffen, 2. Ausgabe, Brüssel [2005]