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Glossar

FFKM - Perfluorkautschuk

Perfluorkautschuk

andere Bezeichnungen: Perfluorelastomer, Perfluorinated Rubber, FFKM-Kautschuk

Kurzzeichen:  FFKM (auch FFPM)

CAS-Nr.: nicht klassifiziert

 

Handelsnamen und Markeneigner

FLUOREZI® - NewDealSeals Tecno-Invest Group of Italy
ISOLAST® - Trelleborg Sealing Solutions
KALREZ® - E. I. du Pont de Nemours and Company
PARAFLUOR® - Parker Hannifin Corp.
PERLAST® - Precision Polymer Engereering Ltd.
SIMERIZ® - Freudenberg Sealing Technologies

 

Geschichtliches

1958 stellte der US-amerikanische Chemie-Großkonzern DuPont mit VITON® den weltweit ersten Fluorkautschuk vor. Diesem, inzwischen weit verbreiteten, hitze- und chemikalienbeständigen Synthesekautschuk mit dem technischen Kurzzeichen FKM/FPM (weitere Informationen siehe dort) folgte der vollständig fluorierte Synthesekautschuk, der sogenannte Perfluorkautschuk. Der von DuPont ursprünglich für die Luft- und Raumfahrt entwickelte High-Tech-Synthese-Kautschuk wurde nach 1980 auch für die nichtmilitärische Nutzung freigegeben und ist unter dem Handesnamen KALREZ® in zahlreichen Typvarianten verfügbar.

 

Allgemeine Beschreibung

Perfluorkautschuk mit dem technischen Kürzel FFKM (gebräuchlich ist auch das Kürzel FFPM) ist die Bezeichnung für eine Reihe vollständig fluorierter (perfluorierter) Elastomere ähnlicher Zusammensetzung. Sie zeichnen sich durch hervorragende chemische und thermische Stabilität bei gleichbleibender Elastizität aus und sind äußerst ausgasungsarm. Diese günstigen, in einem Produkt vereinten Materialeigenschaften werden von keinem anderen am Markt befindlichen Synthesekautschuk erreicht. Aufgrund der technisch sehr aufwändigen Herstellungsverfahren ist Perfluorkautschuk jedoch verhältnismäßig teuer und daher auch kein Massenkunststoff.
Perfluorkautschuk wird nur von wenigen Chemie-Unternehmen produziert. Der weltweit führende Hersteller ist DuPont. Die Mehrzahl der geschützten Handelsnamen für Perfluorkautschuk betreffen spezielle, daraus gefertigte Produkte, die vor allem im Bereich der Dichtungstechnik angesiedelt sind.

 

Verwendung

Perfluorkautschuk (FFKM) findet fast ausschließlich für hochwertige, druck- und vakuumfeste Dichtungselemente, meist in Form von FFKM-O-Ring-Dichtungen, in technischen Anlagen mit höchsten Anforderungen an die Betriebssicherheit seinen Einsatz. Die gegenüber anderen elastomeren Kunststoffen besonders hohe Strapazierfähigkeit und Langlebigkeit des Perfluorkautschuks lässt den wartungsarmen und nachhaltig rentablen Einsatz von FFKM-High-Tech-Dichtungen in vielen Bereichen zu.
FFKM-Dichtungen sind in lebenserhaltenden, medizin-technischen Systemen unverzichtbar geworden, ebenso im modernen Automobilbau als öl- und kraftstofffeste FFKM-Dichtelemente, als chemikalien- und lösungsmittelfeste FFKM-Dicht- und Sperrelemente in chemischen Analysengeräten und Prozessapparaturen und in Ausrüstungen zur Produktion von Halbleitermaterialien. Schließlich werden FFKM-Dichtungen wegen ihrer physiologischen Unbedenklichkeit, Dauerhaftigkeit und problemlosen thermischen und chemischen Sterilisierbarkeit zunehmend auch in Produktionsanlagen der Getränke-, Lebensmittel- und Pharmaindustrie verbaut.
Als einer der leistungsfähigsten europäischen Premiumlieferanten für FFKM-O-Dichtringe hat sich das Heidelberger Unternehmen Reichelt Chemietechnik etabliert. Es bietet innerhalb seines umfangreichen THOMAPLAST®-Lieferprogramms nahezu 2000 unterschiedliche FFKM-O-Ringtypen mit Innen-Durchmessern zwischen 0,74 mm (0,03") und 660 mm (26") an, die auch FDA-konform und nach CFR 21 zertifiziert verfügbar sind.

 

Chemische Eigenschaften

Die Bezeichnung Perfluorkautschuk steht für elastische Ter-Polymere aus Tetrafluorethylen (TFE):

chem-Formel-FFKM-1

Perfluor-Methyl-Vinylether (PVME):

chem-Formel-FFKM-2

und Perfluor[8-cyano-5-methyl-3,6-dioxa-1-octen] (PCMDO):

chem-Formel-FFKM-3Die chemischen Eigenschaften von Perfluorkautschuk werden von der TFE-Komponente bestimmt. Sie entsprechen daher weitgehend denen von Polytetrafluorethylen (PTFE). Der TFE-Anteil in üblichem Perfluorkautschuk beträgt mindestens 40 %. Die beiden anderen Komponenten, PVME und PCMDO verleihen dem Synthesekautschuk seine elastomeren Eigenschaften. Ihre Anteile betragen mindestens 30 % PVME und höchstens 5 % PCMDO. Neben den generellen Reaktionsbedingungen bei der Synthese bestimmen die Mengenverhältnisse der drei monomeren Komponenten die Qualität und damit vor allem die individuellen physikalisch-technischen Eigenschaften des jeweiligen Perfluorkautschuks.
Perfluorkautschuk ist generell völlig weichmacherfrei. Er ist thermisch hoch belastbar, nicht brennbar und gegenüber aggressiven Chemikalien sowie Lösungsmitteln außerordentlich beständig. Der Kälteeinsatz ist allerdings nur bis -20 °C möglich, einige FFKM-Typen sind bis -30 °C einsetzbar. Unterhalb dieser Temperaturen verliert Perfluorkautschuk seine Elastizität und versprödet.
In sehr geringem Umfang wird Perfluorkautschuk oberflächlich vom Aminen angequollen, was seinem Einsatz in aller Regel aber kaum im Wege steht. Freie Alkalimetalle vermögen Perfluorkautschuk hingegen wegen ihrer chemischen Reaktion mit dem organisch gebundenen Fluor zu zerstören.

 

Technische Daten 
Wegen der erheblichen Anzahl verschiedener Perfluorkautschuk-Typen am Markt können generelle technische Daten nicht angegeben werden. Den hier gelisteten Werten liegen Parameter von FFKM-Handelsprodukten zugrunde. Sie stellen allerdings nur sehr grobe Orientierungswerte dar. 
   
allgemeine Eigenschaften  
Farbe meist schwarz eingefärbt
Dichte ≥ 1,9 g / cm3
   
thermische Eigenschaften  
Einsatztemperaturbereich zwischen -30 °C und +275 °C;
spezielle Produkttypen bis +325 °C
Sauerstoffindex (LOI)  > 50 %
Druckverformungsrest bei +200 °C  
100 Stunden < 40 %
600 Stunden < 55 %
   
mechanische Eigenschaften   
Shore-Härte A  60° bis 95° 
Zugfestigkeit  ≥ 15 N / mm2 
Bruchdehnung  ≥ 120 % 

 

 
chemische Beständigkeit   
konzentrierte Säuren, wie Salzsäure, 
Schwefelsäure und Salpetersäure 
beständig 
konzentrierte Laugen, wie Natronlauge 
und Kalilauge 
beständig 
Alkohole, Ketone, Ester  beständig 
aliphatische Amine beständig
aromatische Amine beständig, geringe oberflächige Quellung möglich
aliphatische Kohlenwasserstoffe, Benzin 
und andere Treibstoffe
beständig
aromatische Kohlenwasserstoffe, wie Benzol, Toluol, Xylole und andere Aromaten beständig
halogenierte Lösungsmittel beständig
Fette und Öle beständig
Wasserdampf beständig

Witterung, UV-Strahlung und Ozon 

beständig 

 

Weiterführende Literatur

1.) NN, Chemical Resistance Guides: Elastomers Chemical Resistance Guide and Kalrez® Application Guide. www. dupont.com

2.) NN, Perfluorelastomer, www.kalrez.dupont.com

3.) Reichelt Chemietechnik, Handbuch THOMAPLAST® V / Dichtungen.
RCT®-Eigenverlag [2015/16]