الخصائص وتطبيقات مطاط الفلوروكربون (FKM)

يُصنَّف المطاط الفلوري (FKM) إلى أنواع مختلفة استنادًا إلى تركيبه من الوحدات المونومرية ومحتواه من الفلور. ويتميَّز نوع FKM-A (كوبوليمر الفينيل الهكسافلوروبروبيلين الكامل التفلور) بمقاومته الواسعة للمواد الكيميائية ودرجات الحرارة العالية (تقريبًا –20°مئوية إلى +200 °°م)؛ أما نوع FKM-B (المحتوي على رباعي فلوروإيثيلين) فيمتاز بمقاومة أفضل للقلويات؛ بينما يحسِّن نوع FKM-F (المرونة عند درجات الحرارة المنخفضة) الأداء عند درجات الحرارة المنخفضة. وتتميز سلسلة FKM-GLT، ذات المحتوى الأعلى من الفلور، بتحسين ملحوظ في المرونة مع الحفاظ على مقاومتها الكيميائية.

ويتوقف عمق أداء المطاط الفلوري (FKM) على تركيبه من الوحدات المونومرية.

١. FKM-A (نوع بيرفلورو-فينيل/هيكسافلوروبروبيلين): يحتوي على حوالي ٦٦٪ فلورين. وهو النوع الأكثر تنوعًا، ويقدّم توازنًا بين مقاومة الحرارة ومقاومة الزيوت ومقاومة المواد الكيميائية.

٢. FKM-B (نوع بيرفلورو-فينيل/تترافلورو-فينيل/هيكسافلوروبروبيلين): يحتوي على حوالي ٦٨–٦٩٪ فلورين. ويتميّز بمقاومة حرارية وكيميائية متفوّقة مقارنةً بالنوع أ (وخاصةً مقاومته للأحماض والبيروكسيدات).

٣. FKM-F (نوع بيرفلورو-ميثيل-فينيل إيثر): يحتوي على حوالي ٧٠٪ فلورين، ما يحسّن بشكلٍ ملحوظ أداؤه عند درجات الحرارة المنخفضة (يمكن أن تنخفض درجة انتقال الزجاج إلى ما دون –25°مئوية)، مع الحفاظ على أدائه عند درجات الحرارة المرتفعة.

٤. FKM-GLT (نوع مُسَلِّط بالبيروكسيد، ومرن عند درجات الحرارة المنخفضة): وباستخدام نظام تسلّط بالبيروكسيد، لا يحسّن هذا المركب فقط أداؤه فيما يتعلّق بالتشوه الدائم الناتج عن الضغط عند درجات الحرارة العالية، بل ويظهر أيضًا مقاومة محسّنة للأحماض وبخار الماء ودرجات الحرارة المنخفضة.

مجموعة الانضغاط لمركب FKM عند درجات الحرارة العالية تُعَد مؤشرًا حاسمًا على متانة خاصية إحكامه. ووفقًا لاختبار منهجية ASTM D395 الطريقة باء، يمكن لمركب FKM عالي الجودة (مثل Viton® ETP) أن يحافظ على مجموعة انضغاط تقل عن ٢٠٪ بعد ٢٠٠ ساعة من التعتيق، في حين قد تظهر مركبات FKM القياسية مجموعة انضغاط تصل إلى نحو ٤٠–٥٠٪. °ج × ٧٠ ساعة من التعتيق، أما من حيث المقاومة الكيميائية، فإن بيانات الاختبار تُظهر أن نسبة التمدد الحجمي له في زيت ASTM رقم ٣ (عند ١٥٠ درجة مئوية لمدة ٧٠ ساعة) تكون عادةً أقل من ٥٪. °ج × وبالنسبة للاستخدام مع خليط الميثانول/البنزين، تتطلب المادة صيغًا خاصة (مثل FKM-GLT-S) لمقاومة التورُّم والهشاشة.

يُعرَف مركب FKM بمقاومته الاستثنائية للحرارة والمواد الكيميائية بين مواد الإحكام. ويمكنه التشغيل المستمر عند درجة حرارة تصل إلى ٢٣٠ درجة مئوية، كما يمكنه تحمل درجات حرارة قصوى قصيرة المدى تتجاوز ٢٥٠ درجة مئوية. °مئوية °ج. تتمتع هذه المادة بمقاومة ممتازة لمعظم زيوت المعادن، والمواد التشحيمية الاصطناعية (مثل الإسترات)، والوقود (بما في ذلك البنزين المحتوي على الإيثانول)، والعديد من الأحماض، والهيدروكربونات. ومع ذلك، قد تتدهور أداؤها عند التعرض للماء الساخن، والبخار، والقواعد القوية (مثل الأمونيا)، وبعض المذيبات القطبية.

لضمان موثوقية أختام مادة FKM في التطبيقات الحرجة، يجب أن تستوفي معايير صناعية محددة.

· الفضاء الجوي: المواصفة AMS 7277 تحدد متطلبات صارمة فيما يخص التحملات البعدية، والخصائص الفيزيائية، ومتطلبات مقاومة السوائل لأطواق التوصيل الدائرية (O-rings).

· السيارات: المواصفتان SAE J2236 وISO 1629 تحددان متطلبات تصنيف وتوسيم المواد.

· التلامس مع الأغذية والمستحضرات الصيدلانية: يجب الامتثال للوائح إدارة الأغذية والأدوية الأمريكية (FDA) الواردة في البند 21 CFR 177.2600 ولوائح الاتحاد الأوروبي رقم 10/2011، وذلك باستخدام بوليمرات ومواد مضافة تفي بالمعايير المطلوبة.

في ضبط الجودة، وبجانب عمليات الفحص البُعدي الروتيني، تُستخدم تقنية التحليل الحراري التفاضلي الماسحي (DSC) لتحديد درجة حرارة الانتقال الزجاجي ودرجة البلورة، بينما تُستخدم تقنية التحليل الحراري الوزني (TGA) لتقييم بداية التحلل الحراري. وتُعد هذه التقنيات المتقدمة أساسيةً لكفالة اتساق دفعات المواد.

يُعتبر مطاط الفلوروكربون (FKM) المادة المفضلة للتطبيقات الصعبة التي تتطلب موثوقية عالية: مثل حشوات محركات السيارات وأنظمة الوقود، وأنابيب الوقود والهيدروليك في قطاع الطيران، وخرزات المحاور لمضخات العمليات الكيميائية (للسوائل المسببة للتآكل)، وخرزات أنظمة التشحيم لتوربينات قطاع الطاقة. وعند اختيار مطاط الفلوروكربون (FKM)، من الضروري أولاً التأكّد من درجة المادة وفقاً للمواصفات القياسية SAE J2236 أو AMS 7277، ثم التحقق من معدل انتفاخ الحجم الخاص بالسائل (والذي يُشترط عادةً أن يكون أقل من ١٠٪) باستخدام جدول توافق السوائل. ’معدل انتفاخ الحجم الخاص بالسائل (والذي يُشترط عادةً أن يكون أقل من ١٠٪) باستخدام جدول توافق السوائل.