Propriétés et applications du FKM

Le caoutchouc fluoré (FKM) est classé en divers types selon sa composition en monomères et sa teneur en fluor. Le FKM-A (copolymère de perfluoro-vinyle et d’hexafluoropropylène) offre une résistance étendue aux produits chimiques et aux hautes températures (environ –20°C à +200 °°C) ; le FKM-B (contenant du tétrafluoroéthylène) présente une résistance améliorée aux alcalins ; le FKM-F (flexibilité à basse température) améliore les performances à basse température. La série FKM-GLT, dotée d’une teneur plus élevée en fluor, améliore sensiblement l’élasticité tout en conservant une bonne résistance chimique.

La profondeur des performances du FKM dépend de sa composition en monomères.

1. FKM-A (type perfluoro-vinyle/hexafluoropropylène) : contient environ 66 % de fluor. Il s’agit du type le plus polyvalent, offrant un équilibre optimal entre résistance à la chaleur, résistance aux huiles et résistance aux produits chimiques.

2. FKM-B (type perfluoro-vinyle / tétrafluoro-vinyle / hexafluoro-propylène) : Contient environ 68 à 69 % de fluor. Il présente une résistance thermique et une résistance chimique supérieures à celles du type A (en particulier une excellente résistance aux acides et aux peroxydes).

3. FKM-F (type perfluoro-méthyl-vinyl éther) : Contient environ 70 % de fluor, ce qui améliore sensiblement ses performances à basse température (la température de transition vitreuse peut descendre jusqu’à –25°°C), tout en conservant d’excellentes performances à haute température.

4. FKM-GLT (type à vulcanisation par peroxyde, à flexibilité améliorée à basse température) : Grâce à un système de vulcanisation par peroxyde, ce matériau améliore non seulement sa résistance à la déformation permanente sous compression à haute température, mais présente également une meilleure résistance aux acides, à la vapeur et aux basses températures.

L’affaissement sous compression du FKM à haute température est un indicateur crucial de sa durabilité en tant que matériau d’étanchéité. Selon les essais normalisés ASTM D395 méthode B, un FKM de haute qualité (tel que le Viton® ETP) peut maintenir un affaissement sous compression inférieur à 20 % après 200 °C × 70 heures de vieillissement, tandis qu’un FKM standard peut présenter un affaissement sous compression d’environ 40 à 50 %. En ce qui concerne la résistance chimique, les données d’essai montrent que son gonflement volumique dans l’huile ASTM n° 3 (150 °C × 70 h) est généralement < 5 %. Pour une utilisation avec des mélanges de méthanol et d’essence, des formulations spéciales (telles que le FKM-GLT-S) sont nécessaires afin de résister au gonflement et à la fragilisation.

Le FKM est réputé pour sa résistance exceptionnelle à la chaleur et aux produits chimiques parmi les matériaux d’étanchéité. Sa température de fonctionnement continue peut atteindre 230 °°C, et il supporte des pics de température à court terme supérieurs à 250 °C. Il présente une excellente résistance à la plupart des huiles minérales, aux lubrifiants synthétiques (tels que les esters), aux carburants (y compris l’essence contenant de l’éthanol), à de nombreux acides et aux hydrocarbures. Toutefois, ses performances peuvent se dégrader en présence d’eau chaude, de vapeur, de bases fortes (telles que l’ammoniac) et de certains solvants polaires.

Pour garantir la fiabilité des joints FKM dans des applications critiques, ils doivent satisfaire à des normes industrielles spécifiques.

· Aérospatiale : La norme AMS 7277 définit des exigences rigoureuses en matière de tolérances dimensionnelles, de propriétés physiques et de résistance aux fluides des joints toriques.

· Automobile : Les normes SAE J2236 et ISO 1629 précisent les critères de classification et d’étiquetage des matériaux.

· Contact avec les denrées alimentaires et les produits pharmaceutiques : Doit être conforme aux réglementations FDA 21 CFR 177.2600 et UE 10/2011, en utilisant des polymères et des additifs répondant aux exigences requises.

En contrôle qualité, outre les inspections dimensionnelles courantes, la calorimétrie différentielle à balayage (DSC) est utilisée pour déterminer la température de transition vitreuse et le degré de cristallinité, tandis que l’analyse thermogravimétrique (TGA) permet d’évaluer le début de la décomposition thermique. Ces techniques avancées sont essentielles pour garantir la cohérence des lots de matériaux.

Le FKM est le matériau privilégié pour les applications exigeantes nécessitant une haute fiabilité : joints moteur automobile et systèmes de carburant, canalisations aéronautiques pour carburants et fluides hydrauliques, joints d’arbre pour pompes de procédés chimiques (destinées aux milieux corrosifs) et joints de systèmes de lubrification pour turbines dans le secteur de l’énergie. Lors du choix d’un FKM, il est essentiel de confirmer tout d’abord la nuance du matériau conformément aux normes SAE J2236 ou AMS 7277, puis de vérifier, à l’aide d’un tableau de compatibilité avec les fluides, le taux de gonflement volumique spécifique du matériau ’ (généralement requis à < 10 %).