Proprietà e applicazioni dell'FKM

La gomma fluorurata (FKM) è suddivisa in vari tipi in base alla sua composizione di monomeri e al contenuto di fluoro. L'FKM-A (copolimero perfluoro-vinil-esafluoropropilene) offre un'elevata resistenza ai prodotti chimici e alle alte temperature (circa –20°C a +200 °°C); l'FKM-B (contenente tetrafluoroetilene) presenta una resistenza migliorata alle basi; l'FKM-F (flessibilità a basse temperature) migliora le prestazioni a basse temperature. La serie FKM-GLT, con un contenuto di fluoro più elevato, migliora significativamente l'elasticità mantenendo la resistenza chimica.

L'entità delle prestazioni dell'FKM dipende dalla sua composizione di monomeri.

1. FKM-A (tipo perfluoro-vinile/esafluoropropilene): Contiene circa il 66% di fluoro. È il tipo più versatile, che offre un buon equilibrio tra resistenza al calore, resistenza agli oli e resistenza chimica.

2. FKM-B (tipo perfluoro-vinile/tetrafluoro-vinile/esafluoropropilene): Contiene circa il 68–69% di fluoro. Offre una resistenza al calore e una resistenza chimica (in particolare agli acidi e ai perossidi) superiori rispetto al tipo A.

3. FKM-F (tipo perfluoro-metil-vinil-etero): Contiene circa il 70% di fluoro, migliorando significativamente le prestazioni a basse temperature (la temperatura di transizione vetrosa può scendere fino a –25°°C), mantenendo al contempo ottime prestazioni ad alte temperature.

4. FKM-GLT (tipo con vulcanizzazione a perossido e flessibilità a basse temperature): Grazie a un sistema di vulcanizzazione a perossido, questo materiale non solo migliora le prestazioni in termini di deformazione permanente sotto compressione ad alte temperature, ma presenta anche una resistenza superiore ad acidi, vapore e basse temperature.

Il valore di deformazione permanente (Compression Set) dell'FKM a elevate temperature è un indicatore cruciale della sua durata nel ruolo di materiale per guarnizioni. Secondo la prova ASTM D395 Metodo B, un FKM di alta qualità (ad esempio Viton® ETP) può mantenere una deformazione permanente inferiore al 20% dopo 200 °C × 70 ore di invecchiamento, mentre un FKM generico può presentare una deformazione permanente pari a circa il 40–50%. Per quanto riguarda la resistenza chimica, i dati di prova mostrano che l’espansione volumetrica in olio ASTM n. 3 (150 °C × 70 h) è tipicamente <5%. Per l’impiego con miscele di metanolo e benzina, sono necessarie formulazioni speciali (ad esempio FKM-GLT-S) per resistere a gonfiore e fragilità.

L'FKM è rinomato per la sua eccezionale resistenza al calore e ai prodotti chimici tra i materiali per guarnizioni. La sua temperatura di funzionamento continuo può raggiungere i 230 °°C e può sopportare picchi termici brevi superiori a 250 °C. Offre un'eccellente resistenza alla maggior parte degli oli minerali, ai lubrificanti sintetici (ad esempio esteri), ai carburanti (inclusa la benzina contenente etanolo), a numerosi acidi e agli idrocarburi. Tuttavia, le sue prestazioni possono degradarsi in presenza di acqua calda, vapore, basi forti (ad esempio ammoniaca) e alcuni solventi polari.

Per garantire l'affidabilità delle guarnizioni FKM in applicazioni critiche, queste devono rispettare specifici standard di settore.

· Aerospaziale: AMS 7277 definisce specifiche rigorose relative alle tolleranze dimensionali, alle proprietà fisiche e ai requisiti di resistenza ai fluidi per le guarnizioni toroidali (O-ring).

· Automotive: SAE J2236 e ISO 1629 forniscono specifiche per la classificazione e l'etichettatura dei materiali.

· Contatto con alimenti e prodotti farmaceutici: deve essere conforme ai regolamenti FDA 21 CFR 177.2600 e UE 10/2011, utilizzando polimeri e additivi che soddisfino i requisiti previsti.

Nel controllo qualità, oltre ai normali controlli dimensionali, viene utilizzata la Calorimetria Differenziale a Scansione (DSC) per determinare la temperatura di transizione vetrosa e il grado di cristallinità, mentre l’Analisi Termogravimetrica (TGA) è impiegata per valutare l’inizio della decomposizione termica. Queste tecniche avanzate sono essenziali per garantire la coerenza dei lotti di materiale.

L’FKM è il materiale preferito per applicazioni impegnative che richiedono un’elevata affidabilità: guarnizioni per motori automobilistici e sistemi di alimentazione carburante, tubazioni per carburante e idrauliche nell’aerospaziale, tenute per alberi di pompe per processi chimici (per mezzi corrosivi) e tenute per sistemi di lubrificazione di turbine nel settore energetico. Nella scelta dell’FKM, è fondamentale verificare innanzitutto la classe del materiale secondo le norme SAE J2236 o AMS 7277, quindi confrontare il tasso di espansione volumetrica specifico (generalmente richiesto <10%) del materiale con una tabella di compatibilità con i fluidi. ’del fluido utilizzando una tabella di compatibilità con i fluidi.