1. Według systemu monomerowego: FKM z dipolimeru, FKM z terpolimeru, specjalistyczne FKM

1) Standardowe FKM z dipolimeru: VDF/HFP, ~66% fluoru

Ten typ zwykle odpowiada temu, co rynek określa mianem „FKM typu A”, „standardowego FKM” lub „FKM z dipolimeru”. Typowy skład monomerowy to VDF/VF2 + HFP. Chemours opisuje Viton™ typu A jako fluoroelastomer z dipolimeru złożony z VF2 i HFP, stosowany zazwyczaj w O-ringi , uszczkach wałowych, wężykach paliwowych oraz powłokach.

Zastosowania odpowiednie: ogólnych olejach mineralnych, oleju silnikowym, powszechnych paliwach, większości mediów węglowodorowych oraz w warunkach starzenia w wysokiej temperaturze. Jego zaletą jest zrównoważona ogólna wydajność oraz kontrolowana, dojrzała cena.

Punkty ryzyka: Dipolimer FKM nie jest odporny na wszystkie paliwa, wszystkie rozpuszczalniki ani wszystkie chemikalia — szczególnie wrażliwy jest na metanol, etanol, MTBE oraz inne paliwa tlenowe, a także silne zasady, aminy i estry o niskiej masie cząsteczkowej. Standardowy FKM może wykazywać znaczne powiększenie objętości i obniżoną wydajność w tych warunkach. Zgodnie z danymi Chemours dotyczącymi odporności chemicznej, materiał Viton™ A wykazuje około 90% zmiany objętości po 168 godzinach w metanolu w temperaturze 23°C, podczas gdy typy F, GFLT-S oraz ETP-S wykazują około 5%.

2) Standardowy terpolimer FKM: VDF/HFP/TFE, zawartość fluoru ~68–70%

Terpolimer FKM zazwyczaj zwiększa zawartość fluoru poprzez dodanie TFE. Materiał Tecnoflon® FKM firmy Syensqo rozróżnia dipolimer (~66% fluoru) od terpolimeru (~68–70% fluoru), zaznaczając, że system terpolimerowy charakteryzuje się lepszą odpornością chemiczną dzięki wyższej zawartości fluoru.

W ramach rodziny Viton™ typy B i F zazwyczaj należą do teropolimerowych FKM. Dane firmy Chemours wskazują, że zawartość fluoru w typie B wynosi ok. 68,5%, a w typie F – do ok. 69,5%; typ F jest przeznaczony do zastosowań wymagających wyjątkowej odporności na ciecze, właściwości barierowych wobec przesiąkania paliw, uszczelek, uszczelniek oraz pierścieni uszczelniających (O-ringów).

Zastosowania odpowiednie: systemy paliwowe pojazdów samochodowych, paliwa zawierające aromaty, paliwa zawierające alkohole, warstwy wewnętrzne węży paliwowych, uszczelki systemów wtrysku paliwa, uszczelki paliwowe w przemyśle lotniczym, medium węglowodorowe/aromatyczne o wysokiej odporności chemicznej.

Punkty ryzyka: Zwiększenie zawartości fluoru wiąże się zwykle ze spadkiem elastyczności w niskich temperaturach. W materiałach wyboru firmy Chemours zaznaczono, że wzrost zawartości fluoru poprawia odporność na ciecze, ale pogarsza elastyczność w niskich temperaturach.

2. Według zawartości fluoru: Nie „im więcej, tym lepiej”, lecz równowaga między „odpornością na ciecze” a „właściwościami w niskich temperaturach"

Można to sformułować jako główny argument artykułu: FKM o wysokiej zawartości fluoru jest bardziej odporne na paliwa/rozpuszczalniki, ale uszczelnianie w niskich temperaturach może być gorsze; FKM o niskiej zawartości fluoru jest miększe, ale niekoniecznie odporno na paliwa.

Poniższa tabela danych firmy Chemours nadaje się idealnie do przedstawienia tej zależności w postaci wykresu lub krótkiego filmu. Uwaga: wartości te dotyczą określonej, standardowej formuły i nie powinny być traktowane bezpośrednio jako reprezentatywne dla specyfikacji materiałów gumowych wszystkich dostawców. Chemours zaznacza również, że dane te opierają się na wynikach badań standardowego wulkanizatu o twardości 75 według skali A z dodatkiem sadzy N990.

Źródło danych: dane Chemours dotyczące pęcznienia materiałów w cieczach, porównujące typy A, B, F, GLT-S, GFLT-S i ETP-S z TR-10.

3. Według zdolności działania w niskich temperaturach: standardowy FKM, FKM o obniżonej temperaturze pracy, FKM o ultra-niskiej temperaturze pracy

1) Standardowy FKM

Standardowe FKM typu A/B/F dobrze sprawdzają się w wysokich temperaturach oraz w olejach i paliwach, ale nie są one wydajne w niskich temperaturach. Dane Chemours wskazują na wartość TR-10 dla typu A wynoszącą -17°C, dla typu B – -13°C, a dla typu F – -6°C; oznacza to, że mimo lepszej odporności typu F (o wysokiej zawartości fluoru) na paliwa jego zdolność uszczelniania w niskich temperaturach jest stosunkowo słabsza.

Jak wyjaśnić klientom:

«Jeśli chodzi jedynie o warunki temperatury pokojowej lub wysokie temperatury w komorze silnika, standardowy FKM może być wystarczający; jednak w przypadku samochodów eksploatowanych w regionach zimnych, systemów paliwowych w lotnictwie lub warunków rozruchu przy niskich temperaturach sam w sobie nie będzie wystarczający.»

2) FKM o obniżonej temperaturze pracy: typy GLT i GFLT

Głównym celem FKM o niskiej temperaturze pracy nie jest czysta odporność na oleje, lecz zdolność do utrzymania zdolności regeneracji uszczelnienia w niskich temperaturach. W materiałach FKM firmy Chemours utwardzanych za pomocą nadtlenków GLT-200S/GLT-600S opisane są jako „najlepsza elastyczność FKM w niskich temperaturach”, natomiast GFLT-200S/GFLT-600S jako „najlepszy kompromis między elastycznością w niskich temperaturach a odpornością na ciecze”, stosowane w zastosowaniach wymagających przyczepności w układach paliwowych, odporności na paliwa tlenowane oraz elastyczności w niskich temperaturach.

Różnicę między GLT i GFLT można wyjaśnić następująco:

GLT: Bardziej skierowany na elastyczność w niskich temperaturach; nadaje się do zastosowań, w których priorytetem jest działanie w niskich temperaturach w uszczelkach stosowanych w przemyśle paliwowym, chemicznym i naftowym.

GFLT: Zrównoważona kombinacja odporności na niskie temperatury oraz odporności na paliwa/tlenowane paliwa; nadaje się do układów paliwowych w motocyklach i samochodach, układów paliwowych w lotnictwie, pierścieni uszczelniających w układach wtrysku paliwa itp.

Nie należy błędnie rozumieć GLT jako „bardziej zaawansowanego FKM”: Zmiany objętości GLT w metanolu mogą nadal być dość duże, podczas gdy GFLT zapewnia lepszą równowagę między odpornością na niskie temperatury a odpornością na paliwa.

3) FKM o nadzwyczaj niskiej temperaturze pracy: VPL, XLT, ULT oraz podobne pozycjonowanie

Na rynku dostępne są również guma fluoropolimerowa (FKM) o nadzwyczaj niskiej temperaturze pracy, przeznaczona do bardziej wymagających uszczeleń pracujących w niskich temperaturach. Opis serii Tecnoflon® VPL firmy Syensqo brzmi następująco: FKM o nadzwyczaj niskiej temperaturze pracy zapewnia doskonałą skuteczność uszczelniania w niskich temperaturach przy jednoczesnej odporności na agresywne płyny i chemikalia; temperatura odkształcenia TR10 mieści się w zakresie od –30°C do –45°C; stosowana jest m.in. w wysokowydajnych pierścieniach uszczelniających do systemów wtrysku paliwa, elementach uszczelniających do zastosowań w przemyśle naftowym i gazowniczym oraz w przemyśle lotniczym i kosmicznym.

Zastosowania odpowiednie: paliwo lotnicze, systemy paliwowe pojazdów samochodowych eksploatowanych w regionach o zimnym klimacie, systemy wtrysku paliwa, uszczelnienia do otworów wiertniczych w przemyśle naftowym i gazowniczym, zawory przeznaczone do pracy w niskich temperaturach.

4. Według odporności na paliwo: standardowa guma odporna na paliwo, guma o wysokiej zawartości fluoru odporna na paliwo, guma FKM o niskiej przepuszczalności dla paliw

Wielu klientów stwierdza: „Moje zastosowanie to benzyna, olej napędowy lub paliwo lotnicze – FKM powinien być w tym przypadku odpowiedni, prawda?”. To stwierdzenie wymaga dalszego doprecyzowania.

1) Paliwa standardowe i oleje mineralne: Standardowy FKM jest zazwyczaj wystarczający

Standardowy FKM typu A lub dipolimerowy FKM dobrze sprawdza się w kontaktach z wieloma olejami węglowodorowymi i olejami smarowymi – jest to również jedna z przyczyn szerokiego stosowania FKM w uszczelkach motocyklowych, lotniczych i mechanicznych. W materiałach firmy Chemours typowe zastosowania FKM typu A obejmują węże i rury paliwowe, pierścienie uszczelniające (O-ringi), uszczelki wałków zaworów oraz uszczelki wałów.

2) Paliwa tlenowe i alkoholowe: należy preferować typ F, GF oraz GFLT

W przypadku narażenia na działanie metanolu, etanolu, MTBE oraz innych paliw tlenowych ryzyko związane ze standardowym FKM typu A znacznie wzrasta. Na wykresie odporności materiałów Chemours na działanie cieczy paliwa tlenowego są one kategorią, dla której FKM typu A oraz GLT-S otrzymuje ocenę „niezalecane”, podczas gdy typy F, GF-S, GFLT-S oraz ETP-S uzyskują ocenę „najlepsze klasy”.

Sformułowania sprzedażowe/techniczne:

„Gdy klient pracuje z benzyną, benzyną etanolową, benzyną metanolową, biodyzlem lub składnikami spalin związanych z parą paliwa, nie pytaj tylko, czy materiał to FKM — zapytaj, czy to wysokofluorowy FKM odporny na paliwo oraz czy dostępne są dane dotyczące starzenia się pod wpływem paliwa, zmian objętości i współczynnika przepuszczalności.”

3) Niski współczynnik przepuszczalności paliwa: FKM typu F, trójskładnikowy FKM o wysokiej zawartości fluoru jest bardziej odpowiedni

Firma Chemours określa Viton™ typu F jako materiał odpowiedni do zastosowań uszczelniających wymagających właściwości barierowych wobec przepuszczalności paliwa oraz do stosowania w uszczelkach, uszczelkach pierścieniowych i pierścieniach uszczelniających narażonych na działanie paliw samochodowych.

Zastosowania odpowiednie: linie paliwowe pojazdów, pompy paliwowe, pierścienie uszczelniające do paliwa, systemy odparowywania pary paliwa, zawory zbiorników paliwa, uszczelki do paliwa lotniczego.

5. Według odporności na kwasy/silne zasady: Standardowy FKM ≠ FKM odporny na kwasy

To punkt, w którym klienci zaworów chemicznych najczęściej popełniają błędy. Standardowy FKM zazwyczaj nie nadaje się do silnych zasad, środowisk o wysokim pH ani do mediów opartych na aminach. Na wykresie odporności chemicznej firmy Chemours klasy A, B, F, GF-S, GLT-S oraz GFLT-S są oceniane jako „niezalecane” w przypadku „roztworów o wysokim pH, silnych zasad i zasad organicznych”, podczas gdy klasa ETP-S jest oceniana jako najlepsza.

FKM odporny na kwasy / FKM typu ETP

Opis Viton™ Extreme ETP-600S firmy Chemours: składa się z etylenu, TFE i PMVE oraz charakteryzuje się odpornością na agresywne ciecze; w przeciwieństwie do konwencjonalnych fluoroelastomerów cechuje się lepszą odpornością na małocząsteczkowe estry, ketony i alkohole, a także odpornością na ciecze o wysokim pH, materiały alkaliczne, silne roztwory zasad i aminy.

Zastosowania odpowiednie: dodatki amine, alkaliczne środki czyszczące, zawory przeznaczone do silnych zasad, rurociągi chemiczne, płyny do obróbki amine’owej w otworach na ropę i gaz, smary zawierające aminy, niektóre systemy płynów czyszczących.

Sformułowania sprzedażowe/techniczne:

„Odporność na kwasy nie jest rozwiązywana poprzez po prostu zwiększenie zawartości fluoru w typowym FKM. W przypadku silnych zasad, amin, ketonów i estrów należy rozważyć zastosowanie bardziej specjalistycznych systemów, takich jak ETP, FEPM lub FFKM, a zgodność z konkretnymi środowiskami musi zostać potwierdzona za pomocą testów zanurzeniowych.”

6. Według systemu utwardzania: utwardzanie bisfenolem, utwardzanie nadtlenkami, utwardzanie aminami

System utwardzania nie jest szczegółem drugorzędnym — wpływa na odkształcenie permanentne, odporność na wodę/parę wodną, odporność na kwasy/zasady, właściwości przy niskich temperaturach oraz przyczepność do metali.

1) FKM utwardzane bisfenolem: dominujący typ, dojrzała technologia, dobra odporność na odkształcenie permanentne

Typy FKM A, B i F są zwykle utwardzane systemami bisfenolu AF. Materiały firmy Chemours określają, że typy Viton™ A, B i F wykorzystują zazwyczaj bisfenol AF wraz z odpowiednim systemem akceleratorów do utwardzania; większość obecnie stosowanych fluoroelastomerów korzysta z utwardzania bisfenolem AF.

Zalety: Dojrzała technologia przetwarzania, dobra szybkość utwardzania, doskonała odporność na odkształcenie permanentne, nadaje się do większości uszczelek pierścieniowych (O-ring), uszczelek ogólnego przeznaczenia oraz uszczelek wałków zaworowych.

Wady: Mniej odporna przy narażeniu na parę wodną, gorącą wodę, kwasowe roztwory wodne, silne zasady, aminy lub pewne specjalne media — niekoniecznie najlepszy wybór.

2) FKM utwardzane nadtlenkami: lepiej nadaje się do surowych chemikaliów, niskich temperatur oraz systemów specjalnych

Materiały firmy Syensqo wyraźnie wskazują, że przy tym samym zawartości fluoru FKM utwardzane nadtlenkami charakteryzują się lepszą odpornością chemiczną niż FKM utwardzane jonowo lub bisfenolem ze względu na inną mechanikę utwardzania, co czyni je odpowiednimi dla bardziej wymagających środowisk; cechują się również lepszą elastycznością w niskich temperaturach, odpornością na gorącą wodę, mniejszym odkształceniem trwałym oraz lepszym przyczepieniem do metali.

Firma Chemours zauważa również, że systemy utwardzania nadtlenkami umożliwiają utwardzanie polimerów z użyciem niskowiskozyjnych materiałów GLT-S, GFLT-S i podobnych, które w przeciwnym razie trudno byłoby utwardzić za pomocą bisfenolu; natomiast w systemach GF-S, GBL i podobnych utwardzanie nadtlenkami zapewnia zwiększoną odporność na surowe smary motocyklowe, parę wodną oraz kwasy.

Zastosowania odpowiednie: fKM o niskiej temperaturze, GFLT, ETP, zastosowania odpornościowe na wodę/parę wodną, odporność na kwasy, agresywne smary, systemy chłodzenia pojazdów samochodowych, systemy paliwa lotniczego, uszczelnienia chemiczne w przemyśle naftowym i gazowniczym.

3) FKM utwardzane aminami: historyczny system, obecnie rzadko stosowany jako główny wybór

W materiałach firmy Chemours podano, że kumulaty diaminowe były pierwszymi utwardzaczy używanymi do sieciowania Viton™ A już w 1957 r.; proces utwardzania jest powolny, a odkształcenie permanentne nie jest optymalne, jednak system ten oferuje szczególne zalety przy klejeniu elementów metalowych oraz odporności na ekstruzję w wysokiej temperaturze.

W praktycznej komunikacji:

«Klienci zazwyczaj nie muszą specjalnie żądać utwardzania aminami, chyba że wymieniany jest starszy produkt, konieczne jest specjalne połączenie z metalem lub należy odtworzyć historyczną formułę.»

7. Logika doboru dla trzech typów klientów

A. Klienci z sektora paliw motocyklowych i samochodowych

Nie wystarczy stwierdzić, że „FKM jest odporny na paliwa”. Należy dodać pytania: Czy chodzi o benzynę, olej napędowy, benzynę etanolową, benzynę metanolową czy biopaliwo, czy też paliwo zawierające dodatki? Czy wymagana jest niski poziom przepuszczalności? Czy materiał ma być stosowany w regionach o niskich temperaturach? Czy chodzi o uszczelkę dynamiczną?

Zalecane podejście:

Materiały firmy Chemours wskazują, że typ F jest stosowany w zastosowaniach uszczelniających wymagających właściwości bariery przeciw przesiąkaniu paliwa, podczas gdy typ GFLT zapewnia równowagę między elastycznością w niskich temperaturach a odpornością na ciecze.

B. Klienci z branży lotniczej

W przypadku uszczelek do paliw lotniczych głównym celem nie jest zwykle jedynie „odporność na paliwo”, lecz: zgodność z paliwem + uszczelnianie w niskich temperaturach + odkształcenie permanentne + zapas bezpieczeństwa.

Zalecane podejście:

Typowe zastosowania FKM do ekstremalnie niskich temperatur firmy Syensqo obejmują uszczelnienia pierścieniowe do wysokowydajnych układów wtrysku paliwa, elementy uszczelniające do przemysłu naftowego oraz lotniczego.

C. Klienci zaworów chemicznych

Klienci zaworów chemicznych są najbardziej narażeni na „niewłaściwe stosowanie FKM”, ponieważ często mają do czynienia nie z pojedynczym węglowodorem, lecz z mieszaniną rozpuszczaczy, kwasów, zasad, amin, ketonów, estrów, pary wodnej oraz środków czyszczących.

Zalecane podejście:

Wykres odporności chemicznej firmy Chemours wskazuje, że standardowe gatunki A/B/F/GFLT nie są zalecane do zastosowań w środowiskach o wysokim pH, silnych zasadach i zasadach organicznych, podczas gdy gatunek ETP-S jest wymieniany jako najlepszy; na stronie produktu ETP-600S wyraźnie stwierdza się, że ma odporność na silne roztwory zasadowe, aminy oraz ciecze o wysokim pH.

Podsumowanie końcowe

FKM można dodatkowo podzielić według następujących kryteriów:

Wniosek do przekazania klientom:

"FKM nie jest materiałem uniwersalnym — nawet w obrębie rodziny FKM poszczególne typy nie są wzajemnie zamienne. Dla klientów z branży paliw samochodowych i lotniczych oraz zaworów chemicznych najważniejsze jest unikanie sytuacji, w której w specyfikacji podaje się wyłącznie nazwę 'FKM'. Zamiast tego należy jednoznacznie określić typ FKM, zawartość fluoru, system utwardzania, wskaźniki niskotemperaturowe oraz dane dotyczące starzenia się w danym środowisku."