Fluorsilikonkautschuk – Eigenschaften, Verarbeitung und technische Anwendungen

Silikonkautschuk dominiert neben anderen etablierten Elastomeren wie Neopren aufgrund seiner beeindruckenden Eigenschaften weiterhin zahlreiche technische Anwendungen. Allerdings stößt er in mancherlei Hinsicht an seine Grenzen, was eine stetig wachsende Nachfrage nach anderen Elastomeren, insbesondere Fluorsilikonkautschuk, erzeugt. Dieser zeichnet sich durch eine höhere Beständigkeit gegenüber Chemikalien und Kraftstoffen aus. Hier finden Sie alles Wissenswerte über dieses langlebige Elastomer, das sich in der Petrochemie, der Luft- und Raumfahrt sowie der Öl- und Gasindustrie etabliert hat.

Was ist Fluorsilikon (FVMQ)?

FVMQ Fluorsilikon ist ein verbessertes Silikonkautschukmaterial, das für den dauerhaften Kontakt mit flüchtigen Lösungsmitteln, Ölen, Kraftstoffen, Chemikalien und anderen aggressiven Flüssigkeiten verstärkt ist. Es vereint die hervorragenden elastischen Eigenschaften von Silikonkautschuk mit der zusätzlichen chemischen Beständigkeit von Trifluorpropylgruppen. Darüber hinaus funktioniert Fluorsilikon sowohl bei extremen Kälte- als auch bei extremen Hitzebedingungen und verliert dank seines enormen Temperaturbereichs von -60 °C bis +200 °C selbst bei niedrigen Temperaturen kaum an Flexibilität.

• Chemische Struktur/Elemente

Fluorierter Silikonkautschuk ist im Wesentlichen modifizierter Silikonkautschuk, der für den Einsatz in Branchen, die mit flüchtigen Chemikalien und Kraftstoffen arbeiten, geeignet ist. Sein Kern besteht aus Siloxan, das ihm eine hohe thermische Stabilität und ausgezeichnete UV-Beständigkeit verleiht. Dieser Kern, oft als –Si–O–Si–O–Si– dargestellt, sorgt zudem für eine niedrige Glasübergangstemperatur des Elastomers.

Seine Struktur enthält außerdem Trifluorpropyl- (–CH₂–CH₂–CF₃) und Methyl-Seitengruppen (–CH₃). Erstere verleihen dem Fluorsilikon eine verbesserte Beständigkeit gegenüber Chemikalien und Ölen, während letztere die Verarbeitbarkeit verbessern. Die untenstehende Tabelle fasst die wichtigsten Bestandteile und ihre jeweiligen Funktionen zusammen.

Eigenschaften von Fluorsilikon für technische Anwendungen

• Hervorragende Temperaturbeständigkeit

FVMQ wird aufgrund seiner ausgezeichneten thermischen Stabilität, die es seinem Siloxan-Grundgerüst verdankt, in industriellen Prozessen und Anlagen, die extremen Temperaturen ausgesetzt sind, sehr geschätzt. Es arbeitet optimal bei Temperaturen von bis zu –60 °C sowie bis zu +200 °C.

Im Gegensatz zu anderen Kohlenwasserstoff-Elastomeren bleibt es bei niedrigen Temperaturen flexibel und seine Struktur bleibt auch bei extrem hohen Temperaturen erhalten. Allerdings beginnt es sich zu zersetzen oder abzubauen, sobald es über längere Zeit Temperaturen über +200 °C ausgesetzt wird.

• Chemische Beständigkeit

Fluorsilikonkautschuk zeichnet sich neben seinen beeindruckenden thermischen Eigenschaften auch durch eine verbesserte chemische Beständigkeit dank der Einlagerung von Fluorgruppen aus. Dadurch eignet er sich besonders gut für Anwendungen, bei denen Kohlenwasserstoffe und eine Vielzahl anderer flüchtiger Chemikalien zum Einsatz kommen.

Es weist eine hohe Beständigkeit gegenüber verdünnten Säuren und organischen Säuren wie Essigsäure auf. kann sich verschlechtern Bei Kontakt mit hochkonzentrierten oder oxidierenden Säuren wie rauchender Schwefelsäure quillt es auf und verliert seine Struktur. Außerdem quillt es auf und verliert seine strukturelle Integrität bei Kontakt mit starken Basen und Aminen.

• Mechanische Eigenschaften

• Zugfestigkeit: FVMQ weist eine Zugfestigkeit zwischen 7 und 8 MPa auf und eignet sich daher ideal für spezielle Dämpfungs- und Dichtungsanwendungen. Im Vergleich zu alternativen Kautschuken wie Nitrilkautschuk ist dieser Wert jedoch relativ niedrig. Um die Zugfestigkeit zu erhöhen, können während der Nachhärtung Silica-Füllstoffe eingespritzt werden.
• Reißfestigkeit: Bei der Installation oder Handhabung von Bauteilen aus Fluorsilikon Bei Gummi ist große Vorsicht geboten, da seine Reißfestigkeit mit ca. 10–25 kN/m (Die B) relativ gering ist. Bei starker Krafteinwirkung reißt oder beschädigt er sich leicht.
• Härte: Mit einer durchschnittlichen Härte zwischen 40 und 80 Shore A gilt Fluorsilikonkautschuk als relativ weiches Elastomer. Er ist jedoch härter als Standardsilikon, was seine weitverbreitete Verwendung in anspruchsvollen Dichtungsanwendungen erklärt.
• Verlängerung: Dank seines großen Dehnbereichs zwischen 150% und 400% hält FVMQ relativ langen Dehnungen stand, ohne sich dauerhaft zu verformen oder seine strukturelle Integrität zu verlieren. Obwohl dieser Wert im Vergleich zu Standard-Silikonkautschuk deutlich niedriger ist, ermöglicht er die Dehnung von Fluorsilikondichtungen bis zu 400% ohne Risiko einer dauerhaften Verformung.
• Kompressionsrest: Fluorsilikondichtungen behalten ihre Dichtheit über lange Zeit dank des außergewöhnlich hohen Druckverformungsrestes von FVMQ (15-30%). Das bedeutet, dass Bauteile aus diesem Elastomerkautschuk extremen Druckkräften standhalten, bevor sie brechen. Bei einer Kompression bei Temperaturen ab 175 °C über mehr als 22 Stunden besteht jedoch die Gefahr von Verformungen.

• Witterungsbeständigkeit

Fluorsilikonkautschuk eignet sich hervorragend für Umgebungen mit extremen Witterungsbedingungen wie UV-Strahlung, Feuchtigkeit und hohen Temperaturen. Dies liegt an seinem Silikonkern, der durch Fluor- und Methylgruppen ergänzt wird. Dadurch ist er beständig gegen Rissbildung und atmosphärische Alterung. Daher kann er bedenkenlos im Außenbereich eingesetzt werden.

· Haltbarkeit

Die beeindruckende thermische Stabilität von FVMQ in Verbindung mit seiner erhöhten Beständigkeit gegenüber Chemikalien und Kraftstoffen führt im Allgemeinen zu einer längeren Lebensdauer. Unter günstigen Witterungs- und Betriebsbedingungen können FVMQ-Komponenten bis zu 25 Jahre lang zuverlässig ihren Dienst tun. Bei vergleichsweise rauen Bedingungen kann sich diese Lebensdauer jedoch auf etwa 15 Jahre verkürzen.

• Gasdurchlässigkeitswiderstand

Die Einbindung von Trifluorpropylgruppen in FVMQ trägt zu seiner kompakten Molekularstruktur bei und macht es bis zu zehnmal gasbeständiger als herkömmliches Silikonkautschuk. Seine Gasbeständigkeit liegt jedoch hinter der anderer Elastomere, insbesondere Butyl- und Nitrilkautschuk.

• Isolationseigenschaften

FVMQ eignet sich dank seiner enormen Durchschlagsfestigkeit hervorragend als Isolator, insbesondere in Anwendungen mit flüchtigen Chemikalien oder unter rauen Bedingungen. Seine dielektrische Festigkeit ist vergleichbar mit der von herkömmlichem Silikonkautschuk und liegt im Durchschnitt zwischen 10 und 20 kV/mm, wodurch es sich für den Einsatz als Isolator in der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie und der Verteidigungsindustrie eignet.

Verarbeitung von Fluorsilikon

Aufgrund seiner besonderen und beeindruckenden Eigenschaften wird Fluorsilikonkautschuk in großem Umfang zur Herstellung zahlreicher Bauteile eingesetzt, die in verschiedenen Branchen unverzichtbar sind. Die Umwandlung des Rohmaterials FVMQ in funktionale Bauteile erfordert jedoch einen erheblichen Aufwand und Fachkenntnisse in den nachfolgend beschriebenen Prozessen.

• Rezeptur

Fluorsilikon wird zunächst als Gummi hergestellt, der jedoch nicht die erforderliche Festigkeit für die Fertigung starrer Bauteile wie Dichtungen besitzt. Durch Compoundierung wird dieser Rohgummi in ein robustes Material verwandelt, das sich für die Herstellung von Bauteilen nach Wunsch modifizieren lässt. Dabei werden verstärkende Füllstoffe, Additive und Vernetzungsmittel eingespritzt und vermischt. Zu den Additiven gehören Säureakzeptoren und Wärmestabilisatoren, die die thermische Stabilität des Gummis erhöhen.

· Spritzguss

Dieses Verfahren ermöglicht die Herstellung komplexer und dennoch formstabiler Bauteile mit hoher Maßgenauigkeit aus FVMQ-Compounds. Das Fluorsilikon-Compound wird zunächst durch kontrolliertes Erhitzen erweicht und anschließend in die vorgesehenen Formhohlräume eingespritzt. Das erhitzte Rohmaterial wird dann unter Druck gesetzt, wodurch es die Form der Formhohlräume annimmt, bevor es aushärtet. So entstehen die fertigen FVMQ-Teile.

· Extrusion

Die Extrusion nutzt Hitze und Druck zur Herstellung von Rohren, Dichtungen, Schläuchen und anderen Fluorsilikonteilen mit hoher Chemikalien- und Ölbeständigkeit. Dabei wird das Fluorsilikon-Kernmaterial sorgfältig mit Füllstoffen und Härtern vermischt, bevor die Mischung zu den gewünschten Bauteilen geformt wird. Die extrudierten Teile werden anschließend vulkanisiert, wodurch hochwertige FVMQ-Komponenten mit hervorragender Chemikalienbeständigkeit entstehen.

• Bindung und Adhäsion

FVMQ ist im Wesentlichen ein Antihaftmaterial, was bedeutet, dass die Verbindung mit anderen Materialien, insbesondere Kunststoffen und Metallen, recht schwierig sein kann. Die Verbindung von Fluorsilikon mit den meisten Substraten erfordert den Einsatz von Vernetzungsmitteln wie Peroxiden und die Anwendung von Wärme. Das Werkstück, das mit dem Fluorsilikonkautschuk verbunden werden soll, muss vor der Vulkanisation unter kontrollierter Hitze und kontrolliertem Druck geätzt werden.

Sicherer Umgang mit Fluorsilikonkautschuk

Obwohl FVMQ kaum eine ernsthafte Gefahr für Sie oder Ihre Gesundheit darstellt, ist beim Umgang damit Vorsicht geboten. Es wird empfohlen:;

• Tragen Sie beim Umgang mit FVMQ über längere Zeiträume Ihre Schutzkleidung, insbesondere Handschuhe.
• Vor der Verarbeitung von Fluorsilikonkautschuk muss für ausreichende Belüftung gesorgt werden.
• Von offenen Flammen fernhalten.
• Lagern Sie es ordnungsgemäß.
• Behandeln Sie das Produkt gemäß den Empfehlungen des Herstellers.

Vergleich von Fluorsilikon mit anderen technischen Elastomeren

Technische Anwendungen

Fluorsilikon bietet nicht nur die thermische Stabilität und Flexibilität von Silikonkautschuk, sondern auch die erhöhte chemische Beständigkeit durch Fluor-Seitengruppen. Dies hat es zu einem der gefragtesten Werkstoffe in Branchen wie beispielsweise … gemacht.;

Häufig gestellte Fragen

Wann wurde Fluorsilikonkautschuk entwickelt?

Die Ursprünge von FVMQ lassen sich bis in die frühen 1950er Jahre zurückverfolgen; Dow Silicones wird die Entwicklung zugeschrieben.

Worin besteht der Hauptunterschied zwischen Fluorsilikon und herkömmlichem Silikonkautschuk?

Fluorsilikon weist zwar die meisten Eigenschaften von Standard-Silikonkautschuk auf, unterscheidet sich jedoch in seiner Zusammensetzung und einigen Merkmalen. Es enthält Trifluorpropylgruppen, die seine Beständigkeit gegenüber Kraftstoffen, Ölen und Chemikalien verstärken.

Welche Einschränkungen gibt es bei Fluorsilikonkautschuk?

Obwohl FVMQ in industriellen Anwendungen mit hohen Anforderungen an Chemikalien- und Kraftstoffbeständigkeit erfolgreich eingesetzt wird, ist seine Eignung für Anwendungen, bei denen Abrasivität im Vordergrund steht, fraglich. Seine physikalische Festigkeit lässt zu wünschen übrig, und seine Gasdurchlässigkeitsbeständigkeit ist vergleichsweise geringer.

Ist Fluorsilikonkautschuk sicher?

Ja. Die Stabilität von Fluorsilikon gewährleistet seine Sicherheit auch bei extremen Temperaturen. Dennoch ist bei längerem Umgang Vorsicht geboten, um Hautreizungen zu vermeiden.

Welche Vorteile bietet die Verwendung von Fluorsilikonkautschuk?

Die einzigartige Zusammensetzung von Fluorsilikonkautschuk macht ihn nicht nur für anspruchsvolle Anwendungen geeignet, sondern bietet auch zahlreiche Vorteile, wie zum Beispiel:;

• Beibehaltung der Flexibilität bei niedrigen Temperaturen.
• Unübertroffene Chemikalienbeständigkeit.
• Beeindruckende Isolationseigenschaften
• Breiter Temperaturbereich.

Ist Fluorsilikon gegen alle Chemikalien beständig?

Nein. Fluorsilikon behält zwar seine Struktur bei Kontakt mit den meisten Chemikalien und Ölen, quillt aber bei bestimmten Chemikalien auf oder zersetzt sich. Dazu gehören hochkonzentrierte Säuren und starke Laugen.

Lässt sich Fluorsilikonkautschuk mit Metallen verbinden?

Ja. Obwohl FVMQ nicht leicht haftet, lässt es sich mit den richtigen Klebetechniken und Klebstoffen mit verschiedenen Untergründen, einschließlich Metallen und Kunststoffen, verbinden.

Ist FVMQ für kontinuierliche Anwendungen und Hochtemperaturanwendungen geeignet?

Ja. FVMQ besitzt die thermische Stabilität von Standard-Silikonkautschuk, was seinen dauerhaften Einsatz bei hohen Temperaturen, teilweise bis zu 200 °C, ermöglicht.

Wie lange halten FVMQ-Komponenten?

Fluorsilikon-Bauteile, wie z. B. Dichtungen, können je nach den Betriebsbedingungen bis zu zwei Jahrzehnte lang eingesetzt werden. Unter günstigen Bedingungen halten sie über 25 Jahre, während solche unter rauen Bedingungen 10 bis 15 Jahre lang funktionsfähig bleiben.

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