Fluorkautschuk (FKM) – Ein tragischer Raumfahrtpionier unter den Kunststoffen

Zwei wichtige Entwicklungen haben den Weg für die Fluorelastomere geebnet: 1933/34 der erste fluorhaltige und zugleich vollständig halogenierte Kunststoff, Polychlor-Trifluorethylen (PCTFE) von den Höchster IG Farbenwerken und 1938 der erste chlorfreie, vollständig fluorierte Kunststoff, das Polytetrafluorethylen (PTFE) der Firma DuPont auch bekannt unter den Markennamen TEFLON®.

Das militärische Flugwesen, wie auch das im Entstehen begriffene US-Weltraumprogramm, forderten von der Industrie extrem strapazierfähige und dennoch genügend elastische Materialien, vor allem für sichere Treibstoff- und Triebwerksabdichtungen, die mit keinem der bis dahin bekannten Werkstoffe, auch nicht mit PCTFE und PTFE, befriedigend realisiert werden konnten.

Die Erkenntnis, dass die Einführung von Fluor in ein Polymer dessen chemische und thermische Stabilität beträchtlich erhöht, veranlasste führende Chemieunternehmen auf der Basis hochfluorierter Polymere, ein kautschukähnliches Produkt zu entwickeln. Den ersten Typ, ein Copolymer aus Vinyliden(di)Fluorid und Hexafluorpropylen, brachte die Firma DuPont 1958 unter der Bezeichnung VITON® auf den Markt.

Fluorkautschuke sind synthetische Kautschuke. Neben Co- gibt es heute auch Terpolymere mit verschieden hohen Fluorgehalten. Die Endeigenschaften bzgl. Kraftstoff-, Mineralöl-, Hitze- und Kältebeständigkeit werden dadurch maßgeblich verbessert. FKM gehört aufgrund seiner eingebauten Fluoratome zu den beständigsten Materialien im Kunststoffbereich.

Fluorkautschuke können nicht wie z. B. Naturkautschuk mit Schwefel vernetzt werden, da ihnen die zur Schwefelvulkanisation benötigten Doppelbindungen fehlen. Es wurden daher andere Mechanismen entwickelt, u.a. die peroxidische Vernetzung, um die Fluorpolymere zu elastischen Netzwerken zu verknüpfen.

FKM ist flammwidrig und besitzt eine alle Elastomere überragende Beständigkeit gegen hohe Temperaturen, Ozon, Sauerstoff und Chemikalien. Problematisch an FKM ist allerdings, dass es nur einen geringen Widerstand gegen bleibende Verformung bei kalten Temperaturen besitzt.

Das und eine Verkettung von weiteren unglücklichen Umständen führte dazu, dass einem Dichtungsring aus FKM bei der Absturzkatastrophe der NASA Raumfähre Challenger in 1986, eine tragische Hauptrolle zugesprochen wurde. Die Ursache des Unglücks ist schnell klar: Für Florida ungewöhnlich niedrige Temperaturen in der Nacht vor dem Start haben Dichtungsringe aus FKM an einer der Antriebsraketen porös werden lassen. Während des Abhebens konnten heiße Gase entweichen, eine Kettenreaktion war unvermeidbar.

Dennoch sind Anwendungen für FKM vielfältig und vor allem immer dann erforderlich, wenn hohe Temperaturen und ausgezeichnete Chemikalienbeständigkeit notwendig sind.

Anwendungsbereiche für FKM:

  • Elektrik & Elektrotechnik – Kabelisolation
  • Ölindustrie – Flach- und Profildichtungen, Schläuche
  • Chemieindustrie – Schläuche, Leitungen, Handschuhe
  • Mobilität & Transport – Diverse Dichtungen, O-Ringe, Schläuche
  • Luft- und Raumfahrt – Dichtungen, O-Ringe
  • Maschinen- und Anlagenbau – Formteile, Dichtungen, Schläuche

Kurznadelige Wollastonitmehle werden silanisiert seit vielen Jahren erfolgreich als funktionelle Füllstoffe in Fluorelastomeren u. a. zur Einstellung der Härte eingesetzt. In Fluorelastomeren bieten unsere TREMIN® 283 Produkte neben der guten Verstärkung auch den Vorteil einfärbbarer, heller Mischungen. Die mit TREMIN® 283 optimierten Fluorelastomere bieten folgende Vorteile:

  • hervorragende Dimensionsstabilität
  • sehr gute Einfärbbarkeit
  • hoher Weiterreißwiderstand
  • niedriger Reibwert
  • erhöhte Zugefestigkeit
  • verbesserte Chemikalienbeständigkeit
  • höhere Temperaturbeständigkeit

Die so optimierten Fluorelastomere sind ideal für die oben genannten Anwendungen unter besonderen Bedingungen geeignet, wie z.B. hoher mechanischer Beanspruchung und hohen Temperaturen.

Wichtige Quarzwerke Produkte für FKM: TREMIN®

Weitere Informationen dazu finden Sie auf der Homepage https://www.quarzwerke.com/maerkte/polymer-anwendungen/

Der nächste Blog-Artikel „Füllstoffe in Kunststoffen“ beschäftigt sich mit dem Elastomer EPDM (Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk).

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