Guma Viton - Guma FKM - definicja, rodzaje, właściwości, zastosowania
Co to jest guma Viton?
Guma Viton to rodzaj syntetycznego kauczuku i elastomeru fluoropolimerowego, który jest powszechnie stosowany w o-ringach, uszczelkach i uszczelnieniach. Jednak określenie to odnosi się również do szerszej rodziny materiałów na bazie fluorowęglowodorów, które zawierają fluorek winylidenu jako monomer.
Viton został pierwotnie opracowany i opatentowany przez firmę DuPont, ale aktualnie należy do Chemours.
Jest bardzo trwały i odporny na trudne warunki pracy, w tym wysokie temperatury i kontakt z chemikaliami. Cechuje się także wyższą ceną w porównaniu do elastomerów neoprenowych lub nitrylowych.
Kauczuk Viton można łatwo podzielić na różne klasy w oparciu o skład chemiczny, zawartość fluoru lub mechanizm sieciowania. Każdy z wymienionych czynników wpływa na właściwości finalnego materiału.
Czy Viton jest naturalną gumą?
Nie, Viton nie jest naturalną gumą. To materiał syntetyczny, który powstaje w procesie kopolimeryzacji fluorowanych monomerów kauczuku.
Co oznacza skrót FKM oraz FPM?
Skróty FKM oraz FPM oznaczają to samo, co Viton, ponieważ odnoszą się do tego samego materiału. Różnica w nazwie wynika z faktu, że poszczególne określenia odnoszą się do innych norm technicznych.
FKM dotyczy amerykańskiego standardu (ASTM). F oznacza “Fluoro”; K jest skrótem od niemieckiego słowa “Kohlenstoff”, oznaczającego węgiel; a M jest oznaczeniem gumy z nasyconym szkieletem z ASTM.
Natomiast FPM jest skrótem od “Fluorinated Propylene Monomer” i odnosi się międzynarodowego standardu rejestracji ISO 9000 i ISO/TS 16949 dla fluoroelastomerów..
Jak produkowana jest guma Viton?
Guma Viton produkowana jest na 3 popularne sposoby:
- Sieciowanie diaminowe,
- Sieciowanie jonowe,
- Sieciowanie nadtlenkowe.
Sieciowanie diaminowe przy użyciu zablokowanej diaminy
W obecności zasadowych (alkalicznych) mediów, VDF jest podatny na dehydrofluorowanie, co umożliwia dodanie diaminy do łańcucha polimeru. Zazwyczaj tlenek magnezu jest używany do neutralizacji powstałego kwasu fluorowodorowego i przekształcenia go we fluorek magnezu i wodę.
Chociaż obecnie jest rzadko stosowane, utwardzanie diaminowe zapewnia doskonałe właściwości wiązania gumy z metalem w porównaniu z innymi mechanizmami sieciowania. Niestety zdolność diaminy do hydratacji sprawia, że sieciowanie diaminowe jest wrażliwe w środowisku wodnym.
Sieciowanie jonowe (sieciowanie dihydroksylowe)
Sieciowanie jonowe stanowi kolejny krok w utwardzaniu gumy Viton. Jest to obecnie najpopularniejszy chemiczny proces produkcji Vitonu.
Zapewnia doskonałą odporność na ciepło, lepszą stabilność hydrolityczną i lepsze wiązanie kompresyjne, niż utwardzanie diaminowe.
W przeciwieństwie do utwardzania diaminowego, mechanizm jonowy nie jest mechanizmem addycyjnym, ale aromatyczną substytucją nukleofilową. Związki aromatyczne są stosowane jako środek sieciujący, a czwartorzędowe sole fosfoniowe zwykle służą do przyspieszenia procesu utwardzania.
Sieciowanie nadtlenkowe
Sieciowanie nadtlenkowe zostało pierwotnie opracowane dla gumy FKM z dodatkiem PMVE. Wynika to z faktu, że systemy sieciowania diaminowego i bisfenolowego mogą prowadzić do rozszczepienia łańcucha szkieletowego polimeru, który zawiera PMVE.
Podczas gdy sieciowanie diaminowe i bisfenolowe są reakcjami jonowymi, sieciowanie nadtlenkowe jest mechanizmem wolnorodnikowym. Chociaż nie jest tak stabilne termicznie jak sieciowanie bisfenolowe, zwykle jest najlepszym rozwiązaniem do mediów wodnych i niewodnych mediów elektrolitowych.
Z jakich materiałów powstaje Viton?
Viton powstaje z fluorków winylidenu, heksafluoropropylenu i tetrafluoroetylenu. W zależności od rodzaju może posiadać również inne dodatki.
Jakie są rodzaje gumy Viton?
Rodzaje gumy Viton są następujące:
- Viton A - Pełni rolę uniwersalnego uszczelnienia odpornego na paliwa i smary mineralne. Składa się z fluorku winylidenu (VF2) i heksafluoropropylenu (HFP). Zawartość fluoru w mieszance wynosi ok. 66%.
- Viton B - Znajduje zastosowanie w zakładach branży chemicznej oraz jako uszczelnienie elektroenergetyczne. Powstaje z fluorku winylidenu (VF2), heksafluoropropylenu (HFP) i tetrafluoroetylenu (TFE). Zawartość fluoru w mieszance wynosi ok. 68%.
- Viton F - Nadaje się do pracy z utlenionymi paliwami samochodowymi, stężonymi wodnymi kwasami organicznymi, wodą i parą wodną. Podobnie jak typ B powstaje z terpolimeru VF2/HFP/TFE. Zawartość fluoru w mieszance wynosi ok. 70%.
- Specjalne rodzaje Vitonu (GLT, GBLT, GFLT) - Zapewniają najlepszą wydajność pod względem odporności na płyny i zachowują elastyczność w niskich temperaturach. Zawierają kopolimeryzowany monomer fluorowanego eteru winylowego.
- Viton Extreme - Jest kopolimerem etylenu, tetrafluoroetylenu (TFE) i eteru perfluorometylowinylowego (PMVE). Wykazuje tę samą doskonałą odporność na kwasy i węglowodory, typową dla rodzajów A, B i F. Jednak oprócz tego cechuje się odpornością na niskocząsteczkowe estry, ketony i aldehydy. Ponadto jest z natury odporny na atak zasad, a tym samym niewrażliwy na pęcznienie objętościowe i utratę właściwości w silnie żrących roztworach i aminach.
Głównym czynnikiem różnicującym rodzaje gumy Viton jest odporność na płyny i chemikalia, która opiera się na poziomie fluoru w polimerze. Właściwość ta jest określana przez typ i względne ilości monomerów tworzących polimer.
Ogólna zasada jest taka, że odporność na płyny poprawia się wraz ze wzrostem poziomu fluoru. Jednak wtedy spada również elastyczność materiału w niskich temperaturach. Dlatego powstały specjalne wersje Vitonu, które niwelują tę słabość.
Wybór odpowiedniego rodzaju gumy FKM do danego zastosowania będzie zależał od indywidualnych potrzeb, takich jak:
- Odporność na aminy lub substancje żrące,
- Odporność na płyny węglowodorowe,
- Elastyczność w niskiej temperaturze (zdolność do utrzymania uszczelnienia w niskiej temperaturze).
Jaka jest różnica między Viton A i B?
Główna różnica między Viton A i B dotyczy zawartości fluoru i budowy. Rodzaj B zawiera więcej fluoru, dzięki czemu oferuje lepszą odporność na płyny i chemikalia, a ponadto lepiej zachowuje elastyczność po starzeniu w wysokiej temperaturze. Jednak Viton A ma tę przewagę, że jest bardziej elastyczny w niskich temperaturach.
Jakie są właściwości gumy Viton?
Najważniejsze właściwości gumy Viton to:
- Odporność na większą różnorodność płynów i chemikaliów niż jakikolwiek inny niefluorowany elastomer. Doskonała odporność na oleje, paliwa, smary i większość kwasów mineralnych.
- Wyjątkowo niska przepuszczalność dla szerokiego zakresu substancji, w tym szczególnie dobra wydajność w natlenionych paliwach samochodowych.
- Odporność na alifatyczne, aromatyczne węglowodory, które rozpuszczają inne gumy.
- Wyjątkowo dobra odporność na ściskanie, nawet w wysokich temperaturach.
- Wyjątkowo dobra odporność na utlenianie atmosferyczne, słońce i warunki pogodowe.
- Doskonała odporność na grzyby i pleśń.
- Dobre właściwości elektryczne w zastosowaniach niskonapięciowych i niskoczęstotliwościowych.
- Niska palność; z natury bardziej odporny na spalanie niż inne, niefluorowane kauczuki węglowodorowe.
- Odporność na skrajne temperatury (czytaj dalej, a dowiesz się więcej).
Czy Viton absorbuje wodę?
Tak, Viton może absorbować wodę. Według artykułu na ResearchGate, Viton może absorbować parę wodną w ilości 0,1% swojej masy w temperaturze pokojowej i przy 50% wilgotności względnej. Należy jednak zauważyć, że jest to stosunkowo niewielka ilość absorpcji wody i nie wpływa znacząco na wydajność Vitonu w większości zastosowań.
Czy Viton jest rozciągliwy?
Tak, Viton jest rozciągliwy. Zgodnie z właściwościami mechanicznymi Vitonu wymienionymi na stronie internetowej Chemours, materiał ma procent wydłużenia od 100 do 500. Oznacza to, że może rozciągnąć się do 500% swojej pierwotnej długości, zanim pęknie. Pamiętaj jednak, że rozciągliwość Vitonu może się różnić w zależności od konkretnego składu i zastosowania
Jaki jest zakres temperatur gumy Viton?
Zakres temperatur gumy Viton rozciąga się od -45°C do nawet 316°C. Jednak należy zaznaczyć, że im wyższa temperatura, tym krócej materiał może w niej przebywać.
Mieszanki Vitonu pozostają zasadniczo elastyczne przez czas nieokreślony, gdy są poddawane starzeniu w piecu laboratoryjnym w temperaturze do 204°C lub przerywanej ekspozycji do 316°C. Wysokotemperaturowe wartości graniczne są następujące:
- 3000 godzin w temperaturze 232°C;
- 1000 godzin w temperaturze 260°C;
- 240 godzin w temperaturze 288°C;
- 48 godzin w temperaturze 316°C.
Jeśli zaś chodzi o zimno, wydajność Vitonu zależy od typu mieszanki. Możliwość serwisowania wynosi do -31°C w uszczelnieniach dynamicznych i -45°C w uszczelnieniach statycznych przy użyciu Viton GLT-S.
Czy Viton nadaje się do ciepłej wody?
Tak, Viton zazwyczaj nadaje się do ciepłej wody. Jednak weź pod uwagę, że zwykła (tańsza) guma FKM jest utwardzana bisfenolami, a ponadto zawiera wodorotlenek wapnia i tlenek magnezu jako akceptory kwasów. Na ten typ polimeru ma wpływ (zazwyczaj zmiękczający) gorąca woda i para. Mimo to degradacja nie zachodzi łatwo - wymaga wysokich temperatur i dłuższego czasu oddziaływania.
Jakie są zastosowania gumy Viton?
Zastosowania gumy Viton obejmują wiele branż i przypadków użycia. Wynika to z faktu, że jest wysoce wszechstronnym materiałem o unikalnych właściwościach.
Jego wyjątkowa wydajność w ekstremalnych temperaturach, odporność na chemikalia i płyny w połączeniu z niskim stopniem kompresji i dobrymi właściwościami mechanicznymi sprawiają, że jest niezawodną i trwałą opcją dla gumowych uszczelek, uszczelnień, o-ringów i innych krytycznych elementów.
Zrozumienie pełnego zakresu zastosowań i aplikacji Vitonu pozwala w pełni docenić jego wartość i potencjał. Dlatego poniżej przedstawiamy niektóre z najczęstszych zastosowań gumy:
Jakie są zastosowania gumy Viton w przemyśle lotniczym?
Kauczuk fluoroelastomerowy Viton jest stosowany w uszczelnieniach silników lotniczych i innych krytycznych komponentach lotniczych ze względu na jego doskonałą odporność na wysokie temperatury, agresywne chemikalia i niski stopień kompresji.
Jakie są zastosowania gumy Viton w przemyśle motoryzacyjnym?
Przemysł motoryzacyjny wykorzystuje kauczuk fluoroelastomerowy Viton do szeregu zastosowań, w tym uszczelnień układu paliwowego, uszczelek i O-ringów. Odporność materiału na paliwa, petrochemikalia i oleje sprawia, że jest on niezwykle popularny w tym sektorze.
Jakie są zastosowania guma Viton w przemyśle chemicznym?
Wyjątkowa odporność Vitonu na chemikalia, kwasy i płyny korozyjne sprawia, że jest to idealny materiał do stosowania w przemyśle chemicznym. Powszechnie występuje w uszczelnieniach i uszczelkach urządzeń do przetwarzania chemicznego, a także w rurkach i wężach chemicznych w zastosowaniach związanych z przesyłem chemikaliów.
Jakie są zastosowania gumy Viton w przemyśle farmaceutycznym?
Kauczuk fluoroelastomerowy Viton jest również stosowany w przemyśle farmaceutycznym do produkcji uszczelnień i uszczelek, a także rurek i węży gumowych w systemach dostarczania leków. Jego odporność chemiczna i niski stopień kompresji sprawiają, że jest idealnym materiałem do sterylnego przetwarzania i innych krytycznych zastosowań.
Jakie są zastosowania gumy Viton w przemyśle naftowym i gazowym?
W przemyśle naftowym i gazowym kauczuk fluoroelastomerowy Viton jest jednym z najczęściej stosowanych materiałów elastomerowych.
Wynika to z wysokiej odporności gumy na temperaturę i chemikalia, dzięki czemu nadaje się do uszczelnień, uszczelek i innych elementów stosowanych w urządzeniach wiertniczych i produkcyjnych, a także rur i węży do paliw w zastosowaniach związanych z przesyłem ropy i gazu.
Jakie są nazwy handlowe gumy Viton?
Nazwy handlowe gumy Viton są następujące:
- FKM,
- FPM,
- Dai-El,
- Dyneon,
- Tecnoflon,
- Elaftor,
- Fluonox.
Wiele z powyższych nazw powstało za sprawą firm, które również produkują fluoroelastomery.
Kto wynalazł gumę Viton?
Guma Viton została wynaleziona i opatentowana przez firmę DuPont w XX wieku. Jednak historia materiału zaczyna się dużo wcześniej.
W 1802 roku Éleuthère Irénée du Pont de Nemours założył firmę, która początkowo produkowała czarny proch. Co ciekawe, jego ojcem był Pierre Samuel, osobisty sekretarz Stanisława Poniatowskiego i wieloletni członek Komisji Edukacji Narodowej.
Miastem, w którym narodziła się firma DuPont, było Brandywine Creek w USA. Przez cały XIX wiek przedsiębiorstwo inwestowało w rynek chemiczny, ale dopiero XX wiek okazał się dla niego czasem prawdziwej chwały. To właśnie wtedy naukowcy pracujący na zlecenie DuPont wynaleźli bardzo wytrzymałe materiały, m.in:
- teflon,
- kevlar,
- nylon.
Jednym z nich była także guma Viton. Firma DuPont wywołała prawdziwą rewolucję na rynku materiałów polimerowych.
Czy Viton to PTFE?
Nie, Viton to nie jest PTFE. Viton jest termoutwardzalnym elastomerem, podczas gdy politetrafluoroetylen (PTFE) jest termoplastem. Oba są materiałami fluorowanymi, czyli składają się z atomów węgla otoczonych atomami fluoru, co zapewnia im niesamowitą odporność chemiczną. Jednak istnieją między nimi wyraźne różnice.
Viton oferuje większą odporność na temperaturę, ale wypada gorzej od PTFE pod względem odporności chemicznej.
Czym Viton różni się od EPDM?
Viton różni się od EPDM właściwościami. Mimo że oba materiały są syntetycznymi kauczukami, Viton cechuje się większą odpornością chemiczną i temperaturową. Jednak jest także droższy od EPDM.
Co jest lepsze: Viton czy silikon?
Viton jest lepszy do zastosowań wymagających odporności na wysokie temperatury i chemikalia, takich jak lotnictwo i sprzęt przemysłowy narażony na trudne warunki pracy. Z drugiej strony silikon jest dobrym wyborem, gdy liczy się odporność na wodę, węglowodory i elastyczność w niskich temperaturach (np. w przemyśle spożywczym i farmaceutycznym).
Jakie są wady gumy Viton?
Wady gumy Viton są następujące: słabsza wydajność w niskich temperaturach w porównaniu do innych polimerów, ograniczona odporność na niektóre chemikalia (ketony, aminy, estry i etery o niskiej masie cząsteczkowej, węglowodory nitrowe oraz gorące kwasy fluorowodorowe lub chlorosulfonowe), a także wyższa cena.
Weź jednak pod uwagę, że niektóre specjalne odmiany Vitonu eliminują część wad podstawowej wersji kauczuku.
Autor artykułu
Bartosz Kułakowski
CEO Hosetech Sp.z o.o.
Bartosz Kułakowski jest specjalistą od węży i złączy przemysłowych z ponad 10 letnim doświadczeniem. Bartosz jest obecny w branży technicznej od 2013 roku. Zdobywał doświadczenie jako doradca techniczno-handlowy w sektorze tworzywowych taśm przenośnikowych, konstrukcji stalowych, węży i złączy przemysłowych. Od 2016 roku specjalizuje się wyłącznie w wężach i złączach. Twórca firmy HOSETECH Bartosz Kułakowski, obecnie HOSETECH Sp. z o.o.
SPIS TREŚCI
Co to jest guma Viton?
Czy Viton jest naturalną gumą?
Co oznacza skrót FKM oraz FPM?
Jak produkowana jest guma Viton?
Sieciowanie diaminowe przy użyciu zablokowanej diaminy
Sieciowanie jonowe (sieciowanie dihydroksylowe)
Sieciowanie nadtlenkowe
Z jakich materiałów powstaje Viton?
Jakie są rodzaje gumy Viton?
Jaka jest różnica między Viton A i B?
Jakie są właściwości gumy Viton?
Czy Viton absorbuje wodę?
Czy Viton jest rozciągliwy?
Jaki jest zakres temperatur gumy Viton?
Czy Viton nadaje się do ciepłej wody?
Jakie są zastosowania gumy Viton?
Jakie są zastosowania gumy Viton w przemyśle lotniczym?
Jakie są zastosowania gumy Viton w przemyśle motoryzacyjnym?
Jakie są zastosowania guma Viton w przemyśle chemicznym?
Jakie są zastosowania gumy Viton w przemyśle farmaceutycznym?
Jakie są zastosowania gumy Viton w przemyśle naftowym i gazowym?
Jakie są nazwy handlowe gumy Viton?
Kto wynalazł gumę Viton?
Czy Viton to PTFE?
Czym Viton różni się od EPDM?
Co jest lepsze: Viton czy silikon?
Jakie są wady gumy Viton?
Zobacz również inne kategorie