FKM O-Ringe: der bewährte Standard für hohe Anforderungen

Was ist FKM?

FKM ist das Kurzzeichen für Fluorkautschuk, auch Fluorelastomer genannt. Es bezeichnet einen teilweise fluorierten Synthesekautschuk, der zu den wichtigsten Hochleistungs-Dichtungswerkstoffen zählt. Das Kurzzeichen FKM ist nach ASTM D1418 genormt, in Europa war früher auch die Bezeichnung FPM gebräuchlich.

Der Schlüssel liegt im Fluor. Die Kohlenstoff-Fluor-Bindung ist eine der stabilsten Bindungen der organischen Chemie und macht FKM beständig gegen Hitze, Öle, Kraftstoffe und viele aggressive Medien. Anders als beim vollständig fluorierten FFKM trägt das FKM-Molekül aber noch Wasserstoff. Diese Stellen sind der Angriffspunkt, an dem bestimmte Medien und sehr hohe Temperaturen FKM an seine Grenzen bringen.

So liest sich die Grafik: Die graue Kohlenstoffkette (C) ist das Rückgrat. Bei FKM tragen die meisten Stellen Fluor (F), einige aber noch Wasserstoff (H, gelb). Diese Wasserstoffatome sind die Schwachstellen, an ihnen greifen heißes Wasser, Dampf, Amine und Laugen an.

Deshalb ist FKM sehr gut gegen Öle, Kraftstoffe und viele Chemikalien beständig und hält dauerhaft bis +200 °C, stößt aber bei Heißwasser, Dampf und Aminen an seine Grenzen. Wer dort dichten muss, greift zu FFKM, das keine Wasserstoff-Schwachstellen mehr hat.

Die wichtigsten Eigenschaften

• Sehr gute Medienbeständigkeit: beständig gegen Mineralöle, Fette, Kraftstoffe, viele Säuren, Ozon, Sauerstoff und Witterung. Konkrete Medien prüfen Sie im Medienbeständigkeits-Tool.
• Temperaturbeständigkeit: dauerhaft −25 bis +200 °C, mit der Extreme-Type FKM EX40 von −40 bis +225 °C.
• Voll elastisch: anders als PTFE oder FEP-ummantelte O-Ringe bleibt FKM elastisch und eignet sich als Flansch-, Kolben- und Stangendichtung.
• Härte: je nach Mischung 70 bis 75 Shore A.
• Zulassungen: als FDA-Variante für den Lebensmittelkontakt verfügbar.
• Lagerfähigkeit: 10 Jahre bei sachgerechter Lagerung nach DIN 7716.

FKM bietet damit ein sehr gutes Verhältnis aus Beständigkeit, Temperaturlage und Preis und deckt einen großen Teil der industriellen Anwendungen ab. Gehen die Anforderungen an Temperatur oder Medium darüber hinaus, ist FFKM der nächste Schritt.

Temperaturbereiche im Vergleich

FKM deckt einen weiten Temperaturbereich ab: Der Standard arbeitet dauerhaft bis +200 °C, die Extreme-Type FKM EX40 bis +225 °C und hinunter bis −40 °C. Die Grafik ordnet FKM zwischen den gängigen Elastomeren und den Hochleistungswerkstoffen ein.

Dauereinsatztemperaturen typischer Dichtungswerkstoffe als Standardmischung, NH-Werkstoffe in Koralle. Werte sind Richtwerte je nach Mischung, maßgeblich ist das jeweilige Datenblatt.

Preisniveau im Vergleich

FKM bietet seine Beständigkeit zu einem moderaten Preis. Die Grafik zeigt das relative Preisniveau der Dichtwerkstoffe, bezogen auf NBR als günstigste Basis gleich 1. FKM liegt mit rund dem Vierfachen noch klar im wirtschaftlichen Bereich. PTFE und FEP kosten ein Mehrfaches, FFKM als leistungsstärkster Werkstoff ein Vielfaches.

Kostenfaktor je Werkstoff als Richtwert, bezogen auf NBR gleich 1, NH-Hochleistungswerkstoffe in Koralle. Die Werte dienen der groben Orientierung. Der konkrete Preis hängt von Abmessung, Mischung und Menge ab.

Wogegen ist FKM beständig, wo liegen die Grenzen?

FKM verdankt seine Beständigkeit dem hohen Fluoranteil. Gegen die meisten industriellen Medien ist der Werkstoff hervorragend gewappnet:

• Mineralöle, Schmierfette und Hydrauliköle
• Kraftstoffe und Treibstoffe
• aliphatische und aromatische Kohlenwasserstoffe
• viele Säuren sowie Ozon, Sauerstoff und Witterung

Anders als FFKM ist FKM aber nicht universell beständig. Bei diesen Medien sollten Sie genau prüfen oder einen anderen Werkstoff wählen:

1. Heißwasser und Wasserdampf (bei den Standardtypen)
2. Bremsflüssigkeiten auf Glykolbasis
3. Ketone, Ester und Ether
4. Amine und niedermolekulare organische Säuren

Für viele dieser Grenzfälle gibt es peroxidisch vernetzte FKM-Typen mit verbesserter Beständigkeit gegen Wasser, Dampf und Säuren. Reicht das nicht aus, ist FFKM die nahezu universell beständige Alternative.

FKM-Typen: Copolymer, Terpolymer und Tieftemperatur

FKM ist nicht gleich FKM. Über Fluorgehalt und Vernetzung lassen sich Beständigkeit, Kälteflexibilität und Verarbeitung gezielt einstellen. Üblich ist die Einteilung nach dem Aufbau des Polymers:

Hinzu kommt das Vernetzungssystem. Bisphenolisch vernetzte Typen sind der wirtschaftliche Standard mit gutem Druckverformungsrest. Peroxidisch vernetzte Typen sind beständiger gegen Heißwasser, Dampf und Säuren.

FKM vs. FFKM: der direkte Vergleich

FKM und FFKM klingen ähnlich, trennen aber Welten in Beständigkeit, Temperatur und Preis. Welcher Werkstoff passt, hängt davon ab, wie weit Medium und Temperatur gehen.

Für den Großteil industrieller Anwendungen ist FKM die wirtschaftliche Wahl. FFKM kommt dort zum Einsatz, wo FKM an Temperatur oder Medium scheitert. Mehr dazu im Beitrag FFKM O-Ringe.

FKM, Viton und Marken

FKM ist die Werkstoffbezeichnung nach ASTM D1418. Im Markt ist vor allem ein Markenname geläufig:

• Viton® ist die bekannteste FKM-Marke, ursprünglich von DuPont, heute Chemours
• Tecnoflon® stammt von Solvay
• Dyneon™ stammt von 3M

Viton ist also kein eigener Werkstoff, sondern eine Marke für FKM. Wir liefern FKM O-Ringe in geprüfter Qualität, ab Lager und ohne Mindestmenge, als Standard, als FDA-Variante und als Extreme-Type EX40.

Viton®, Tecnoflon® und Dyneon™ sind Marken der jeweiligen Inhaber. NH O-RING steht in keiner geschäftlichen Verbindung zu diesen Unternehmen und nennt die Bezeichnungen ausschließlich zur Einordnung des Werkstoffs.

Unsere FKM-Mischungen

Unser FKM-Sortiment deckt die gängigen Anforderungsprofile ab, vom wirtschaftlichen Standard bis zur Extreme-Type mit erweitertem Temperaturbereich:

Benötigen Sie FKM mit 80 Shore A, liefern wir FKM 75 als Ersatz und weisen Sie transparent darauf hin. Alle Prüfwerte finden Sie in den Datenblättern.

Technische Kennwerte im Überblick

Die folgenden Werte stammen aus den FKM-Datenblättern und sind nach ASTM geprüft. Die Härte wird als gerundeter Nennwert angegeben, der Druckverformungsrest gilt für 22 h bei 200 °C.

DVR = Druckverformungsrest (22 h / 200 °C). Reißfestigkeit und Reißdehnung nach ASTM D412, Druckverformungsrest nach ASTM D395 B1, TR-10 nach ASTM D1329, Härte nach ASTM D2240. Dichte: FKM 75 1,85 g/cm³, FKM 75 FDA 1,84 g/cm³, FKM EX40 auf Anfrage. Fertigungsbedingte Schwankungen möglich, maßgeblich ist das jeweilige Datenblatt.

Woraus besteht eine FKM-Mischung?

Eine FKM-Mischung ist mehr als das Basispolymer. Erst das Zusammenspiel mehrerer Komponenten bestimmt Beständigkeit, Temperaturlage, Härte und Druckverformungsrest:

• Basispolymer (Fluorkautschuk): der teilweise fluorierte Kautschuk. Sein Fluorgehalt bestimmt die chemische Beständigkeit, ein höherer Fluoranteil verbessert die Medienbeständigkeit.
• Vernetzungssystem: bisphenolisch für den wirtschaftlichen Standard mit gutem Druckverformungsrest, peroxidisch für mehr Beständigkeit gegen Wasser, Dampf und Säuren.
• Füllstoffe: verstärken die mechanischen Eigenschaften, meist Ruß bei den schwarzen Standardtypen, helle lebensmittelkonforme Füllstoffe bei der FDA-Variante.
• Pigmente: bestimmen die Farbe. FKM ist klassisch schwarz, für Lebensmittel und Sichtkontrolle sind helle Mischungen möglich.

Welche Mischung und Vernetzung zu Ihrer Anwendung passt, klären wir gern direkt mit Ihnen.

Typische Richtwerte für eine schwarze, bisphenolisch vernetzte FKM-Standardmischung. phr steht für parts per hundred rubber, also Gewichtsteile je 100 Teile Kautschuk. Konkrete Rezepturen sind herstellerspezifisch.

Peroxidische Vernetzung für FDA und EX40: Neben der Standard-Bisphenolvernetzung gibt es die peroxidische Vernetzung, bei der ein Peroxid mit dem Coagent TAIC statt Bisphenol vernetzt. Sie bildet hydrolysestabilere Kohlenstoff-Kohlenstoff-Brücken und ist sauberer im Endprodukt. Bei uns kommt sie bei der FDA-Variante und beim FKM EX40 zum Einsatz, weil sie deutlich besser gegen Heißwasser, Dampf und Basen beständig ist als die bisphenolische Variante.

Typische Anwendungen

Auslegung und Montage

FKM O-Ringe legen Sie wie andere Elastomere aus. Nutmaße und Toleranzen bestimmen Sie bequem mit der O-Ring Nutberechnung und den O-Ring Toleranzen. FKM quillt in Ölen und Kraftstoffen nur wenig, die Verpressung liegt im üblichen Bereich. Als Montagefett eignen sich Mineralöle und die meisten Schmierfette, da FKM gegen Öle und Fette beständig ist. Decken Sie bei der Montage scharfe Kanten und Gewinde ab, damit der O-Ring nicht beschädigt wird.

Gibt es Alternativen zu FKM?

Die Wahl des Werkstoffs hängt von Medium, Temperatur und Budget ab. Geht es über die Grenzen von FKM hinaus, etwa bei aggressiven Medien, Heißwasser oder Temperaturen über +225 °C, ist FFKM (ECOLAST) der nächste Schritt. Stehen dagegen Wasser, Heißwasser oder polare Medien im Vordergrund und sind Öl- und Kraftstoffbeständigkeit nicht gefragt, können EPDM oder NBR wirtschaftlicher sein. Kommt es vor allem auf universelle Medienbeständigkeit und weniger auf Elastizität an, sind FEP-ummantelte O-Ringe und PTFE O-Ringe eine Option, allerdings deutlich starrer.

Häufige Fragen