Viton FKM propiedades
Nombres comerciales y designación
Sección titulada «Nombres comerciales y designación»El FKM es una familia de fluoroelastómeros definida por las normas ASTM D1418 e ISO 1629. Su denominación proviene del alemán Fluorkautschukmaterial (material de caucho fluorado). El nombre comercial más conocido es Viton (desarrollado originalmente por DuPont y actualmente propiedad de Chemours). Otros fabricantes comercializan productos equivalentes bajo marcas como Dai-El (Daikin), Dyneon (3M), Tecnoflon (Solvay) o Fluonox (Gujarat Fluorochemicals). Todos los FKM contienen fluoruro de vinilideno (VDF) como monómero base, combinado con otros comonómeros para ajustar las prestaciones. Se trata de los elastómeros comerciales con mayor resistencia térmica y química, solo superados por los perfluoroelastómeros (FFKM).
Composición química
Sección titulada «Composición química»El FKM es un copolímero o terpolímero fluorado. La composición básica (Tipo 1) es un copolímero de fluoruro de vinilideno (VDF) y hexafluoropropileno (HFP) con un contenido de flúor cercano al 66 % en peso. Los terpolímeros (Tipo 2) incorporan tetrafluoroetileno (TFE), alcanzando entre 68 % y 69 % de flúor, lo que mejora la resistencia química y térmica. Los grados de baja temperatura (Tipo 3) sustituyen el HFP por perfluorometil vinil éter (PMVE), con un contenido de flúor entre 62 % y 68 %, y temperatura de servicio mínima de –50 °C. Existen además tipos especiales con propileno (Tipo 4) o etileno (Tipo 5) para resistir bases y sulfuro de hidrógeno. La tabla siguiente resume los tipos principales.
| Tipo FKM | Comonómeros principales | Contenido de flúor (% peso) | Aportación principal |
|---|---|---|---|
| Tipo 1 | VDF + HFP | ~66 | Uso general |
| Tipo 2 | VDF + HFP + TFE | 68 – 69 | Mayor resistencia química y térmica |
| Tipo 3 | VDF + TFE + PMVE | 62 – 68 | Flexibilidad a baja temperatura (–50 °C) |
| Tipo 4 | Propileno + TFE + VDF | ~67 | Resistencia a bases |
| Tipo 5 | VDF + HFP + TFE + PMVE + Etileno | Variable | Resistencia a H₂S y altas temperaturas |
Propiedades mecánicas
Sección titulada «Propiedades mecánicas»Las propiedades mecánicas indicadas corresponden a un FKM de uso general (Tipo 1) vulcanizado, ensayado a 23 °C. La resistencia a la tracción es de 9 MPa. Las piezas moldeadas presentan una dureza Shore A de 75. La elongación a la rotura alcanza el 200 % y la resistencia al desgarro es de 10 N/mm. La deformación remanente por compresión (compression set) después de 24 h a 175 °C es del 43 %.
| Propiedad | Valor SI | Valor imperial | Norma / Condiciones |
|---|---|---|---|
| Resistencia a la tracción | 9 MPa | 1305 psi | ASTM D412, 23 °C |
| Elongación a la rotura | 200 % | 200 % | ASTM D412 |
| Dureza Shore A | 75 A | 75 A | ASTM D2240 |
| Resistencia al desgarro | 10 N/mm | 57 lbf/in | ASTM D624 |
| Deformación por compresión (24 h / 175 °C) | 43 % | 43 % | ASTM D395 |
Propiedades físicas
Sección titulada «Propiedades físicas»La densidad del FKM es de 2,0 g/cm³ (2000 kg/m³ o 124,9 lb/ft³), notablemente superior a la de la mayoría de los elastómeros convencionales. El material es autoextinguible (no propaga la llama) y presenta una resistencia excelente a la radiación ultravioleta y a la intemperie. Es de color negro en la mayoría de sus formulaciones comerciales.
| Propiedad | Valor SI | Valor imperial |
|---|---|---|
| Densidad | 2,0 g/cm³ | 124,9 lb/ft³ |
| Inflamabilidad | Autoextinguible | Autoextinguible |
| Resistencia a UV / intemperie | Excelente | Excelente |
Propiedades térmicas
Sección titulada «Propiedades térmicas»El coeficiente de dilatación térmica lineal del FKM es 160 × 10⁻⁶ K⁻¹, elevado en comparación con metales pero típico de elastómeros fluorados. La conductividad térmica a 23 °C es de 0,2 W/(m·K). La temperatura mínima de trabajo en servicio continuo es de –10 °C para los tipos estándar, mientras que los grados de baja temperatura (Tipo 3) pueden descender hasta –50 °C. La temperatura máxima de servicio continuo es de 220 °C, con picos intermitentes de hasta 300 °C en ausencia de esfuerzos mecánicos severos.
| Propiedad | Valor SI | Valor imperial |
|---|---|---|
| Coeficiente de dilatación térmica | 160 × 10⁻⁶ K⁻¹ | 89 × 10⁻⁶ °F⁻¹ |
| Conductividad térmica (23 °C) | 0,2 W/(m·K) | 1,39 Btu·in/(h·ft²·°F) |
| Temperatura mínima de servicio (estándar) | –10 °C | 14 °F |
| Temperatura mínima de servicio (baja temp.) | –50 °C | –58 °F |
| Temperatura máxima continua | 220 °C | 428 °F |
| Temperatura máxima intermitente | 300 °C | 572 °F |
Propiedades eléctricas
Sección titulada «Propiedades eléctricas»El FKM no es un aislante eléctrico de altas prestaciones, ya que su constante dieléctrica a 1 kHz es de 10,5 y su factor de disipación alcanza 0,034. No obstante, ofrece una rigidez dieléctrica de 20 kV/mm y una resistividad volumétrica de 2 × 10¹³ Ω·cm (2 × 10¹¹ Ω·m). Estos valores son adecuados para aplicaciones en las que se requiere resistencia química y térmica más que aislamiento eléctrico de alta calidad.
| Propiedad | Valor SI | Valor imperial | Condiciones |
|---|---|---|---|
| Constante dieléctrica (εᵣ) | 10,5 | 10,5 | 1 kHz |
| Factor de disipación (tan δ) | 0,034 | 0,034 | 1 kHz |
| Rigidez dieléctrica | 20 kV/mm | 500 V/mil | – |
| Resistividad volumétrica | 2 × 10¹³ Ω·cm | 7,9 × 10¹² Ω·in | – |
Resistencia química
Sección titulada «Resistencia química»El FKM ofrece una resistencia química sobresaliente frente a aceites, grasas, hidrocarburos aromáticos, ácidos concentrados y diluidos, y halógenos. Sin embargo, es atacado por cetonas y algunos ésteres polares. Presenta un comportamiento de bueno a regular frente a alcoholes y álcalis, dependiendo de la formulación exacta.
| Medio químico | Resistencia |
|---|---|
| Ácidos concentrados | Buena |
| Ácidos diluidos | Buena |
| Álcalis | Buena – Regular |
| Alcoholes | Buena – Regular |
| Hidrocarburos aromáticos | Buena – Regular |
| Aceites y grasas | Buena |
| Halógenos | Buena |
| Cetonas | Pobre |
Aplicaciones
Sección titulada «Aplicaciones»Los fluoroelastómeros FKM se emplean en sectores donde se combinan altas temperaturas, contacto con fluidos agresivos y requisitos de estanqueidad duraderos. Las aplicaciones principales incluyen:
- Automoción: juntas tóricas, retenes de cigüeñal, sellos de inyectores y juntas en sistemas de combustible y escape.
- Industria aeroespacial: sellos en sistemas hidráulicos y de combustible que operan a temperaturas extremas.
- Petróleo y gas: empaquetaduras, revestimientos y componentes expuestos a petróleo crudo, gas ácido (H₂S) y fluidos de perforación.
- Procesamiento químico: juntas de brida, diafragmas de válvulas, revestimientos de tuberías y manguitos flexibles en contacto con ácidos, bases y disolventes.
- Fabricación de semiconductores: sellos en entornos de plasma y productos químicos de alta pureza.
- Equipos industriales generales: rodillos, perfiles extruidos y juntas en hornos, intercambiadores de calor y maquinaria de procesado de alimentos.
Comparativa con otros elastómeros
Sección titulada «Comparativa con otros elastómeros»Frente a otros elastómeros, el FKM destaca por su resistencia a la temperatura y a los productos químicos, aunque es más costoso y presenta una flexibilidad a baja temperatura limitada en sus versiones estándar. La tabla siguiente compara valores orientativos de FKM con caucho nitrílico (NBR), caucho hidrogenado (HNBR), silicona (VMQ) y cloropreno (CR).
| Propiedad | FKM | NBR | HNBR | Silicona (VMQ) | Cloropreno (CR) |
|---|---|---|---|---|---|
| Temperatura máx. continua (°C) | 220 | 120 | 150 | 230 | 120 |
| Temperatura mínima (°C) | –10 a –50 | –30 | –30 | –55 | –40 |
| Resistencia a aceites | Excelente | Excelente | Excelente | Regular | Buena |
| Resistencia a ácidos | Buena | Regular | Buena | Regular | Regular |
| Resistencia a intemperie | Excelente | Mala | Mala | Excelente | Buena |
| Resistencia a cetonas | Mala | Regular | Regular | Buena | Mala |
| Coste relativo | Alto | Bajo | Medio | Medio | Bajo |
Preguntas frecuentes (FAQ)
Sección titulada «Preguntas frecuentes (FAQ)»¿Cuál es la temperatura máxima de trabajo del Viton FKM?
Sección titulada «¿Cuál es la temperatura máxima de trabajo del Viton FKM?»La temperatura máxima de trabajo en servicio continuo del FKM es de 220 °C, pudiendo soportar picos de 300 °C en condiciones intermitentes sin carga mecánica.
¿Cuál es la resistencia química del Viton frente a las cetonas?
Sección titulada «¿Cuál es la resistencia química del Viton frente a las cetonas?»El FKM presenta una resistencia pobre frente a cetonas como la acetona o la metil etil cetona; estos disolventes provocan hinchamiento y degradación del material.
¿Cuál es la densidad del Viton FKM?
Sección titulada «¿Cuál es la densidad del Viton FKM?»La densidad típica del FKM es de 2,0 g/cm³ (2000 kg/m³), aproximadamente el doble que la de muchos elastómeros no fluorados.
¿Cuál es la dureza Shore A típica del FKM?
Sección titulada «¿Cuál es la dureza Shore A típica del FKM?»El valor de dureza más frecuente para compuestos de FKM de uso general es Shore A75, existiendo formulaciones desde 55 hasta 90 Shore A.
¿Cuánto vale la resistencia a la tracción del FKM?
Sección titulada «¿Cuánto vale la resistencia a la tracción del FKM?»La resistencia a la tracción de un FKM estándar es de 9 MPa, equivalentes a 1305 psi.
¿Qué tipo de FKM ofrece mejor flexibilidad a temperatura bajo cero?
Sección titulada «¿Qué tipo de FKM ofrece mejor flexibilidad a temperatura bajo cero?»Los FKM de Tipo 3, que incorporan perfluorometil vinil éter (PMVE), alcanzan una temperatura mínima de servicio de –50 °C, frente a los –10 °C de los tipos estándar.
Fuentes consultadas
Sección titulada «Fuentes consultadas»- azom.com: https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=1991
- engineeringtoolbox.com: https://www.engineeringtoolbox.com/chemical-resistance-rubbers-elastomers-d_1425.html
- steelnumber.com: https://www.steelnumber.com/en/steel_composition_eu.php?name_id=331