FFKM vs FKM : guide sur les joints chimiques, la température et les coûts

Les FKM et les FFKM sont tous deux des élastomères fluorés hautes performances utilisés dans des applications de fermeture exigeantes. Cependant, ils ne sont pas interchangeables dans tous les environnements de fonctionnement.

Les joints FKM offrent un équilibre efficace entre résistance à la température, compatibilité chimique, performances mécaniques et coût. Ils sont largement utilisés dans l'automobile, l'aérospatiale, le pétrole et le gaz, l'hydraulique et l'équipement industriel général.

Les joints de type FFKM sont conçus pour des conditions d’utilisation plus extrêmes. Ils sont généralement sélectionnés lorsque les équipements sont exposés à des mélanges chimiques agressifs, à des températures élevées lors des processus, à la vapeur, au vide, au plasma ou dans des environnements sensibles à la contamination.

La principale différence est simple :

Le FKM est généralement la solution la plus économique pour des conditions exigeantes mais contrôlées, tandis que le FFKM est préféré lorsque l’attaque chimique, la chaleur extrême ou l’endommagement de la membrane pourraient entraîner des temps d’arrêt inacceptables ou des pertes de production.

Ce guide compare les joints FFKM et FKM en termes de résistance chimique, de capacité à supporter des températures élevées, de performances mécaniques, de durée de vie et de coût total.

FFKM vs FKM d'un coup d'œil

Propriété	Joints FKM	Joints FFKM
Famille de matériaux	Fluoroélastomère	Perfluorélastomère
Résistance chimique	Excellent contre de nombreux huiles, carburants et produits chimiques	Une résistance plus large aux produits chimiques agressifs et aux techniques mixtes
Résistance à la chaleur typique	Souvent utilisable à des températures supérieures à 200 °C, avec des limites dépendantes de la composition	Les températures de fonctionnement des grades sélectionnés peuvent atteindre 300 °C ou plus.
Performance à basse température	Les grades standard sont limités ; des grades spéciaux sont disponibles	Souvent limité à moins qu'on n'utilise un composé à basse température.
Résistance à la vapeur et à l'amine	Exige une sélection minutieuse des composés	Les qualités appropriées offrent une meilleure résistance
Performance mécanique	Souvent robuste dans les applications industrielles générales	Cela dépend fortement du composé et des conditions de fonctionnement.
Coût initial	Modéré	Substantially plus élevé
Le meilleur usage	Huiles, carburants, hydrocarbures et exposition chimique contrôlée	Chimiques extrêmes, chaleur intense et processus critiques
Industries typiques	Automobile, aérospatiale, hydraulique et industrie générale	Semiconducteurs, traitement chimique, systèmes pharmaceutiques et vannes à vide

Ces valeurs sont des comparaisons générales plutôt que des limites matérielles universelles. Les performances des FKM et des FFKM dépendent du type de polymère, du système de durcissement, des additifs, de la dureté et de la composition complète du composé.

Qu'est-ce que le FKM ?

FKM est la désignation de l’ASTM pour une famille d’fluoroélastomères à base de fluorocarbures. Il est parfois appelé fluororubber.

“ Viton® ” est une marque bien connue pour certains fluoroélastomères, mais il ne faut pas l’utiliser comme nom générique pour tous les composés FKM.

Les matériaux FKM sont disponibles dans plusieurs types de polymères. Des formulations différentes sont utilisées pour améliorer leurs propriétés telles que :

• Résistance au carburant
• Résistance au solvant
• Flexibilité à basse température
• Set de compression
• Résistance aux acides
• Résistance aux fluides automobiles agressifs

Applications courantes du FKM

Les joints FKM sont fréquemment utilisés dans les domaines suivants :

• Systèmes de carburant automobiles
• Moteurs et transmissions
• Pièces aéronautiques
• Pompes et vannes
• Systèmes hydrauliques
• Equipement pétrolier et gazier
• Machines de traitement chimique
• Compresseurs industriels

Le FKM est souvent choisi car il offre une meilleure résistance à la chaleur, au carburant et à l’huile que les élastomères conventionnels tels que le NBR, tout en restant considérablement plus économique que le FFFKM.

Qu’est-ce que FFKM ?

FFKM est la désignation de l’ASTM pour les matériaux en perfluorélastomère.

La structure polymérique du FFKM est plus complètement fluorée que celle du FKM classique. Cette structure confère au FFKM une résistance chimique exceptionnelle tout en conservant le comportement d’étanchéité élastique requis d’un élastomère.

Le FFKM est souvent décrit comme combinant l’élasticité d’étanchéité d’un élastomère FFKM avec des propriétés chimiques et thermiques plus proches de celles associées au PTFE. Trelleborg propose par exemple des grades spécifiques de FFKM pour des applications à haute température jusqu’à 325 °C, bien que cette limite maximale ne s’applique pas à toutes les formulations de FFKM.

Applications courantes des FFKM

Les joints FFKM sont utilisés dans des équipements critiques tels que :

Le FFKM est généralement utilisé lorsque les élastomères conventionnels ne résistent pas suffisamment longtemps ou lorsque l’échec d’un joint pourrait contaminer un processus, endommager un équipement ou interrompre la production.

Résistance chimique : FFKM vs FKM

La compatibilité chimique est généralement la différence la plus importante entre le FKM et le FFKM.

Résistance chimique FKM

Le FKM offre généralement une excellente résistance à :

• Huiles pétrolières
• Huiles minérales
• De nombreux lubrifiants synthétiques
• Gazoline et essence
• Hydrocarbures aromatiques
• Ozone et dégradation
• De nombreux acides
• De nombreux produits chimiques industriels

Cependant, les composés FKM standard peuvent présenter de mauvaises performances en contact avec :

• Cétones
• Esters
• Éthers
• Amines
• Liquides alcalins forts
• Certains solvants polaires
• Fluides hydrauliques à base d'éthers de phosphate
• Eau chaude et vapeur

Des formulations spéciales en FKM peuvent améliorer les performances dans certains de ces environnements, mais on ne devrait pas automatiquement présumer que les FKM polyvalents sont compatibles.

La résistance chimique du FKM varie également en fonction du type de polymère et de la teneur en fluor. Les FKM à plus de fluor fournissent souvent une meilleure résistance aux carburants et aux solvants, tandis que les grades à basse température peuvent comporter des compromis dans d’autres domaines.

Résistance chimique des FFKM

Le FFKM offre généralement une résistance plus large aux :

• Les acides forts
• Des bases solides
• Amines
• Cétones
• Esters
• Solvants organiques
• Produits chimiques agressifs pour le nettoyage
• Gazés process réactifs
• Flux chimiques mixtes
• Fluides de processus à haute température

Cette grande compatibilité est l'une des raisons pour lesquelles les FFKM sont utilisés dans les usines chimiques et dans les équipements de semi-conducteurs où le joint peut être exposé à plusieurs produits chimiques ou agents de nettoyage différents.

Cependant, FFKM ne signifie pas que chaque catégorie de produits résiste universellement à toutes les substances chimiques..

Certains composés FFKM sont optimisés pour :

• Service à haute température à sec
• Eau de vapeur et eau chaude
• Amines et fluides alcalins
• Résistance au plasma
• Production de particules faibles
• Résistance à la décompression du gaz rapide
• Conformité alimentaire ou pharmaceutique

Choisir uniquement le nom “ FFKM ” peut donc conduire à un joint inapproprié ou inutilement coûteux.

Pourquoi les changements de température affectent-ils la compatibilité chimique ?

Un produit chimique qui fonctionne bien à température ambiante peut se dégrader beaucoup plus rapidement lorsque le même produit chimique est chauffé.

Des températures plus élevées peuvent accélérer le processus :

• Taux de réaction chimique
• Inflammation
• Hauteur de la plaque de cuisson
• Amalgami
• Perte de résistance à la traction
• Set de compression
• Extrusion de la membrane de scellage

DuPont note que les plages de températures mesurées dans l’air sec peuvent diminuer lorsque l’élastomère est exposé à des produits chimiques. Il est donc nécessaire d’évaluer la température réelle du processus et l’exposition aux produits chimiques ensemble, plutôt que séparément.

Dans les cas critiques, des essais d’immersion dans les milieux de processus réels peuvent être nécessaires. La concentration chimique, la contamination, le temps d’exposition et la température doivent tous être pris en compte dans les conditions d’essai.

Résistance à la température : FKM vs FFKM

Le FFKM présente généralement une capacité de résistance à la température maximale plus élevée que le FKM, mais il ne convient pas d’appliquer une limite de température unique à ces deux familles de matériaux.

Intervalle de température de FKM

De nombreux joints FKM peuvent fonctionner en continu à des températures supérieures à 200 °C. Certaines formulations spéciales peuvent supporter des températures plus élevées, tandis que les grades FKM à basse température sont conçus pour conserver leur flexibilité en dessous de la plage de températures d’utilisation des joints FKM standards.

La plage générale généralement évoquée pour FKM est d'environ :

• Bas de gamme : environ −20 °C pour de nombreux composés standard
• Intervalle continu supérieur : environ 200°C à 230°C
• Capacité spécialisée : composé dépendant, potentiellement plus ou moins élevé

Ces chiffres ne devraient être utilisés qu'à des fins de dépistage initial.

Le seuil réel dépend de :

• Type de polymère FKM
• Système de guérison
• Dureté
• Moyens chimiques
• Durée d'exposition
• Service statique ou dynamique
• Changement de température
• Pressions

Intervalle de température de la FFKM

Les grades FFKM sont disponibles pour une large gamme d’applications nécessitant des températures extrêmes.

Un éventail général de tests de dépistage peut inclure :

• Bas de gamme : environ −25°C pour certains grades
• Classes de températures élevées courantes : environ 250°C à 300°C
• Classes spécialisées : jusqu'à environ 325 °C

Trelleborg propose certains produits FFKM adaptés à des températures allant jusqu’à 325 °C, tandis que Parker commercialise des grades FFKM spécifiques à haute température avec des limites autour de 320 °C. Ces caractéristiques sont spécifiques à chaque produit et ne doivent pas être interprétées comme une évaluation générale de tous les joints en FFKM.

Température continue vs température maximale

Les acheteurs doivent faire la distinction entre :

• Température de fonctionnement normale
• Température maximale continue
• Température maximale à court terme
• Température de démarrage et de fermeture
• Température de nettoyage ou de stérilisation
• Température minimale de stockage
• Température minimale de fonctionnement

Un matériau qui résiste à une forte hausse de température peut ne pas garantir une étanchéité fiable à cette température constante.

Le fait de faire varier régulièrement la température peut également être plus nocif que le fonctionnement stable, car l'expansion et la contraction altèrent la pression de serrage des joints, la pression de contact et les contraintes internes de la soupape.

Performance à basse température

Le FFKM n'est pas automatiquement meilleur que le FKM à basse température.

Les deux matériaux peuvent devenir moins flexibles à mesure que la température diminue. Si le joint perd de sa souplesse, il risque de ne pas suivre les mouvements, les variations de surface ou les changements de pression, ce qui peut entraîner des fuites.

Des grades spéciaux de FKM à basse température offrent une flexibilité nettement supérieure à celle du FKM à usage général. Des composés spécialisés de FKM à basse température sont également disponibles, mais ils peuvent présenter des caractéristiques chimiques ou à haute température différentes.

Pour les applications à basse température, demandez des données telles que :

• Valeur TR10
• Temps de transition vitreuse
• Retracement à basse température
• Résultats du test de fuite
• Température minimale de service sous pression

Un seul écart de température publié ne suffit peut-être pas à prédire les performances réelles de l’étanchéité.

Performance mécanique et conception de l’étanchéité

Le FFKM présente une résistance chimique supérieure, mais ses propriétés mécaniques ne sont pas automatiquement supérieures.

Selon le composé, le FKM peut offrir des avantages dans les domaines suivants :

• Résistance à la traction
• Résistance aux déchirures
• Résistance à l'abrasion
• Usure dynamique
• Facilité d'installation
• Options de dureté économiques

Les performances des FFKM sont également fortement influencées par :

• Dureté du scellement
• Section transversale
• Dimensions du Groove
• Compression
• Libération de l’extrusion
• Traitement de surface
• Pressions
• Changement de pression
• Expansion thermique

Le FFKM peut présenter un comportement différent en matière d’expansion thermique par rapport au FKM classique. DuPont note que le coefficient d’expansion thermique de certaines pièces en perfluorélastomère peut être supérieur à celui d’un fluoroélastomère ayant une dureté similaire. La soupape doit offrir suffisamment d’espace pour l’expansion thermique et toute éventuelle dilatation chimique attendue. :contentReference[oaicite:5]{index=5}

Cela signifie que le joint FFKM ne doit pas toujours être installé en remplacement direct de matériau sans examiner la conception de la soupape.

Applications à haute pression

Dans le cas des systèmes à gaz sous haute pression, les joints en FKM et FFKM peuvent être vulnérables à une décompression rapide du gaz.

Le gaz peut se diffuser dans l’élastomère pendant que le système est sous pression. Si la pression est libérée trop rapidement, le gaz capturé s’étend et peut provoquer :

• Fissures internes
• Brillant
• Diviser
• Dégâts de surface
• Échappement explosif de la pression

Les applications utilisant du CO₂ à haute pression, de l'hydrogène, du gaz naturel ou d'autres gaz peuvent nécessiter un composé spécifiquement testé pour sa résistance à la décompression rapide des gaz.

FFKM vs FKM coût

Les joints FFKM ont un prix d’achat initial nettement plus élevé que les joints FKM.

La différence de prix est due à des facteurs tels que :

• Plus élevé le coût du polymère brut
• Compositions spécialisées
• Processus de moulage plus exigeants
• Durcissement prolongé et post-durcissement
• Volume de production inférieur
• Contrôle strict de la contamination
• Des exigences de qualité plus complexes
• Testage spécifique à une application

Cependant, le sceau ayant le prix d'achat le plus bas n'a pas toujours les coûts d'exploitation les plus faibles.

Lorsque FKM est plus économique

Le FKM est généralement la meilleure option économique lorsque :

• Les fluides de processus sont parfaitement compatibles avec la qualité de FKM sélectionnée.
• Les températures de fonctionnement restent dans les limites de la plage de performances du produit.
• Le remplacement des joints est simple et peu coûteux
• Les temps d'arrêt ont un impact financier limité
• L'application ne nécessite pas une pureté ultra-élevée.
• Le système n'est pas exposé à des mélanges chimiques agressifs

Dans ces conditions, choisir le FFKM peut entraîner des coûts supplémentaires sans apporter une amélioration significative de la durée de vie du produit.

Quand le FFKM peut réduire les coûts totaux

Les FFKM peuvent offrir un meilleur coût total de possession lorsque :

• Les joints FKM se détériorent fréquemment
• Les temps d'arrêt de l'équipement coûtent cher
• Le remplacement du joint nécessite une démontage majeur
• La contamination des produits doit être évitée
• Les médias chimiques changent au cours du processus
• Un nettoyage à haute température est effectué
• Le procédé implique de la vapeur, des amines ou des solvants agressifs.
• Le dysfonctionnement des joints peut endommager du matériel coûteux
• L'accès à la maintenance est difficile
• Des intervalles de maintenance préventive plus longs sont nécessaires

La comparaison correcte n'est donc pas simplement :

Prix du joint FKM vs prix du joint FFKM

Un calcul plus utile est le suivant :

Prix d'achat du joint + travail d'installation + temps d'arrêt de production + perte de matière première + risque lié aux équipements + fréquence des remplacements

Un joint FFKM à un prix plus élevé peut être moins coûteux au cours de sa durée de vie si il augmente significativement les intervalles de maintenance ou empêche un arrêt inopiné.

Quand devriez-vous choisir le FKM ?

FKM est généralement le point de départ préféré lorsque la demande concerne :

• Huiles pétrolières
• Les carburants
• Lubrifiants à base de hydrocarbures
• Fluides automobiles
• Exposition modérée à des produits chimiques
• Températures dans la plage de température sélectionnée FKM
• Sûretisation générale industrielle statique ou dynamique
• Volume de production souple en fonction des coûts

Le FKM est disponible dans une large gamme de tailles standard de joints toriques, ainsi que dans différentes options de dureté et sous différentes formulations spécifiques.

Avant de l’utiliser, assurez-vous de sa compatibilité avec tous les fluides de nettoyage, y compris les agents de nettoyage et les contaminants temporaires.

Quand devrions-nous choisir les FFKM ?

FFKM doit être envisagé lorsque la demande concerne :

• Produits chimiques agressifs ou mixtes
• Haute température continue
• Stérilisation par vapeur
• Cycles de nettoyage CIP ou SIP
• Les acides ou bases forts
• Amines, cétones ou solvants réactifs
• Gaz pour les procédés de fabrication des semi-conducteurs
• Exposition au plasma
• Haute pression de vide
• Exigences strictes en matière de propreté
• Durée d'arrêt extrêmement coûteuse
• Échec répété des joints FKM

Le FFKM est particulièrement utile lorsque les conditions de traitement dépassent les capacités chimiques ou thermiques du FKM standard et que le coût d'une panne est beaucoup plus élevé que le coût de la pièce de fermeture.

Liste de contrôle de sélection FKM ou FFKM

Avant de demander un devis, fournissez le fabricant du sceau des informations suivantes.

1. Liste complète des médias

Inclure :

• Fluide de processus principal
• Concentration chimique
• Agents de nettoyage
• Lubrifiants
• Gazés
• Contaminants
• Liquides de nettoyage

2. Conditions de température

Fournir :

• Température minimale de fonctionnement
• Température de fonctionnement normale
• Température maximale continue
• Température maximale à court terme
• Température de nettoyage ou de stérilisation

3. Conditions de pression

Inclure :

• Pression normale
• Pression maximale
• Niveau de vide
• Changement de pression
• Taux de décompression

4. Type de mouvement du joint

Indiquez si l'application est :

• Statique
• Reciprocité
• Rotary
• Oscillatoire

Pour les joints dynamiques, fournissez également des conditions de vitesse, de course et de lubrification.

5. Dimensions des joints et conception de la gorge

Envoyer:

• Tailles des boules de glace
• Dimensions du Groove
• Libération de l’extrusion
• Traitement de surface
• Dessin ou échantillon
• Exigences de tolérance

6. Exigences réglementaires et de pureté

Indiquer toutes les exigences relatives à :

• FDA
• USP Classe VI
• Contat de l'alimentation de l'UE
• Pureté des semi-conducteurs
• Extraitables
• Contenu en ions métalliques
• Production de particules
• Traceabilité de l'ensemble des lots

7. Espoirs quant à la durée de vie

Expliquez :

• Durée de vie actuelle du joint
• Intervalle de maintenance souhaité
• Symptômes d’échec
• Coût de l’arrêt de production
• Matériau de scellage précédent

Ces informations permettent au fournisseur de recommander un composé spécifique plutôt que de se contenter d’un nom générique de matériau.

Écarts courants dans le choix des matières

Supposons que tous les FKM soient identiques

Les composés FKM polyvalents, à haut fluorage, à basse température et spécialisés peuvent présenter des performances très différentes.

Supposant que tous les FFKM soient universellement compatibles

Le FFKM offre une grande résistance chimique, mais le système de durcissement et la formulation restent importants.

Choisir uniquement en fonction de la température maximale

L’exposition chimique, la pression et la durée peuvent réduire la plage de températures utilisables.

Choisir uniquement des FFKM parce qu’ils sont plus chers

Un prix plus élevé pour le matériau ne garantit pas une meilleure performance en matière d'abrasion, de mouvement dynamique ou de fonctionnement à basse température.

Ignorer les produits de nettoyage

Un joint peut être compatible avec le fluide de production, mais ne résistera pas à une manipulation de nettoyage ou de stérilisation.

Utilisation du FFKM comme remplacement direct

L’expansion thermique, la dureté et la gonflabilité chimique peuvent nécessiter un contrôle glandulaire.

Conclusion

Les joints FKM et FFKM offrent tous deux une étanchéité de haute performance, mais ils sont destinés à des niveaux d’utilisation différents.

Choisissez FKM Lorsque vous en avez besoin :

• Excellent résistance à l'huile et au carburant
• Performance fiable à haute température
• Bonnes propriétés mécaniques
• Un matériau d'étanchéité industriel économique

Choisissez FFKM Lorsque vous en avez besoin :

• Compatibilité chimique plus étendue
• Capacité extrême à des températures élevées
• Résistance aux milieux de processus agressifs ou mixtes
• Durée de vie plus longue pour les équipements critiques
• Réduction du risque de contamination et de temps d'arrêt non planifié

Le meilleur matériau ne peut être sélectionné uniquement en fonction de la température. La concentration chimique, la pression, le mouvement, les conditions de nettoyage, la conception de l’étanchéité et les coûts de maintenance doivent également être pris en considération.

Pour les applications critiques, la décision finale doit se fonder sur une fiche technique spécifique du composé, une évaluation de la compatibilité chimique et, si nécessaire, des essais dans des conditions de fonctionnement réelles.

Questions fréquemment posées

Est-ce que FFKM est le même que FKM ?

Non. Le FKM est une famille d’élastomères fluoroélastiques, tandis que le FFKM est une famille d’élastomères perfluoroélastiques plus entièrement fluorés. Le FFKM offre généralement une résistance chimique plus large et à températures plus élevées.

Le Viton est-il identique au FFKM ?

Non. Viton® est une marque associée principalement aux fluoroélastomères FKM. Le FFKM est une catégorie de matériaux différente.

Le FFKM est-il résistant à toutes les substances chimiques ?

Aucun matériau n’est automatiquement adapté à toutes les conditions chimiques et opérationnelles. Les grades FFKM offrent une résistance générale, mais la formulation spécifique, la température, la concentration et le temps d’exposition doivent être vérifiés.

Le FFKM peut-il remplacer directement un O-ring en FKM ?

Parfois, mais pas toujours. Même si une même taille standard est disponible, des différences de dureté, d’expansion thermique et de gonflement chimique peuvent affecter le fonctionnement des glandes.

Qu’est-ce qui est meilleur pour le vaporisateur, le FKM ou le FFKM ?

Certains composés FKM spécialisés résistent au vapeur, mais les FKM à usage général peuvent se dégrader dans l’eau chaude ou le vapeur. Des grades de FKM spécifiques résistants au vapeur sont souvent préférés pour des conditions de stérilisation et de traitement sévères.

Pourquoi les joints FFKM sont-ils plus coûteux ?

Le FFKM utilise des polymères plus coûteux et nécessite des processus de compounding, de moulage, de durcissement et de contrôle de qualité spécialisés. Les volumes de production sont également généralement inférieurs à ceux du FFKM standard.

Le FFKM vaut-il toujours le supplément de coût ?

Non. Si un composé FKM adapté offre la durée de vie requise, FKM est généralement plus économique. L’FFKM devient attrayant lorsque les coûts d’échec fréquent des joints, de temps d’arrêt, de contamination ou de maintenance pèsent plus lourdement que le prix d’achat plus élevé.

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