Los ingenieros suelen considerar la fluorosilicona cuando silicona estándar No tolera el combustible ni el aceite. La dificultad reside en separar la reputación general del polímero del comportamiento de un compuesto específico.
Las propiedades de la fluorosilicona combinan la flexibilidad a bajas temperaturas, similar a la de la silicona, con una mayor resistencia a combustibles, aceites y muchos disolventes no polares. Sus principales limitaciones son la abrasión, la fricción, la resistencia al desgarro, el sellado dinámico y la compatibilidad química fuera de los hidrocarburos.
¿Qué es el caucho de fluorosilicona?
El caucho de fluorosilicona es un elastómero de silicona modificado con grupos laterales fluorados, comúnmente grupos trifluoropropilo. Esta modificación reduce la interacción con fluidos de hidrocarburos, a la vez que conserva gran parte de la flexibilidad térmica y la resistencia a la intemperie propias del caucho de silicona.
La designación común es FVMQ, abreviatura de caucho de silicona fluorovinilmetil. ASTM D1418 identifica el polímero como FVMQ. Según ASTM D2000 y SAE J200, los compuestos de fluorosilicona generalmente se clasifican como Tipo FK.
No hay que confundir el FVMQ con el FKM. Ambos son elastómeros fluorados, pero sus cadenas poliméricas, su comportamiento a bajas temperaturas, su procesamiento y sus límites de sellado son diferentes.
¿Qué propiedades de la fluorosilicona son las más importantes?
El valor principal del FVMQ no reside en una propiedad aislada, sino en la combinación de elasticidad a bajas temperaturas y resistencia a los fluidos de hidrocarburos.
| Propiedad | Comportamiento típico | Implicaciones de diseño |
|---|---|---|
| Temperatura de servicio | Las recomendaciones generales para compuestos son aproximadamente de -60 °C a 200 °C. | Amplio rango, pero la exposición a fluidos y el movimiento del sello pueden reducir el límite utilizable. |
| Resistencia al combustible y al aceite | Mejor que la silicona VMQ estándar. | Apto para muchos combustibles derivados del petróleo, combustibles para aviones, aceites de motor y lubricantes tras realizar pruebas de compatibilidad. |
| Flexibilidad a bajas temperaturas | Fuerte en comparación con muchos elastómeros resistentes a los hidrocarburos. | Útil para sellos aeroespaciales y para exteriores expuestos a arranques en frío. |
| Conjunto de compresión | Suele ser eficaz en compuestos de sellado estático. | Debe comprobarse a la temperatura, presión y tiempo de exposición reales. |
| Resistencia a la intemperie, al ozono y a los rayos UV | Generalmente fuerte | Adecuado para juntas expuestas y sellos de conectores. |
| Resistencia a la abrasión | Pobre | Evite el contacto deslizante a menos que las pruebas respalden el diseño. |
| Fricción | Relativamente alto | Aumenta el riesgo en sellos alternativos o rotativos. |
| Resistencia al desgarro | Depende del compuesto; a menudo es inferior a los elastómeros de sellado dinámico más resistentes. | Los bordes finos, las esquinas afiladas y las superficies de instalación rugosas requieren precaución. |
| Costo | Superior a la silicona estándar | Úselo donde se requiera resistencia a los fluidos, no como una mejora predeterminada. |
Se trata de tendencias de selección, no de especificaciones de compra. El sistema de relleno, el contenido de flúor, el sistema de curado, el postcurado, la dureza y el método de ensayo pueden influir significativamente en el resultado.
¿Qué rango de temperaturas puede soportar la fluorosilicona?
Un rango de inicio práctico para muchos compuestos FVMQ es aproximadamente -60°C a 200°C. Los compuestos especializados para juntas tóricas pueden mantener su funcionalidad cerca de -73 °C en servicio estático. Los límites de temperatura para calor seco publicados también pueden alcanzar aproximadamente los 200 °C, pero no se debe aplicar automáticamente el mismo valor a una junta sumergida en combustible o aceite.
El límite cambia con:
- exposición continua versus exposición intermitente;
- Aire seco frente a inmersión en combustible, lubricante o disolvente;
- compresión estática versus movimiento repetido;
- sección transversal y compresión del sello;
- formulación del compuesto y postcurado;
- el estado del fluido después del envejecimiento térmico.
A altas temperaturas, el fluido puede oxidarse o generar subproductos ácidos. Un compuesto que supera la prueba de envejecimiento por calor seco puede perder su capacidad de sellado en un lubricante envejecido. Por este motivo, la resistencia a la temperatura y la resistencia química deben evaluarse conjuntamente, en lugar de basarse en dos columnas separadas de la ficha técnica.
¿Qué tan resistente es la fluorosilicona al combustible y al aceite?
La fluorosilicona se elige principalmente por su resistencia a la gasolina, el combustible para aviones, los aceites derivados del petróleo, los aceites de motor, los fluidos de transmisión y muchos disolventes no polares. Generalmente, se hincha menos que la silicona estándar en estos fluidos.
La palabra "resistente" aún necesita un valor numérico. El aumento de volumen, el cambio de dureza, la retención de la resistencia a la tracción, la retención de la elongación y el cambio de masa deben medirse después de un período de inmersión definido.
Datos publicados de la Guía de selección de productos de fluorosilicona de Dow mostrar cómo la formulación cambia el resultado. Bases FVMQ sólidas seleccionadas registradas aproximadamente 15–23% hinchazón de volumen en combustibles de referencia ASTM bajo las condiciones enumeradas. Ciertos compuestos mostraron aproximadamente 3,5–4% se hincha en aceite IRM 903 a 150 °C.. Estos valores corresponden a los materiales y condiciones de prueba mencionados; no son límites FVMQ universales.
Fluidos que aún requieren precaución
El FVMQ no es químicamente universal. Las guías de selección publicadas suelen advertir sobre el uso de líquidos de frenos, cetonas, hidrazina, aldehídos y aminas. Los fluidos mixtos son más difíciles de usar, ya que un pequeño paquete de aditivos puede controlar la hinchazón o la extracción incluso cuando el fluido base parece compatible.
Antes de especificar FVMQ, identifique:
- el grado exacto del fluido o combustible comercial;
- temperaturas de funcionamiento y limpieza;
- tiempo de exposición continuo;
- ciclos de presión y descompresión;
- Inflación de volumen y cambio de dureza admisibles;
- tanto si la pieza entra en contacto con fluido nuevo como con fluido envejecido térmicamente.
¿Cuáles son las propiedades mecánicas típicas del FVMQ?
Las propiedades mecánicas varían demasiado como para que una ficha técnica "típica" pueda representar el polímero. Un ejemplo útil lo proporciona la gama de productos FVMQ de Dow tras las condiciones de curado por presión y postcurado indicadas.
| Propiedad | Rango publicado en bases seleccionadas del Dow FVMQ | Método de prueba |
|---|---|---|
| Dureza | 25–81 Costa A | ASTM D2240 |
| Resistencia a la tracción | 7,5–12,1 MPa | ASTM D412, matriz C |
| Alargamiento en el punto de ruptura | 159–676% | ASTM D412, matriz C |
| Resistencia al desgarro | 12–46,4 kN/m | ASTM D624, Matriz B |
| Peso específico | 1,40–1,55 | ASTM D792 |
| Conjunto de compresión | 7–20% después de 22 h a 177 °C | ASTM D395, Método B |
Esta tabla muestra el rango compuesto, no una especificación garantizada. Un grado Shore A blando de 25 y un grado Shore A de 80 no deben compartir el mismo diseño de prensaestopas, tolerancia de desgarro ni método de ensamblaje.
Los equipos suelen centrarse en la resistencia a la tracción porque es fácil de comparar. En el caso de una junta estática, la deformación permanente por compresión, la relajación de la tensión, la hinchazón por fluido y la fuerza de sellado suelen ser más relevantes. La resistencia a la tracción se vuelve crítica durante el desmoldeo, el ensamblaje, el estiramiento sobre componentes o la extrusión a presión, pero no necesariamente durante un sellado estático constante.
¿Es la fluorosilicona adecuada para sellos dinámicos?
La fluorosilicona suele ser más adecuada para sellos estáticos, juntas, diafragmas, sellos de conectores y piezas de amortiguación que a los sellos deslizantes continuos.
La limitación se debe a la combinación de una resistencia a la abrasión relativamente baja, una fricción elevada y una resistencia al desgarro que depende del compuesto. Un sello puede superar una prueba de fugas inicial y luego desgastarse en la superficie de contacto tras repetidos ciclos. Este desgaste retardado explica por qué no se debe reutilizar un material homologado para aplicaciones estáticas en aplicaciones de movimiento alternativo o rotatorio.
Es posible un uso dinámico con un compuesto diseñado específicamente, un acabado superficial controlado, una lubricación adecuada y pruebas de validación. Debe considerarse una excepción de ingeniería, no la norma.
¿Cómo se compara la fluorosilicona con la silicona y el FKM?
| Factor de selección | Silicona VMQ | fluorosilicona FVMQ | fluoroelastómero FKM |
|---|---|---|---|
| Flexibilidad a bajas temperaturas | Excelente | Excelente a muy bueno | Generalmente más limitado; depende del grado |
| Resistencia a los combustibles y a los hidrocarburos | Limitado | Bueno para muchos combustibles y aceites. | Generalmente fuerte, pero la compatibilidad exacta con los fluidos varía. |
| Resistencia al calor seco | Fuerte | Fuerte, a menudo por debajo de límites VMQ comparables | Fuerte; depende del grado |
| Abrasión y sellado dinámico | Limitado | Limitado | A menudo resulta más adecuado, dependiendo del compuesto y del diseño. |
| Resistencia a la intemperie y al ozono | Excelente | Excelente | Excelente |
| Costo relativo del material | Más bajo | Alto | Alto |
| Uso común | Juntas generales, aislamiento, piezas para contacto con alimentos y piezas de consumo. | Sellos de combustible para servicio en frío, juntas aeroespaciales, sellos de conectores | Sellos para combustible, aceite y productos químicos donde la flexibilidad a bajas temperaturas es menos exigente. |
Elegir VMQ cuando se necesita flexibilidad en temperaturas extremas pero la exposición a hidrocarburos no es severa. Elija FVMQ cuando la pieza debe permanecer flexible en condiciones de frío mientras está en contacto con combustible o aceite. Evaluar FKM cuando una mayor resistencia química, un mejor rendimiento ante la abrasión o una capacidad de sellado dinámico son más importantes que la flexibilidad a temperaturas muy bajas.
Esta comparación es una herramienta de selección. La selección final requiere datos de pruebas a nivel de compuesto, ya que las calificaciones especializadas pueden invertir la clasificación general.
¿Qué pruebas deberían incluirse en una especificación FVMQ?
Una especificación útil de fluorosilicona relaciona cada propiedad con un método de prueba y una condición de envejecimiento.
| Requisito | Método de prueba | Qué grabar |
|---|---|---|
| Dureza | ASTM D2240 | Valor Shore A y tiempo de medición |
| Resistencia a la tracción y elongación | ASTM D412 | Valores originales y envejecidos |
| Resistencia al desgarro | ASTM D624 | Tipo de matriz y espesor de la muestra |
| Conjunto de compresión | ASTM D395 | Método, compresión, tiempo y temperatura |
| Resistencia de fluidos | ASTM D471 | Fluido exacto, temperatura, duración, aumento de volumen y cambio de propiedades |
| Peso específico | ASTM D792 | Consistencia del compuesto y referencia de inspección de recepción |
| Sellado a baja temperatura | Método aeroespacial específico o requerido para la aplicación | Fugas o recuperación a la temperatura mínima real |
| Dimensiones de la pieza terminada | Plano y plan de inspección | Tolerancia después del postcurado y acondicionamiento |
No acepte un requisito como “fluorosilicona resistente al combustible, 60 Shore A” como especificación completa del material. Deja sin definir el fluido, la temperatura, el tiempo de envejecimiento, el límite de hinchamiento, las condiciones de curado y la aceptación de la pieza terminada.
¿Cómo modifican las condiciones de procesamiento las propiedades de la fluorosilicona?
FVMQ está disponible como caucho de alta consistencia para moldeo por compresión, Moldeo por transferencia, moldeo por inyección, extrusión y calandrado. También se dispone de caucho de silicona fluorolíquida para moldeo por inyección líquida automatizado.
Cura y condiciones posteriores al tratamiento afectan la deformación permanente por compresión, el contenido volátil, las dimensiones y las propiedades mecánicas finales. En los datos de caucho sólido publicados por Dow, muchas propiedades se midieron después de un Curado por presión de 10 minutos a 171 °C, seguido de 4 horas a 200 °C.. Estas condiciones describen las muestras analizadas; no deben copiarse en una especificación de producción sin revisar el espesor de la pieza, la química de curado, la carga del horno y la tolerancia dimensional.
Los compuestos de fluorosilicona pueden contraerse de forma diferente al caucho de nitrilo o la silicona estándar. Reutilizar un molde existente puede provocar variaciones dimensionales incluso cuando la geometría nominal de la pieza no cambia. Por lo tanto, el margen de tolerancia de la herramienta debe basarse en el compuesto seleccionado y en los datos de prueba.
¿Dónde se utiliza comúnmente la fluorosilicona?
La tecnología FVMQ resulta más útil cuando se requiere un rango de temperatura y resistencia a los hidrocarburos simultáneamente.
Las piezas típicas incluyen:
- sistema de combustible aeroespacial juntas tóricas de silicona y juntas;
- sellos para conectores de líneas de combustible de automóviles;
- diafragmas y membranas expuestos al aceite o al combustible;
- Insertos para conectores eléctricos y sellos ambientales;
- revestimientos de mangueras de turbocompresor;
- elementos de sellado para petróleo, gas y productos petroquímicos;
- juntas industriales de baja temperatura;
- Juntas de fluorosilicona conductoras para protección contra interferencias electromagnéticas (EMI) en recintos expuestos al combustible.
El material resulta menos convincente para juntas dinámicas de alto desgaste, disolventes polares agresivos sin datos de compatibilidad o proyectos en los que la silicona estándar ya cumple con los requisitos de fluido.
Preguntas frecuentes sobre las propiedades de la fluorosilicona
¿Es la fluorosilicona lo mismo que el FKM?
No. El FVMQ es un elastómero de silicona fluorada. El FKM es un fluoroelastómero con estructura de carbono. El FVMQ generalmente ofrece mayor flexibilidad a bajas temperaturas, mientras que el FKM se suele elegir por su mayor resistencia química o su capacidad de sellado dinámico.
¿Es resistente al combustible de fluorosilicona?
Sí, muchos compuestos FVMQ resisten mejor la gasolina, el combustible para aviones y los aceites derivados del petróleo que la silicona estándar. Aún se requiere aprobación. ASTM D471 o bien, realizar pruebas de inmersión específicas para cada aplicación en el fluido exacto.
¿Cuál es el rango de dureza normal de la fluorosilicona?
Los grados comerciales suelen estar entre 40 y 80. Orilla A, aunque las formulaciones especializadas pueden extenderse por debajo de este rango. La dureza por sí sola no predice la deformación permanente por compresión, la resistencia al desgarro ni la hinchazón por combustible.
¿Se puede utilizar la fluorosilicona a 200 °C?
Algunos compuestos pueden funcionar cerca de los 200 °C en calor seco. El uso continuo en combustible o aceite caliente puede requerir un límite inferior, ya que el fluido y el elastómero envejecen conjuntamente.
El límite de selección
El fluorosilicona se justifica cuando se requiere tanto sellado a bajas temperaturas como resistencia a los hidrocarburos. Si solo se cumple una de estas condiciones, el VMQ, el FKM, el NBR u otro elastómero pueden cumplir el requisito a un menor costo o con un mejor comportamiento ante el desgaste.
Una decisión final sobre el material necesita el fluido exacto, temperaturas continuas y máximas, movimiento del sello, presión, objetivo de dureza, límite de deformación permanente por compresión, vida útil esperada y estándar requerido como MIL-DTL-25988 o una especificación AMS aplicable. Sin esos datos, “FVMQ” es solo una familia de polímeros, no una especificación de pieza terminada.
