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2007 feiert DuPont Performance Elastomers den 50. Geburtstag seiner Viton® Fluorkautschuke - den ersten überhaupt auf dem Markt - und damit die Geburtsstunde der Fluorkautschukindustrie. Die Entwicklung von Viton® A im Jahr 1957 bis hin zur neuesten Generation von Spezial-Fluorkautschuken - Viton® mit Advanced Polymer Architecture (APA)-Techologie - ist gleichbedeutend mit 50 Jahre kontinuierlicher Innovationen.
Der 50. Geburtstag von Viton® ist Thema einer Reihe von Veröffentlichungen in der Fachpresse sowie einer eigenen Internetseite (www.viton50.com). Auf dieser Seite bekommen Sie Informationen zu Meilensteinen in der 50-jährigen Geschichte des weltweit am häufigsten eingesetzten Fluorkautschuks. Lesen Sie mehr über die faszinierende Entwicklung von Viton® von seiner Erfindung bis heute.
Als die US-amerikanischen Wissenschaftler J.S. Rugg und A.C. Stevenson auf der Tagung der Washington Rubber Group am 10. Mai 1957 der Kautschukindustrie die Ergebnisse ihrer Arbeit präsentierten, bedeutete dies gleichzeitig einen Durchbruch bei den Synthesekautschuken, der die Kautschukwelt für immer verändern sollte.
Das Papier mit dem Titel "Viton® A - Ein neuer fluorhaltiger Kautschuk" beschrieb Vinylidenfluorid-Hexafluorpropylen-Fluorkautschuk (VF2/HFP) und markierte den Startschuss für die globale Fluorkautschukindustrie. 2007, fünfzig Jahre später, beläuft sich das weltweite Umsatzvolumen mit Fluorkautschukprodukten auf geschätzte 20 Mio Tonnen.
Laut der Zeitschrift ,Rubber Age', die die Arbeit im Oktober desselben Jahres veröffentlichte, hatte das neue Polymer das Potenzial, die inhärenten Schwächen von Naturkautschuk - unzureichende Beständigkeit gegenüber Öl, Hitze, Sauerstoff, Ozon und UV-Strahlung - zu überwinden und vielfältige Entwicklungsmöglichkeiten zu eröffnen, die mit dem Naturprodukt unerreichbar waren.
Im Jahr 2007 feiern wir den fünfzigsten Jahrestag dieses Ereignisses sowie die Kommerzialisierung von Viton®, dem weltweit ersten Fluorkautschuk (FKM). Die Geschichte begann allerdings bereits im Jahr 1954, als Dr. Dean R. Rexford vom DuPont Organics Chemicals Department in Wilmington, Delaware/USA, mit einem neuen Kautschuk experimentierte, der sich durch eine höhere Temperatur- und Chemikalienbeständigkeit auszeichnete. Es gab hier nur ein Problem: Das Polymerisieren der verwendeten Ausgangsstoffe war aus Sicherheitsgründen verboten. Also machte sich Dr. Rexford daran, dieses ,Monster' zu zähmen. Hier ein Ausschnitt aus seiner Patentschrift:
"Es ist bekannt, dass Teflon® Polytetrafluorethylen (PTFE) über eine hohe Stabilität und herausragende Chemikalienbeständigkeit verfügt. PTFE ist jedoch kein Elastomer, da ihm dessen typische Eigenschaften fehlen. Ziel dieser Erfindung ist daher die Entwicklung eines neuen und verbesserten Kautschuks mit einer herausragenden thermischen Stabilität von über 200 °C und ausgezeichneter Chemikalienbeständigkeit, der sich auf herkömmlichen Maschinen verarbeiten und einfach und wirtschaftlich herstellen lässt."
Durch kontrollierte Reaktion von Hexafluorpropen, Vinylidenfluorid und Polymerisationsinitiatoren entstand ein elastisches 60/40 HFP/VF2-Copolymer. Seine elastomeren Eigenschaften veranlassten das Unternehmen, die Erfindung am 27. April 1954 zum US-Patent # 504,351 anzumelden.
Aus Aufzeichnungen geht hervor, dass 100 g dieser damals RCD-2077 genannten Substanz am 10. April 1956 zu Testzwecken an das Wright Air Development Center auf der Wright-Patterson Air Force Base, Ohio/USA, gingen. Zudem leisteten weitere Kunden und Institute Pionierarbeit und testeten den Einsatz in Luft- und Raumfahrt- und Automobilanwendungen. Im Dezember 1956 entschied man sich unter fünf verschiedenen Vorschlägen für Viton® als Markenname. Im August 1957 begann die Serienproduktion von Viton® A mit Mooney-Viskositäten von 30 bis 60!
Verglichen mit den anderen zu dieser Zeit verfügbaren Kautschuken stellte Viton® einen großen Fortschritt in Bezug auf Hochtemperaturbeständigkeit, geringem Druckverformungsrest und Beständigkeit gegenüber einer Vielzahl aggressiver Flüssigkeiten dar. Vor allem seine Beständigkeit gegenüber in der Luft- und Raumfahrt verwendeten Treibstoffen und Ölen machte es zum Material der Wahl in dieser Industrie.
Den nächsten Meilenstein in der Entwicklung der Fluorkautschuke war die Markteinführung von Viton® E-60C im Jahr 1970, dem ersten kommerziell verfügbaren Precompound mit Bisphenol-AF als Vernetzungsmittel. Er zeichnete sich durch hervorragende Verarbeitungseigenschaften aus, vereinte eine hervorragende Sicherheit gegen Vorvernetzung (Scorch-Sicherheit) mit einer schnellen Vernetzung und erreichte bessere Werte beim Druckverformungsrest. Einen weiteren Fortschritt gab es Mitte der 70er Jahre mit der Erfindung des peroxidisch vernetzbaren Monomers durch DuPont und dem Einsatz von Perfluormethylvinylether. Das unter dem Namen Viton® GLS kommerzialisierte Produkt ließ sich erstmals auch bei Temperaturen von unter -30 °C einsetzen, ohne Abstriche bei der Hochtemperatur- und Medienbeständigkeit. Verbessertes Tieftemperaturverhalten war wichtig für die Automobil- und Ölindustrie und ein entscheidendes Kriterium für Luft- und Raumfahrt.
Im Laufe der 80er und 90er Jahre erzielten die Hersteller von Fluorkautschuken weitere Fortschritte. Möglich wurde dies durch die Vielseitigkeit dieser Synthesekautschuke, die, anders als die unpolaren und ungesättigten Naturkautschuke, eine hoch polare Struktur bei gleichzeitig gesättigten Kohlenstoffketten aufweisen. In dieser Zeit gab es mit dem ersten Terpolymer-Fluorelastomer mit 70 % Fluoranteil große Fortschritte bei der Medienbeständigkeit für den Einsatz in der chemischen Industrie. Darüber hinaus entwickelte DuPont das Verarbeitungshilfsmittel Viton® FreeFlow für die Kunststoffindustrie, das u.a. die Transparenz und Verarbeitbarkeit von Folien verbessert.
Als die US Food and Drug Administration (FDA) 1996 für sechs bisphenolisch vernetzte Viton® Standardtypen, die Zulassing gemäss der Norm FDA 26 CFR 177.2600 für den vermehrten Einsatz im Kontakt mit Lebensmitteln erteilte, begann auch die Lebensmittelindustrie sich für Fluorkautschukdichtungen zu interessieren. Dies eröffnete neue und vielversprechende Marktchancen für Fluorkautschuke.
Fluorkautschuk-Spezialitäten wurden für Hochleistungsanwendungen in rauen Umgebungen entwickelt, haben allerdings gegenüber Standardprodukten einige Nachteile bei der Verarbeitung. Hersteller von Fluorkautschuken arbeiten daher schon lange daran, die guten Verarbeitungseigenschaften der Standardtypen mit der Leistungsfähigkeit der Spezialitäten zu vereinen.
Ein technischer Durchbruch - das Ergebnis einer von DuPont Dow Elastomers, heute DuPont Performance Elastomers (DPE), getätigten Investition von 60 Mio. USD - machte dies im Jahr 2001 möglich. Die neuen Compounds mit verbesserter Polymerarchitektur (APA = Advanced Polymer Architecture) bedeuteten einen wichtigen Fortschritt für die Leistungsfähigkeit der Fluorkautschuke. Viton® mit APA ist das Ergebnis einer neu entwickelten Polymerstruktur und einer neuen Vernetzungstechnologie. Das Ergebnis war verbesserte Fließfähigkeit, Vernetzung und Entformbarkeit ähnlich der von Standardtypen, gepaart mit den Eigenschaften der High-end-Spezialitäten. 2002 wurden die ersten Produkte mit verbesserter Polymerarchitektur unter den Bezeichnungen Viton® GF-S, GBL-S, GLT-S, GBLT-S und GFLT-S kommerzialisiert. Seitdem hat DPE sein Portfolio an APA-Typen kontinuierlich erweitert und neue Produkte auf den Markt gebracht.
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