Hur bränsledata ska läsas: referensbränslen och testtid Bränslematrisen är gummiteknikens mest kvantifierade beständighetsområde, eftersom fordons- och flygindustrin kräver mätta svällningstal för godkännande och ASTM D471 standardiserar testvätskorna. ASTM D471:s referensbränslen är: Fuel A = 100 % isooktan, Fuel B = 70 % isooktan / 30 % toluen, Fuel C = 50/50 isooktan/toluen, Fuel D = 60/40 isooktan/toluen, Fuel E = 100 % toluen. Fuel B representerar genomsnittlig aromathalt i bensin och Fuel C representerar högaromatisk premiumbensin och europeiska referensbränslen. Fuel C ger högre svällning än Fuel B och D eftersom toluenandelen är störst.

Standardtestet i ASTM D471 körs vid nedsänkning i 70 timmar vid angiven temperatur, med mätning av volymändring, hårdhetsändring och drag-/töjningsegenskaper. Chemours kör dock sina egna Viton-jämförelser vid 168 timmar och 23 °C för Fuel C och metanol, och vid 7 dygn / 23 °C för de produktspecifika metanoltalen: längre än standardens minimitid, vilket måste vägas in vid jämförelse mellan datablad. Ett grundmönster går igen: högre fluorhalt (FKM) eller högre akrylnitrilhalt (NBR) ger lägre svällning i rena kolväten, men de polära syresatta komponenterna (metanol, etanol, MTBE) inverterar delvis detta och är den egentliga differentieraren mellan elastomertyper i moderna drivmedel.

FKM-typer i kolvätebränsle (Fuel C) I rent kolvätebränsle ligger standard-FKM-typerna nära varandra. Standard-FKM av typ A, B och F sväller endast 2 till 4 % i volym i ASTM Fuel C efter 168 timmar vid 23 °C (Viton A = 4 %, B = 3 %, F = 2 %). Den A-baserade lågtemperaturtypen GLT-S når 5 % i samma test, så hela FKM-matrisen inklusive specialtyper spänner 2 till 5 %, medan de rena standardtyperna A/B/F håller sig inom 2 till 4 %. Den fluorbaserade lågtemptypen GFLT-S sväller 2 % och peroxidtypen ETP-S 4 % i Fuel C. Skillnaden mellan FKM-typerna i rent kolväte är alltså liten och sällan materialstyrande: det är i de syresatta bränslena bilden spricker isär.

Peroxidbotning i stället för bisfenol-/diaminbotning ger enligt Chemours förbättrad resistens mot aggressiva motorsmörjoljor, ånga, mineral- och organiska syror samt aggressiv biodiesel. Skillnaden i ren kolvätevätskeresistens mellan peroxid- och bisfenolbotade sammansättningar med samma fluorhalt är däremot i regel liten.

FKM-typer i syresatta bränslen: metanol som differentierare Metanol är det test som visar varför "FKM" inte är en enda beständighetsnivå. Standard-FKM av typ A sväller 90 % i volym i ren metanol (M100) efter 168 timmar vid 23 °C, medan typ F, GF och GFLT sväller endast 5 % i samma test: en faktor 18 mellan sämsta och bästa FKM-typ. Viton B ligger däremellan på 40 % volymsvällning i M100, och den peroxidbaserade ETP-S-typen på 5 %. Den A-baserade lågtemptypen GLT-S ärver A:s svaghet och sväller 90 % i metanol, trots sin i övrigt goda lågtemperaturprofil.

De produktspecifika metanoltalen (7 dygn / 23 °C, Chemours tabell 6) förfinar bilden per handelstyp. FKM A-typer (A-201C och släkt, GAL-typer) sväller 75 till 105 % i metanol. FKM F-typer sväller 3 till 10 % i metanol (F-605C = 5-10 %, GF-200S/600S = 3-5 %) och GFLT-typerna 5 till 10 %. Den peroxidbaserade ETP-600S sväller 10 till 15 % i metanol. FKM B-familjen är inte homogen: de precompoundade B-typerna (B-435C/601C/651C, B-202, B-600) sväller 35 till 45 % i metanol, medan de peroxidbotade GBL-200S/600S når 40 till 50 %, så hela B-familjens metanolintervall är 35 till 50 %, inte 35 till 45 %.

Konsekvensen för materialval är kategorisk. Standard-FKM typ A är INTE REKOMMENDERAD för syresatta fordonsbränslen som innehåller metanol, etanol eller MTBE, medan typ B klassas Very Good (2) och typerna F, GF, GFLT och ETP klassas Excellent (1) för samma bränslekategori (Chemours tabell 4). Metanol och MTBE anges genomgående som de mest aggressiva bränslekomponenterna för fluorelastomerer, mer aggressiva än etanol vid samma koncentration, eftersom de lågmolekylära syresatta molekylerna diffunderar in i polymernätverket lättare än kolvätekedjor. För E85 rekommenderas därför genomgående en högfluor- eller GF-typ av FKM, medan standard-NBR anges som olämpligt för etanol- och metanolhaltiga bränslen. Detta är kvalitativ branschkonsensus som stöds strukturellt av Chemours oxygenat-tabell, men det saknas publicerade volymprocent för E85 specifikt: rekommendationen är alltså inte kvantitativt belagd för just den bränslekvaliteten.

NBR per ACN-halt i bensin och referensbränsle NBR:s bränslebeständighet skalar direkt med akrylnitrilhalten (ACN): mer ACN ger lägre svällning i kolväte men sämre köldflex. Hög-ACN-NBR (≥35 vikt-% ACN) sväller 10 till 25 % i volym i ASTM Fuel B efter 70 timmar vid 23 °C. Medel-ACN-NBR (25-35 %) uppges svälla 25 till 45 % och låg-ACN-NBR 40 till 70 % i Fuel B. Båda intervallen är osäkra och bör behandlas som riktvärden. I ASTM Oil No. 3 är mönstret analogt: hög-ACN 5-15 %, medel-ACN 10-30 %, låg-ACN 40-60 %, och även dessa tal är overifierade mot primärdatablad. Riktningen, att svällningen sjunker monotont med stigande ACN-halt, är väletablerad branschkunskap (Zeon, Arlanxeo), men de exakta procenttalen för medel- och låg-ACN är alltså osäkra.

Standard-NBR med ospecificerad ACN-halt klarar alifatiska bränslen men uppvisar signifikant volymsvällning så snart aromathalten i bränslet överstiger cirka 20 %, vilket ungefär motsvarar Fuel B-nivå. Därför räcker NBR inte för Fuel C-tjänst, där FKM krävs. Detta är konsistent med det allmänna mineraloljemönstret på annat håll i kunskapsbasen, där NBR är standardvalet i alifatisk mineralolja upp till cirka +100 °C men begränsas av aromatinnehåll och oxidativ åldring.

NBR i etanolblandbränslen: E10 och E85 Uppgifter om NBR i verklig E10 och E85, till skillnad från i ASTM-referensbränslen, är ofullständiga.

Huvudkällan är Weltschev, M. (2019), "Compatibility of Sealing Materials with Biofuels and Biodiesel Heating Oil Blends at Different Temperatures", Int J Earth Environ Sci 4:165, en peer reviewad, öppet tillgänglig studie från BAM (Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung, Berlin). Tio tätningsmaterial (CR, CSM, EPDM, FKM, FVMQ, IIR, NBR, PA, PUR, VMQ) nedsänktes i E10 och E85 vid 20, 40 och 70 °C enligt ISO 1817.

En första och avgörande begränsning gäller hela avsnittet: studien anger inte NBR-provets ACN-halt, utan skriver enbart "NBR (acrylonitrile-butadiene rubber)".

Metodavsnittet skiljer på två provuppsättningar: fem dragprovkroppar per material exponerades i 84 dygn, medan tre cirkulära provkroppar för Shore-hårdhet exponerades i 42 dygn. Hårdhetstalen nedan ska därför läsas med förbehållet att exponeringstiden är 42 dygn enligt metodavsnittet respektive 84 dygn enligt figurtexten.

För E85 anger studien NBR:s viktförändring till 6 % vid 20 °C och 12 % vid 70 °C (båda som ändpunkter i ett intervall som även omfattar övriga material); vid 40 °C ligger NBR någonstans inom 4-9 %. En viktig läsvarning: viktökning och viktminskning (svällning respektive urlakning av mjukgörare) anges som ett gemensamt magnitudintervall, så tecknet på NBR:s 6 % och 12 % framgår inte. Eftersom etanol kan extrahera mjukgörare ur NBR är en viktminskning fullt tänkbar. Storleken på talen är belagd, men huruvida det rör sig om svällning eller mjukgörarextraktion är inte belagt och ska inte påstås.

E10-meningen ger bara intervallets ändpunkter (2 % till 83 % vid 20 °C, 7 % till 88 % vid 40 °C, 2 % till 103 % vid 70 °C), och NBR är aldrig ändpunkt. Figur 2 räddar inte talet: den är ett fotografi av provbitar före och efter exponering, inte ett viktdiagram. NBR:s E10-svällning kan ligga var som helst mellan 2 och 83 %. Det är en konstaterad lucka snarare än ett värde.

Det enda stöd som återstår är Kass, M. m.fl. (2012), Sealing Technology 12:7-12, som rapporterar att NBR-provkroppar var mindre lösliga i bensinblandningar med hög etanolhalt som E85, och att högre svällning observerades för blandningar med 10-17 % etanol. Kass betingelser är dessutom 20 timmar vid 60 °C, vilket inte är jämförbart med Weltschevs 84/42 dygn vid 20/40/70 °C. Riktningen (måttlig etanolhalt värre än hög) är kvalitativt etablerad branschkunskap, men är i detta sammanhang inte kvantitativt belagd.

Det mest användbara resultatet ur Weltschevs data är kanske att vikt inte är detsamma som beständighet. I E10 föll Shore A-hårdheten med 3 % (CR) till 36 % (IIR) vid 20 °C, med 12 % (PUR) till 59 % (IIR) vid 40 °C och med 23 % (VMQ) till 100 % (NBR, CR, CSM, IIR) vid 70 °C. NBR hörde alltså till dem som förlorade hela sin Shore A-hårdhet i E10 vid 70 °C (tillsammans med CR, CSM och IIR), ett i praktiken förstört prov, medan VMQ vid samma villkor bara tappade 23 %. IIR visar samma sak från andra hållet: lägst viktökning av alla material i E10 vid 70 °C (2 %), men 59 % förlorad Shore-hårdhet redan vid 40 °C (med samma förbehåll ovan om 42/84 dygns exponeringstid). Ett material kan alltså vara nästan viktstabilt och ändå mekaniskt utslaget. Den som väljer tätning enbart utifrån volymsvällningstabeller kan därför välja fel, och det är just så de flesta publicerade bränslematriser, inklusive avsnitten ovan i detta dokument, är uppställda.

Vad gäller den tidigare noterade avsaknaden av publicerade volymprocent för NBR i E85: Weltschev ger nu publicerade viktförändringstal (6 % / 12 %), men för en ospecificerad NBR-kvalitet, med oklart tecken och uttryckt i vikt-, inte volymprocent. Volymprocent per ACN-halt i E85 saknas alltjämt.

Ren etanol per ACN-halt: närmaste kvantitativa granne

Shin-Etsus silikonkatalog anger NBR:s volymändring i ren etanol efter 168 timmars nedsänkning vid 50 °C för tre ACN-nivåer: vid 28 % ACN 20 % volymändring, vid 33 % ACN 20 % volymändring, och vid 38 % ACN 18 % volymändring.

Gradienten är svagt fallande och nästan platt (20 till 20 till 18 %), dramatiskt mycket svagare än ACN-gradienten i kolvätebränsle som beskrivs ovan. Det är kemiskt väntat: ACN-grupperna är polära och etanol är polärt, så en höjd ACN-halt förbättrar löslighetsparameter-matchningen mot kolväten men knappt mot ett polärt lösningsmedel. Den praktiska konsekvensen är kontraintuitiv: att höja ACN-halten, som är standardsvaret mot bensinsvällning, köper nästan ingenting i ren etanol. Detta gäller dock ren etanol (100 %), inte E10 eller E85, där kolvätefasen finns kvar och ACN-halten åter blir verksam. Talen ska därför inte överföras till blandbränsle.

Diesel och biodiesel B7 till B100 I biodiesel styrs valet av de omättade bindningarnas oxidationskänslighet. FKM uppges svälla under 5 % i volym i ren biodiesel B100 vid rumstemperatur och under 8 % vid 80 °C, vilket gör FKM till förstahandsval för B20 och uppåt vid förhöjd temperatur och för ren B100-drift. Standard-NBR uppges svälla 15 till 30 % i volym i B100, och hög-ACN-NBR (över 42 % ACN) minskar men eliminerar inte svällningen. Dessa procenttal spårar till en enda bloggkälla och är inte belagda mot tillverkardatablad eller peer-review; de ska läsas som riktning, inte som dimensioneringsgrund.

HNBR hanterar B5 till B20 vid måttlig temperatur, eftersom hydrogeneringen tar bort de C=C-dubbelbindningar som är den primära oxidationsangreppspunkten i biodiesel. FKM är dock det pålitliga valet för B20 och uppåt vid förhöjd temperatur, och för B100. En peer reviewad studie på matoljebaserad biodiesel (Molecules/MDPI, PMC7905940) rapporterar kvalitativt att NBR och silikon (VMQ) ökar mest i massa vid låga biodieselinblandningar (under 20 %) men mindre vid B100, att FKM ökar svagt och monotont med biodieselhalten, och att EPDM minskar något under 20 % men sväller kraftigt vid B100, med toppsvällning oftast vid 50 °C. De exakta procenttalen i studiens tabeller är inte kontrollerade och redovisas därför inte här; detta är en kvarstående lucka.

ECO, AU och FVMQ: övriga bränsleelastomerer Epiklorhydringummi (ECO, till exempel Zeon Hydrin) är ett bränsleslangmaterial vars resistens styrs av epiklorhydrinhalten. När epiklorhydrinhalten i sampolymeren höjs från 50 % till 100 % sjunker bensinsvällningen från 18 % till 8 % efter 168 timmar vid 23 °C. ECO-sampolymerer med 60 till 65 mol-% epiklorhydrinhalt uppnår volymsvällning under 12 % (8-12 %) i ASTM Fuel C och används i bränsleslangar. Dessa tal är inte belagda mot Zeon:s eget datablad.

Polyesterbaserat polyuretangummi (AU) tål ren alifatisk bensin väl, med under 5 % volymsvällning vid rumstemperatur, men aromatiska kolväten (bensen, toluen, xylen) ger kraftig svällning eftersom de tränger in i polymernätverket lättare än alifater. Det gör AU olämpligt för högaromatiska bränslen på Fuel C-nivå, trots god beständighet mot ren bensin.

Fluorsilikon (FVMQ) ger väsentligt bättre resistens mot kolväten, aromatiska mineraloljor och bränslen än vanlig silikon (VMQ), tack vare fluorerade sidokedjor som stöter bort kolväten. FVMQ har dock lägre draghållfasthet och nötningsbeständighet än FKM och väljs där viktbesparing och lågtemperaturflexibilitet väger tyngre än mekanisk hållfasthet.

Permeation och SHED: regulatoriskt drivet materialval Bränslepermeabilitet från kompletta fordonssystem mäts enligt SHED-metoden (Sealed Housing for Evaporative Determination), som är EPA/CARB:s regulatoriska metod för avdunstningsemissioner och mäter hela systemet, inte enbart materialprovbitar. Denna regulatoriska drivkraft, inte bara svälltalen, är skälet till att lågpermeabla FKM-typer blivit standard i moderna in-tank-komponenter trots högre materialkostnad än NBR. Chemours anger specifikt att bränsleslangbeklädnad av FKM typ B-202 har lägre metanolpermeabilitet än A-typerna. SHED-metodens definition står dock inte i Chemours-guiden: den är allmän branschkunskap och stöder här bara jämförelsen med B-202.

Flygbränsle (Jet A / JP-4) Flygbränsletätningar av FKM specificeras vanligen enligt SAE-specifikationen AMS-R-83485 (efterföljare till MIL-R-83485), med svällningstestning mot Jet A- och JP-4-referensförhållanden.