PTFE-compounds forklaret: Hvad gør glasfiber, kulfiber, grafit, bronze og PEEK egentlig?

PTFE er kendt for sin ekstremt lave friktion, fremragende kemiske bestandighed og gode egenskaber over et bredt temperaturområde. Men Virgin PTFE er ikke altid det rigtige valg til en industriel komponent.

Ved at tilsætte nøje udvalgte fyldstoffer er det muligt at forbedre specifikke egenskaber såsom slidstyrke, trykstyrke, dimensionsstabilitet, termisk ydeevne, elektrisk ledningsevne og modstandsdygtighed over for koldflydning mm.

Det er her, PTFE-compounds bliver meget værdifulde.

Hos Acoplastic kombineres forskellige fyldstoffer og additiver med PTFE for at skabe materialer med egenskaber, der er tilpasset krævende industrielle anvendelser. Disse compounds bruges til komponenter som lejer, stempelringe, pakninger, tætninger, bælge, føringer og andre præcisionsbearbejdede dele.

Men hvad betyder det egentlig, når en PTFE-compound indeholder glasfiber, kulstof, grafit, bronze, rustfrit stål eller PEEK?

Lad os se på de forskellige PTFE compounds herunder.

 

Hvad er en PTFE compound?

En PTFE-compound er et materiale baseret på Virgin PTFE, som er blandet med et eller flere yderligere materialer for at opnå bestemte egenskaber.

Virgin PTFE har allerede ekstremt lav friktion og fremragende kemisk bestandighed. Materialet kan dog også have begrænsninger i anvendelser med høje mekaniske belastninger, slid, deformation eller strenge krav til dimensioner.

Fyldstoffer kan afhjælpe disse begrænsninger.

Det vigtigste er, at der ikke findes én PTFE-compound, som er bedst til alle formål. Den rigtige formulering afhænger af anvendelsen og de forhold, komponenten udsættes for. Temperatur, tryk, glidehastighed, slid, kemisk påvirkning, dimensionskrav, elektriske egenskaber og modmaterialet kan alle påvirke valget.

 

Virgin PTFE: Når det oprindelige materiale er det rigtige valg

Jomfruelig PTFE indeholder ingen forstærkende fyldstoffer og bevarer de karakteristiske egenskaber, som PTFE er kendt for.

De vigtigste fordele omfatter:

• Ekstremt lav friktion
• Enestående kemisk modstandsdygtighed
• Meget god bestandighed over for mange aggressive miljøer
• Bredt anvendelsestemperaturområde
• Non-stick-egenskaber

Virgin PTFE vælges derfor ofte, når kemisk bestandighed og lav friktion er vigtigere end mekanisk forstærkning.

Hos Acoplastic leveres Virgin PTFE som ACOFLON® 100 og anvendes blandt andet til komponenter i maskiner til medicinal- og fødevareproduktion.

Hvis en anvendelse indebærer betydelige mekaniske belastninger, slid eller krav til dimensionsstabilitet, kan en fyldt eller modificeret PTFE-compound dog være mere velegnet.

 

PTFE med glasfiber: Forbedret slidstyrke og trykstyrke

Glasfiber er et af de mest anvendte fyldstoffer i PTFE-compounds.

Tilsætning af glasfiber kan forbedre PTFE-materialets mekaniske egenskaber betydeligt, især:

• Slidstyrke
• Trykstyrke
• Modstandsdygtighed over for koldflydning
• Reduceret krybning
• Mekanisk ydeevne ved forhøjede temperaturer

Acoplastics ACOFLON® 105 indeholder 25 % glasfiber.

Denne type compound kan være særligt velegnet til komponenter, der udsættes for mekaniske belastninger og glidende kontakt. Typiske anvendelser omfatter lejer, stempelringe, pakninger og tætninger.

Glasfiberfyldt PTFE kan derfor overvejes, når Virgin PTFE ikke giver tilstrækkelig mekanisk styrke eller slidstyrke til den konkrete anvendelse.

Den præcise formulering er dog vigtig. Forskellige typer glasfiber og formuleringer kan vælges afhængigt af komponentens kemiske og mekaniske krav.

 

PTFE med kulfiber: Kombination af slidstyrke og mekanisk ydeevne 

Kulfiber kan tilsættes PTFE, når der er behov for forbedrede mekaniske egenskaber og bedre slidstyrke.

Acoplastics ACOFLON® 212 CF indeholder eksempelvis 10 % kulfiber.

Afhængigt af den konkrete formulering kan kulfiber bidrage til:

• Forbedret slidstyrke
• Gode egenskaber under trykbelastning
• Gode slidegenskaber
• God varmeledningsevne
• Forbedret mekanisk ydeevne
• God kemisk bestandighed

PTFE med kulfiber anvendes ofte til komponenter som lejer, stempelringe, pakninger og tætninger.

Det er vigtigt at skelne mellem kulfiber og andre kulstofbaserede fyldstoffer. Forskellige former for kulstof påvirker det færdige materiale på forskellige måder. Fyldstoffet bør derfor vælges ud fra de faktiske driftsforhold frem for blot at vælge en generisk kategori som "kulstoffyldt PTFE".

 

PTFE med kulstof: Lav termisk udvidelse og elektrisk ledningsevne

Kulstof anvendes også i PTFE-compounds i andre former end kulfiber.

Acoplastics ACOFLON® 215 indeholder 25 % elektrographitiseret kulstof, også kaldet E-carbon eller soft carbon.

Denne formulering giver en anden kombination af egenskaber, herunder:

• Lav varmeudvidelse
• God trykbestandighed
• God slidstyrke
• Reduceret koldflydning
• Bedre bevarelse af de mekaniske egenskaber ved forhøjede temperaturer
• Elektrisk ledningsevne

Den elektriske ledningsevne i kulstoffyldt PTFE kan være særligt nyttig, når komponenter skal have antistatiske egenskaber eller er beregnet til anvendelser med ATEX-relaterede krav.

Kulstoffyldt PTFE kan derfor være relevant i anvendelser, hvor både mekanisk ydeevne og elektriske egenskaber skal tages i betragtning.

Typiske anvendelser omfatter lejer, stempelringe, pakninger og tætninger.

 

PTFE med grafit: Selvsmørende egenskaber

Grafit er et andet vigtigt fyldstof i PTFE-compounds.

Acoplastics ACOFLON® 305 indeholder 25 % grafit.

Grafit kan bidrage med egenskaber som:

• Den flageformede struktur bidrager til selvsmørende egenskaber
• Reduceret slid
• Fremragende kemisk modstandsdygtighed
• Lav vedhæftning
• Mindre tendens til at sætte sig fast over tid

Grafitfyldt PTFE kan være særligt velegnet i våde miljøer og til selvsmørende anvendelser.

Materialet anvendes også til lejer, stempelringe, pakninger og tætninger.

Det er vigtigt at være opmærksom på, at grafit og kulstof ikke kan betragtes som indbyrdes udskiftelige, blot fordi begge materialer er kulstofbaserede. Deres struktur og opførsel i en PTFE-compound er forskellig, hvilket betyder, at de kan give forskellige egenskaber.

Det rigtige valg bør derfor baseres på de faktiske krav til anvendelsen.

 

PTFE med bronze: Til anvendelser med høj temperatur og højt tryk

Bronze tilsættes PTFE, når der er behov for forbedrede mekaniske og termiske egenskaber.

Acoplastics ACOFLON® 408 indeholder 40 % bronze.

Tilsætning af bronze giver flere vigtige egenskaber:

• Forbedrede mekaniske egenskaber ved høje temperaturer
• Øget varmeledningsevne
• Fremragende slidstyrke
• Elektrisk ledningsevne

Den øgede varmeledningsevne kan være særlig nyttig, når en komponent skal fungere ved forhøjede temperaturer og under tryk.

Bronzefyldt PTFE anvendes ofte til:

• Lejer
• Stempelringe
• Pakninger og tætninger
• Selvsmørende komponenter

Som ved alle materialevalg bør valget af bronzefyldt PTFE også tage højde for de omgivende materialer og driftsmiljøet.

 

PTFE med rustfrit stål: Til krævende abrasivt slid 

Til særligt krævende anvendelser med abrasivt slid kan PTFE også blandes med rustfrit stål.

Acoplastics ACOFLON® 510 indeholder 50 % partikler af rustfrit stål baseret på AISI 410L.

Det færdige materiale har følgende egenskaber:

• Forbedrede mekaniske egenskaber ved høje temperaturer
• Høj varmeledningsevne
• Ekstremt høj slidstyrke
• Lavt koldt flow

PTFE med rustfrit stål overvejes ofte i anvendelser, hvor der forekommer betydeligt abrasivt slid mellem modstående overflader.

Typiske anvendelser omfatter lejer, stempelringe, pakninger og tætninger.

Det høje indhold af fyldstof giver denne type compound væsentligt anderledes mekaniske egenskaber end Virgin PTFE. Det gør materialet velegnet til anvendelser, hvor mekanisk robusthed og slidstyrke er afgørende.

 

PTFE med PEEK: Kombination af lav friktion og dimensionsstabilitet

PEEK er en højtydende teknisk termoplast med fremragende mekaniske og termiske egenskaber.

Når PEEK kombineres med PTFE, kan det resulterende materiale give en nyttig balance mellem PTFE's lave friktion og de mekaniske egenskaber og dimensionsstabilitet, der forbindes med PEEK.

Acoplastics ACOFLON® 813 indeholder 20 % PEEK.

Materialet har følgende egenskaber:

• Lav friktion
• Fremragende kemisk modstandsdygtighed
• Fremragende slid- og abrasionsbestandighed
• Lavt koldt flow
• Høj dimensionsstabilitet
• God træk- og bøjestyrke
• God dimensionsstabilitet ved forhøjede temperaturer
• Gode egenskaber i smørefri (tørre) anvendelser

Denne kombination gør PTFE med PEEK relevant til krævende anvendelser, hvor Virgin PTFE muligvis ikke giver tilstrækkelig mekanisk ydeevne eller dimensionsstabilitet.

Anvendelser omfatter maskiner til medicinal- og fødevareproduktion, lejer, stempelringe, pakninger, tætninger og selvsmørende komponenter.

 

Hvilken PTFE-compound skal du vælge?

Der findes ikke ét specifikt svar.

Den bedste PTFE-compound afhænger af, hvilken funktion komponenten skal udføre.

Som startpunkt kan materialets egenskaber bruges til at indsnævre valget:

 

Krav	Overvej følgende PTFE compound
Maksimal kemikalieresistens og meget lav friktion	Jomfruelig PTFE
Forbedret slidstyrke og trykstyrke	Glasfyldt PTFE
Forbedret slidstyrke og mekaniske egenskaber	Kulfiberfyldt PTFE
Lav termisk udvidelse og elektrisk ledningsevne	Carbonfyldt PTFE
Selvsmørende egenskaber, især i våde miljøer	Grafitfyldt PTFE
Egenskaber ved høje temperaturer, trykbestandighed og varmeledning	Bronzefyldt PTFE
Meget høj slidstyrke og lav koldflydning	Rustfrit stål-fyldt PTFE
Lav friktion kombineret med dimensionsstabilitet og mekanisk styrke	PTFE med PEEK

 

En sammenligningstabel kan være et nyttigt udgangspunkt, men materialevalget bør aldrig baseres på én enkelt egenskab.

En komponent, der arbejder ved høj temperatur, kan eksempelvis også være udsat for tryk, glidende bevægelser, kemisk påvirkning og krav til dimensionstolerancer. Samspillet mellem disse faktorer kan være afgørende for, hvilken compound der er bedst egnet.

 

Valget af PTFE-compound skal tage udgangspunkt i anvendelsen

Før du vælger en PTFE-compound, er det nyttigt at fastlægge de faktiske driftsforhold.

Overvej:

Temperatur: Hvad er minimums og maximums driftstemperaturerne?

Tryk: Hvilke mekaniske belastninger og trykbelastninger vil komponenten blive udsat for?

Bevægelse: Skal komponenten glide, rotere, bevæge sig frem og tilbage eller forblive stationær?

Slid: Er komponenten udsat for kontinuerlig glidning eller abrasiv kontakt?

Kemisk miljø: Hvilke kemikalier, opløsningsmidler, gasser eller rengøringsmidler vil være til stede?

Dimensionskrav: Hvor vigtige er tolerancer og dimensionsstabilitet?

Elektriske krav: Skal komponenten være elektrisk isolerende, ledende eller antistatisk?

Modmateriale: Hvilket materiale skal PTFE-komponenten arbejde mod?

Lovgivningsmæssige krav: Skal komponenten opfylde særlige krav til fødevarer, medicinalindustrien, medicinsk udstyr eller andre regulerede anvendelser?

Disse faktorer giver et langt bedre grundlag for materialevalget end blot at vælge den mest avancerede eller dyreste compound.

 

Den rigtige PTFE-compound kan gøre en væsentlig forskel

PTFE er ikke ét materiale med ét fast sæt egenskaber.

Ved at modificere materialet og tilsætte nøje udvalgte fyldstoffer kan PTFE tilpasses en lang række industrielle anvendelser.

Fra Virgin PTFE til komponenter med høje krav til kemisk bestandighed til compounds med glasfiber, kulfiber, grafit, bronze, rustfrit stål eller PEEK til mere krævende mekaniske anvendelser kan materialet tilpasses specifikke driftskrav. Der kan også tilsættes andre fyldstoffer.

Hos Acoplastic udvikler og leverer vi PTFE-compounds til krævende industrielle anvendelser og har mere end 50 års erfaring med PTFE og andre højtydende plastmaterialer..

Hvis du er i tvivl om, hvilken PTFE-compound der passer til din anvendelse, er det bedste udgangspunkt ikke nødvendigvis materialets navnStart med driftsforholdene, komponentens udformning og de krævede egenskaber. På den baggrund kan den rette compound identificeres og om nødvendigt tilpasses yderligere.

 

Hvis du har spørgsmål eller ønsker yderligere information, er du meget velkommen til at kontakte os..