PTFE-kompounder förklarade: Vad gör glasfiber, kolfiber, grafit, brons och PEEK egentligen?

PTFE är känt för sin extremt låga friktion, utmärkta kemiska beständighet och goda prestanda över ett brett temperaturområde. Men Virgin PTFE är inte alltid det rätta valet för en industriell komponent.

Genom att tillsätta noggrant utvalda fyllmedel går det att förbättra specifika egenskaper, såsom slitstyrka, tryckhållfasthet, dimensionsstabilitet, termiska egenskaper, elektrisk ledningsförmåga och motståndskraft mot kallflytning.

Det är här PTFE-kompounder blir särskilt värdefulla.

På Acoplastic kombineras olika fyllmedel och tillsatser med PTFE för att skapa material med egenskaper som är anpassade för krävande industriella tillämpningar. Dessa kompounder används till komponenter som lager, kolvringar, packningar, tätningar, bälgar, styrningar och andra precisionsbearbetade delar.

Men vad innebär det egentligen när en PTFE-kompound innehåller glasfiber, kol, grafit, brons, rostfritt stål eller PEEK?

Låt oss ta en titt på de olika PTFE-blandningarna nedan.

 

Vad är en PTFE kompound?

En PTFE-kompound är ett material baserat på Virgin PTFE som har blandats med ett eller flera ytterligare material för att uppnå specifika egenskaper.

Virgin PTFE har redan extremt låg friktion och utmärkt kemisk beständighet. Materialet kan dock ha begränsningar i tillämpningar med höga mekaniska belastningar, slitage, deformation eller stränga dimensionskrav.

Fyllmedel kan bidra till att minska dessa begränsningar.

Det viktigaste att förstå är att det inte finns en enda PTFE-kompound som är bäst för alla tillämpningar. Rätt formulering beror på användningsområdet och de förhållanden som komponenten utsätts för. Temperatur, tryck, glidhastighet, slitage, kemisk påverkan, dimensionskrav, elektriska egenskaper och motmaterialet kan alla påverka valet.

 

Virgin PTFE: När originalmaterialet är rätt val

Jungfrulig PTFE innehåller inga förstärkande fyllmedel och behåller de karakteristiska egenskaper som PTFE är känt för.

De främsta fördelarna omfattar:

• Extremt låg friktion
• Exceptionell kemisk beständighet
• Mycket god beständighet mot många aggressiva miljöer
• Brett arbetstemperaturområde
• Non-stick-egenskaper

Virgin PTFE väljs därför ofta när kemisk beständighet och låg friktion är viktigare än mekanisk förstärkning.

På Acoplastic levereras Virgin PTFE som ACOFLON® 100 och används bland annat till komponenter i maskiner för läkemedels- och livsmedelsproduktion.

Om en tillämpning däremot innebär betydande mekaniska belastningar, slitage eller krav på dimensionsstabilitet kan en fylld eller modifierad PTFE-kompound vara mer lämplig.

 

PTFE med glasfiber: Förbättrad slitstyrka och tryckhållfasthet

Glasfiber är ett av de vanligaste fyllmedlen i PTFE-kompounder.

Tillsats av glasfiber kan förbättra PTFE-materialets mekaniska egenskaper avsevärt, särskilt:

• Slitstyrka
• Tryckhållfasthet
• Motståndskraft mot kallflytning
• Minskad krypning
• Mekaniska egenskaper vid förhöjda temperaturer

Acoplastics ACOFLON® 105 innehåller 25 % glasfiber.

Denna typ av kompound kan vara särskilt lämplig för komponenter som utsätts för mekaniska belastningar och glidande kontakt. Typiska användningsområden är lager, kolvringar, packningar och tätningar.

Glasfiberfylld PTFE kan därför vara ett alternativ när Virgin PTFE inte ger tillräcklig mekanisk styrka eller slitstyrka för den aktuella tillämpningen.

Den exakta formuleringen är dock viktig. Olika typer av glasfiber och olika formuleringar kan väljas beroende på komponentens kemiska och mekaniska krav.

 

PTFE med kolfiber: Kombination av slitstyrka och mekaniska egenskaper 

Kolfiber kan tillsättas PTFE när förbättrade mekaniska egenskaper och bättre slitstyrka behövs.

Acoplastics ACOFLON® 212 CF innehåller exempelvis 10 % kolfiber.

Beroende på den specifika formuleringen kan kolfiber bidra till:

• Förbättrad slitstyrka
• Goda egenskaper under tryckbelastning
• Goda slitegenskaper
• God värmeledningsförmåga
• Förbättrade mekaniska egenskaper
• God kemisk beständighet

Kolfiberfylld PTFE övervägs ofta för tillämpningar som lager, kolvringar, packningar och tätningar.

Det är viktigt att skilja mellan kolfiber och andra kolbaserade fyllmedel. Olika former av kol påverkar det färdiga materialet på olika sätt. Därför bör fyllmedlet väljas utifrån de faktiska driftförhållandena i stället för att enbart utgå från den generella materialbeteckningen ”kolfiberfylld PTFE”.

 

PTFE med kol: Låg termisk expansion och elektrisk ledningsförmåga

Kol används även i PTFE-kompounder i andra former än kolfiber.

Acoplastics ACOFLON® 215 innehåller 25 % elektrographitiserat kol, även kallat E-carbon eller soft carbon.

Denna formulering ger en annan kombination av egenskaper, bland annat:

• Låg värmeutvidgning
• God tryckbeständighet
• God slitstyrka
• Minskad kallflytning
• Bättre bibehållande av mekaniska egenskaper vid förhöjda temperaturer
• Elektrisk ledningsförmåga

Den elektriska ledningsförmågan hos kolfylld PTFE kan vara särskilt användbar när komponenter behöver antistatiska egenskaper eller är avsedda för tillämpningar med ATEX-relaterade krav.

Kolfylld PTFE kan därför vara relevant i tillämpningar där både mekaniska prestanda och elektriska egenskaper behöver beaktas.

Typiska användningsområden omfattar lager, kolvringar, packningar och tätningar.

 

PTFE med grafit: Självsmörjande egenskaper

Grafit är ytterligare ett viktigt fyllmedel i PTFE-kompounder.

Acoplastics ACOFLON® 305 innehåller 25 % grafit.

Grafit kan bidra med egenskaper som:

• Den flakformade strukturen bidrar till självsmörjande egenskaper
• Minskad förslitning
• Utmärkt kemisk resistens
• Låg vidhäftning
• Minskad tendens att fastna över tid

Grafitfylld PTFE kan vara särskilt lämplig i fuktiga miljöer och för självsmörjande tillämpningar.

Materialet används även till lager, kolvringar, packningar och tätningar.

Det är viktigt att komma ihåg att grafit och kol inte är utbytbara enbart för att båda är kolbaserade material. Deras struktur och beteende i en PTFE-kompound skiljer sig åt, vilket innebär att de kan ge olika prestandaegenskaper.

Rätt val bör därför baseras på de faktiska kraven i tillämpningen.

 

PTFE med brons: För tillämpningar med höga temperaturer och högt tryck

Brons tillsätts PTFE när förbättrade mekaniska och termiska egenskaper behövs.

Acoplastics ACOFLON® 408 innehåller 40 % brons.

Tillsatsen av brons ger flera viktiga egenskaper:

• Förbättrade mekaniska egenskaper vid höga temperaturer
• Ökad värmeledningsförmåga
• Utmärkt slitstyrka
• Elektrisk ledningsförmåga

Den ökade värmeledningsförmågan kan vara särskilt användbar när en komponent behöver fungera vid förhöjda temperaturer och under tryck.

Bronsfylld PTFE används ofta till:

• Lager
• Kolvringar
• Packningar och tätningar
• Självsmörjande komponenter

Precis som vid alla materialval bör man även vid val av bronsfylld PTFE ta hänsyn till de omgivande materialen och driftsmiljön.

 

PTFE med rostfritt stål: För krävande abrasivt slitage 

För särskilt krävande tillämpningar med abrasivt slitage kan PTFE även blandas med rostfritt stål.

Acoplastics ACOFLON® 510 innehåller 50 % partiklar av rostfritt stål baserade på AISI 410L.

Det resulterande materialet har följande egenskaper:

• Förbättrade mekaniska egenskaper vid höga temperaturer
• Hög värmeledningsförmåga
• Extremt hög slitstyrka
• Låg cold flow

PTFE fylld med rostfritt stål övervägs ofta när det förekommer betydande abrasivt slitage mellan motstående ytor.

Typiska användningsområden omfattar lager, kolvringar, packningar och tätningar.

Den höga andelen fyllmedel ger denna typ av kompound väsentligt annorlunda mekaniska egenskaper jämfört med Virgin PTFE. Det gör materialet lämpligt för tillämpningar där mekanisk robusthet och slitstyrka är särskilt viktiga.

 

PTFE med PEEK: Kombination av låg friktion och dimensionsstabilitet

PEEK är en högpresterande teknisk termoplast med utmärkta mekaniska och termiska egenskaper.

När PEEK kombineras med PTFE kan den resulterande kompounden erbjuda en användbar balans mellan PTFEs låga friktion och de mekaniska egenskaperna samt dimensionsstabiliteten hos PEEK.

Acoplastics ACOFLON® 813 innehåller 20 % PEEK.

Materialet erbjuder:

• Låg friktion
• Utmärkt kemisk resistens
• Utmärkt slit- och nötningsbeständighet
• Låg cold flow
• Hög dimensionsstabilitet
• God drag- och böjhållfasthet
• God dimensionsstabilitet vid förhöjda temperaturer
• Goda egenskaper vid smörjfri drift (torrkörning)

Denna kombination gör PTFE med PEEK relevant för krävande tillämpningar där Virgin PTFE kanske inte ger tillräckliga mekaniska egenskaper eller tillräcklig dimensionsstabilitet.

Användningsområden omfattar maskiner för läkemedels- och livsmedelsproduktion, lager, kolvringar, packningar, tätningar och självsmörjande komponenter.

 

Vilken PTFE-kompound ska du välja?

Det finns inget universellt svar.

Den bästa PTFE-kompounden beror på vad komponenten ska göra.

Som utgångspunkt kan materialets egenskaper hjälpa till att begränsa urvalet.

 

Krav	PTFE-blandning att överväga
Maximal kemikaliebeständighet och mycket låg friktion	Jungfrulig PTFE
Förbättrad slitstyrka och tryckhållfasthet	Glasfiberfylld PTFE
Förbättrad slitstyrka och mekaniska egenskaper	Kolfiberfylld PTFE
Låg termisk expansion och elektrisk ledningsförmåga	Kolpulverfylld PTFE
Självsmörjande egenskaper, särskilt i våta miljöer	Grafitfylld PTFE
Egenskaper vid höga temperaturer, trycktålighet och värmeledningsförmåga	Bronsfylld PTFE
Mycket hög slitstyrka och låg kallflytning	Rostfritt stålfylld PTFE
Låg friktion i kombination med dimensionsstabilitet och mekanisk hållfasthet	PTFE med PEEK

 

En jämförelsetabell kan vara en användbar utgångspunkt, men materialvalet bör aldrig baseras på en enda egenskap.

En komponent som arbetar vid hög temperatur kan exempelvis även utsättas för tryck, glidande rörelser, kemisk påverkan och krav på dimensionstoleranser. Samspelet mellan dessa faktorer kan avgöra vilken kompound som är lämplig.

 

Valet av PTFE-kompound bör utgå från tillämpningen

Innan du väljer en PTFE-kompound är det bra att definiera de faktiska driftförhållandena.

Tänk på följande:

Temperatur: Vilka är de lägsta och högsta driftstemperaturerna?

Tryck: Vilka mekaniska belastningar och tryckbelastningar kommer komponenten att utsättas för?

Rörelse: Ska komponenten glida, rotera, röra sig fram och tillbaka eller vara stationär?

Slitage: Utsätts komponenten för kontinuerlig glidning eller abrasiv kontakt?

Kemisk miljö: Vilka kemikalier, lösningsmedel, gaser eller rengöringsmedel kommer att förekomma?

Dimensionskrav: Hur viktiga är toleranser och dimensionsstabilitet?

Elektriska krav: Behöver komponenten vara elektriskt isolerande, ledande eller antistatisk?

Motmaterial: Vilket material kommer PTFE-komponenten att arbeta mot?

Regulatoriska krav: Behöver komponenten uppfylla särskilda krav för livsmedel, läkemedel, medicintekniska produkter eller andra reglerade tillämpningar?

Dessa faktorer ger ett betydligt bättre underlag för materialvalet än att helt enkelt välja den mest avancerade eller dyraste kompounden.

 

Rätt PTFE-kompound kan göra en betydande skillnad

PTFE är inte ett enda material med en fast uppsättning egenskaper.

Genom modifiering och tillsats av noggrant utvalda fyllmedel kan PTFE anpassas till en mängd olika industriella tillämpningar.

Från Virgin PTFE för komponenter med höga krav på kemisk beständighet till kompounder fyllda med glasfiber, kolfiber, grafit, brons, rostfritt stål eller PEEK för mer krävande mekaniska tillämpningar kan materialet anpassas efter specifika driftkrav. Även andra fyllmedel kan tillsättas.

På Acoplastic utvecklar och levererar vi PTFE-kompounder för krävande industriella tillämpningar och har mer än 50 års erfarenhet av PTFE och andra högpresterande plastmaterial..

Om du är osäker på vilken PTFE-kompound som passar din tillämpning är den bästa utgångspunkten inte nödvändigtvis materialets namnBörja med driftförhållandena, komponentens utformning och de egenskaper som krävs. Därefter kan rätt kompound identifieras och vid behov anpassas ytterligare.

 

Om du har frågor eller vill ha mer information är du varmt välkommen att kontakta oss..