Förklaring til PTFE-blandningar: Vilken funktion har glasfiber, kol, grafit, brons och PEEK?

PTFE är välkänt för sin extremt låga friktion, utmärkta kemiska beständighet och goda prestanda inom ett brett temperaturområde. Men virgin PTFE är inte alltid det bästa valet för en industriell komponent.

Genom att tillsätta noggrant utvalda fyllmedel kan specifika materialegenskaper förbättras, exempelvis slitstyrka, tryckhållfasthet, dimensionsstabilitet, termiska egenskaper, elektrisk ledningsförmåga och motståndskraft mot kallflytning.

Det är här PTFE-blandningar blir särskilt värdefulla.

Hos Acoplastic kombineras PTFE med olika fyllmedel och tillsatser för att skapa material med egenskaper anpassade för krävande industriella applikationer. Dessa blandningar används bland annat till komponenter som lager, kolvringar, packningar, tätningar, bälgar, styrningar och andra precisionsbearbetade komponenter.

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

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

 

Vad är en PTFE-blandning?

En PTFE-blandning är ett material baserat på virgin PTFE som har blandats med ett eller flera andra material för att uppnå specifika prestandaegenskaper.

Virgin PTFE har redan extremt låg friktion och utmärkt kemisk beständighet. Materialet kan dock ha vissa begränsningar i applikationer med höga mekaniska belastningar, slitage, deformation eller specifika krav på dimensionsstabilitet.

Genom att tillsätta fyllmedel kan dessa begränsningar minskas och materialets egenskaper anpassas till applikationen.

Det är viktigt att komma ihåg att det inte finns en enda PTFE-bladning som är "bäst" för alla applikationer. Rätt materialsammansättning beror på applikationen och de förhållanden som komponenten kommer att utsättas för. Temperatur, tryck, glidhastighet, slitage, kemisk exponering, dimensionskrav, elektriska egenskaper och motgående material kan alla påverka valet.

 

Virgin PTFE: När originalmaterialet är rätt val

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

De främsta fördelarna är:

• Extremt låg friktion
• Utmärkt kemisk beständighet
• Mycket god motståndskraft i många aggressiva miljöer
• Brett driftstemperaturområde
• Non-stick-egenskaper

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

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

När en applikation däremot innebär betydande mekanisk belastning, slitage eller höga krav på dimensionsstabilitet kan en fylld eller modifierad PTFE-blandning vara ett bättre alternativ.

 

PTFE med glasfiber: förbättrad slitstyrka och tryckhållfasthet

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

Genom att tillsätta glasfiber kan PTFE-materialets mekaniska egenskaper förbättras avsevärt, särskilt när det gäller:

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

Acoplastics ACOFLON® 105 innehåller 25 % glasfiber.

Denna typ av blandning kan vara särskilt lämplig för komponenter som utsätts för mekanisk belastning och glidande kontakt. Typiska applikationer är lager, kolvringar, packningar och tätningar.

Glasfiberfylld PTFE kan därför vara ett lämpligt alternativ när virgin PTFE inte ger tillräcklig mekanisk hållfasthet eller slitstyrka för den aktuella applikationen.

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

 

PTFE med kolfiber: En kombination av slitstyrka och mekanisk prestanda 

Kolfiber kan tillsättas till PTFE när förbättrade mekaniska egenskaper och ökad slitstyrka krävs.

Acoplastics ACOFLON® 212 CF innehåller exempelvis 10 % kolfiber.

Beroende på den specifika materialsammansättningen kan kolfiber bidra till:

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

Kolfiberfylld PTFE används ofta som ett alternativ för applikationer som lager, kolvringar, packningar och tätningar.

Det är viktigt att skilja mellan kolfiber och andra kolbaserade fyllmedel. Olika former av kol påverkar den färdiga PTFE-blandningens egenskaper på olika sätt. Fyllmedlet bör därför väljas utifrån de faktiska driftförhållandena och applikationens krav, snarare än att generellt välja "kolfylld PTFE" som materialkategori.

 

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 % elektrografiterat kol, även kallat E-kol eller mjukt kol.

Denna materialsammansättning ger en kombination av egenskaper som bland annat omfattar:

• Låg termisk expansion
• God motståndskraft mot tryckbelastning
• God slitstyrka
• Minskad kallflytning
• Bättre bibehållna 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 applikationer med ATEX-relaterade krav.

Kolfylld PTFE kan därför vara relevant för applikationer där både mekanisk prestanda och elektriska egenskaper behöver beaktas.

Typiska applikationer är lager, kolvringar, packningar och tätningar.

 

PTFE med grafit: Självsmörjande egenskaper

Grafit är ett annat viktigt fyllmedel som används i PTFE-blandning.

Acoplastics ACOFLON® 305 innehåller 25 % grafit.

Grafit kan bidra med egenskaper som:

• Den flakiga strukturen bidrar till materialets självsmörjande egenskaper
• Minskat slitage
• Utmärkt kemisk beständighet
• Låg vidhäftning
• Minskad tendens att fastna över tid

Grafitfylld PTFE kan vara särskilt lämplig i våta miljöer och i applikationer där självsmörjande egenskaper är viktiga.

Materialet används även till exempelvis 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-blandning skiljer sig åt, vilket innebär att de kan ge materialet olika prestandaegenskaper.

Rätt materialval bör därför baseras på applikationens faktiska krav.

 

PTFE med brons: för applikationer med höga temperaturer och höga tryck

Brons tillsätts till PTFE när förbättrade mekaniska och termiska egenskaper krävs.

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 värdefull i applikationer där komponenten utsätts för förhöjda temperaturer och höga tryck.

Bronsfylld PTFE används ofta till:

• Lager
• Kolvringar
• Packningar och tätningar
• Självsmörjande komponenter

Vid val av bronsfylld PTFE bör, precis som vid andra materialval, även omgivande material och de faktiska driftförhållandena beaktas.

 

PTFE med rostfritt stål: För krävande mekaniskt slitage 

För särskilt krävande applikationer med mekaniskt slitage kan PTFE även kombineras med rostfritt stål.

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

Detta material ger egenskaper som:

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

PTFE fylld med rostfritt stål kan vara särskilt lämplig i applikationer där ett betydande mekaniskt slitage uppstår mellan motgående ytor.

Typiska applikationer är lager, kolvringar, packningar och tätningar.

Den höga halten fyllmedel ger denna typ av PTFE-blandning väsentligt annorlunda mekaniska egenskaper jämfört med virgin PTFE. Materialet är därför särskilt lämpat för applikationer där mekanisk robusthet och hög slitstyrka är prioriterade.

 

PTFE med PEEK: Låg friktion kombinerad med hög dimensionsstabilitet

PEEK är en högpresterande termoplastisk konstruktionsplast med utmärkta mekaniska och termiska egenskaper.

När PEEK kombineras med PTFE kan den resulterande blandningen ge en fördelaktig balans mellan PTFE-materialets låga friktion och den mekaniska stabilitet och dimensionsstabilitet som PEEK bidrar med.

Acoplastics ACOFLON® 813 innehåller 20 % PEEK.

Materialet erbjuder:

• Låg friktion
• Utmärkt kemisk beständighet
• Utmärkt slitstyrka och motståndskraft mot mekaniskt slitage
• Låg kallflytning
• Hög dimensionsstabilitet
• God drag- och böjhållfasthet
• God dimensionsstabilitet vid förhöjda temperaturer
• Mycket goda egenskaper i osmorda torra applikationer

Denna kombination gör PTFE med PEEK särskilt relevant för krävande applikationer där virgin PTFE inte ger tillräcklig mekanisk stabilitet eller dimensionsstabilitet.

Typiska applikationer omfattar komponenter i maskiner och utrustning för läkemedels- och livsmedelsproduktion samt lager, kolvringar, packningar, tätningar och självsmörjande komponenter.

 

Så vilken PTFE-blandning ska du välja?

Det finns inget universellt svar.

Vilken PTFE-blandning som är bäst beror på vilka krav som ställs på komponenten och dess funktion.

Som utgångspunkt:

 

Krav	Förslag till PTFE blandning
Maximal kemisk beständighet och mycket låg friktion	Virgin PTFE
Förbättrad slitstyrka och tryckhållfasthet	Glasfiberfylld PTFE
Förbättrad slitstyrka och mekanisk prestanda	Kolfiberfylld PTFE
Låg termisk expansion och elektrisk ledningsförmåga	Kolfylld PTFE
Självsmörjande egenskaper, särskilt i våta miljöer	Grafitfylld PTFE
Goda egenskaper vid höga temperaturer, tryckbeständighet och värmeöverföring	Bronsfylld PTFE
Mycket hög slitstyrka och låg kallflytning	PTFE fylld med rostfritt stål
Låg friktion i kombination med dimensionsstabilitet och mekanisk hållfasthet	PTFE med PEEK

 

Den här tabellen är en bra utgångspunkt, men materialvalet bör aldrig baseras på en enda egenskap.

En komponent som används vid höga temperaturer kan till exempel samtidigt utsättas för tryck, glidande rörelser och kemisk exponering samt ha specifika krav på dimensionstoleranser. Samspelet mellan dessa faktorer kan vara avgörande för vilken PTFE-blandning som är bäst lämpad för applikationen.

 

Valet av PTFE-blandning bör utgå från applikationen

Innan du väljer en PTFE-blandning är det viktigt att definiera de faktiska driftförhållandena.

Faktorer att ta hänsyn till:

Temperatur: Vilka är de lägsta och högsta driftstemperaturerna?

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

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

Slitage: Utsätts komponenten för kontinuerlig glidande rörelse eller mekanisk kontakt?

Kemisk miljö: Vilka kemikalier, lösningsmedel, gaser eller rengöringsmedel kommer komponenten att utsättas för?

Dimensionskrav: Hur viktiga är toleranser och dimensionsstabilitet?

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

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

Regulatoriska krav: Behöver komponenten uppfylla särskilda krav för användning inom livsmedels-, läkemedels- eller medicintekniska applikationer eller andra reglerade områden?

Dessa faktorer ger ett betydligt bättre underlag för materialvalet än att enbart välja den mest avancerade eller dyraste PTFE-blandningen.

 

Rätt PTFE-blandning kan göra stor skillnad

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

Genom modifiering och tillsats av noggrant utvalda fyllmedel kan PTFE anpassas för ett brett spektrum av industriella applikationer.

Från virgin PTFE för komponenter som kräver mycket hög kemisk beständighet till blandningar fyllda med glasfiber, kol, grafit, brons, rostfritt stål eller PEEK för mer krävande mekaniska applikationer. Materialets egenskaper kan anpassas efter specifika driftförhållanden och prestandakrav, och även andra fyllmedel kan användas.

Hos Acoplastic utvecklar och levererar vi PTFE-blandningar för krävande industriella applikationer, baserat på mer än 50 års erfarenhet av PTFE och andra högpresterande plaster.

Om du är osäker på vilken PTFE-blandning som passar bäst för din applikation, utgå från kraven til applikationen.Se på driftförhållandena, komponentens konstruktion och de prestandakrav som ska uppfyllas. Utifrån dessa förutsättningar kan en lämplig PTFE-blandning identifieras och vid behov anpassas ytterligare.

 

Har du frågor eller behöver hjälp till en specifik applikation för att välja rätt PTFE-blandning? Du är varmt välkommen att kontakta oss..