Faserförmige Füllstoffe sind in PTFE-Verbundwerkstoffen oft besser als partikelförmige Füllstoffe, insbesondere in Bezug auf die Verschleißfestigkeit und die Extrusionsleistung, wobei ein geringerer Füllstoffanteil erforderlich ist, um vergleichbare Ergebnisse zu erzielen.Die optimale Wahl hängt jedoch stark von den spezifischen Anforderungen der Anwendung ab, wie z. B. den Belastungsbedingungen, der thermischen Belastung und der chemischen Umgebung.Beide Füllstofftypen verbessern die mechanischen Eigenschaften von PTFE, sind jedoch mit Abstrichen bei der chemischen Beständigkeit und Reinheit verbunden.
Die wichtigsten Punkte erklärt:
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Leistungsvorteile von faserhaltigen Füllstoffen
- Überlegene Verschleißfestigkeit:Faserige Strukturen schaffen Verstärkungsnetzwerke, die Reibungskräften in dynamischen Anwendungen wie Kolbenringen oder Lagern besser standhalten
- Verbesserte Extrusionsbeständigkeit:Die Ausrichtung der Fasern trägt dazu bei, die Formstabilität unter Druck aufrechtzuerhalten, was für Dichtungen entscheidend ist.
- Effizienz bei geringerer Beladung:In der Regel wird die angestrebte Leistung mit einem Füllstoffgehalt von 15-25 % gegenüber 20-40 % bei Partikeln erreicht
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Eigenschaften von partikulärem Füllstoff
- Glaspartikel:Verbessern die Druckfestigkeit proportional zum Füllstoffanteil, wobei gasgesinterte Versionen eine geringere Porosität aufweisen
- Leitfähige Zusatzstoffe:Kohlenstoff-/Graphitpartikel sorgen für elektrische Eigenschaften und erhalten gleichzeitig die Schmierfähigkeit
- Molybdändisulfid:Erhöht die Schmierfähigkeit bei hochbelasteten Gleitanwendungen
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Anwendungsspezifische Auswahlkriterien
- Mechanische Belastungen:Faserstoffe bevorzugt für dynamischen Verschleiß; Partikel besser für statische Druckbelastungen
- Thermische Bedingungen:Beide Typen verbessern die Stabilität bei hohen Temperaturen, aber die Faserorientierung beeinflusst die anisotrope Ausdehnung.
- Chemische Belastung:Alle Füllstoffe verringern die chemische Beständigkeit von reinem PTFE, wobei Glas am inertesten ist.
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Überlegungen zur Verarbeitung
- Die Faserausrichtung während der Formgebung führt zu richtungsabhängigen Eigenschaften, die bei der Konstruktion berücksichtigt werden müssen.
- Partikelgefüllte Verbundwerkstoffe weisen in der Regel ein isotropes Verhalten auf.
- Faserverbundwerkstoffe können spezielle Bearbeitungsmethoden erfordern
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Kompromisse und Beschränkungen
- Beide Füllstofftypen verringern die Antihafteigenschaften von PTFE in unterschiedlichem Maße.
- Faserhaltige Füllstoffe können die Materialkosten erhöhen, was jedoch durch eine längere Lebensdauer ausgeglichen wird.
- Partikelgefüllte Sorten weisen oft bessere Oberflächeneigenschaften auf.
Die Entscheidung erfordert letztlich eine Abwägung zwischen den Leistungsanforderungen und den Gesamtbetriebskosten, wobei faserförmige Füllstoffe im Allgemeinen für anspruchsvolle mechanische Anwendungen und partikelförmige Füllstoffe für kostensensitive oder multidirektionale Belastungsszenarien bevorzugt werden.
Zusammenfassende Tabelle:
| Vergleichsfaktor | Faserige Füllstoffe | Partikuläre Füllstoffe |
|---|---|---|
| Abnutzungswiderstand | Hervorragend (Verstärkungsnetze) | Mäßig (abhängig vom Füllstofftyp) |
| Extrusionsleistung | Ausgezeichnet (Dimensionsstabilität) | Gut (isotropes Verhalten) |
| Prozentsatz des Füllstoffs | 15-25% für die Zielleistung | 20-40% für vergleichbare Ergebnisse |
| Mechanische Belastbarkeit | Am besten für dynamische Verschleißanwendungen | Besser für statische Druckbelastungen |
| Chemische Beständigkeit | Reduziert (variiert je nach Fasertyp) | Reduziert (Glas am inertesten) |
| Kostenüberlegungen | Höhere Materialkosten, längere Nutzungsdauer | Kostensensibler |
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