PTFE (Polytetrafluorethylen) wird wegen seiner chemischen Beständigkeit und Antihafteigenschaften geschätzt, ist aber im Vergleich zu anderen technischen Kunststoffen relativ weich und hat eine geringere mechanische Festigkeit.Seine mechanischen Eigenschaften - wie Zugfestigkeit, Härte und Verschleißfestigkeit - können jedoch durch Verstärkung mit Füllstoffen wie Glasfasern, Kohlenstoff oder Bronze erheblich verbessert werden.Diese Zusatzstoffe erhöhen die Festigkeit, Stabilität und Schlagzähigkeit, während die inhärenten Vorteile von PTFE erhalten bleiben.Kundenspezifische PTFE-Teile können mit spezifischen Füllstoffen auf die Anforderungen der Anwendung zugeschnitten werden, wobei die mechanische Leistung mit der chemischen und thermischen Beständigkeit in Einklang gebracht wird.
Die wichtigsten Punkte erklärt:
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Verstärkung mit Füllstoffen
- Glasfasern:Verbessert die Zugfestigkeit, Härte und Maßhaltigkeit.Ideal für Anwendungen mit hoher Belastung.
- Kohlenstoff/Graphit:Erhöht die Verschleißfestigkeit und verringert die Reibung, geeignet für dynamische Dichtungsanwendungen.
- Bronze:Erhöht die Wärmeleitfähigkeit und Druckfestigkeit, wird häufig in Lagern und Buchsen verwendet.
- Polyimid/Molybdändisulfid:Erhöht die Kriechfestigkeit und verringert den Verschleiß in stark beanspruchten Umgebungen.
- Diese Füllstoffe beheben die Weichheit von PTFE und bewahren gleichzeitig seine Korrosionsbeständigkeit.Für maßgeschneiderte Lösungen können Sie kundenspezifische PTFE-Teile optimiert mit spezifischen Füllstoffverhältnissen.
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Verbesserung der wichtigsten mechanischen Eigenschaften
- Zugfestigkeit:Liegt im Bereich von 10-40 MPa (ungefüllt), kann aber mit Füllstoffen wie Glasfasern 50 MPa übersteigen.
- Härte:Shore-Härte und Rockwell (D50-55) verbessern sich deutlich mit Bronze- oder Kohlenstoffzusätzen.
- Schlagzähigkeit:Die Izod-Schlagzähigkeit (~160 J/m) steigt mit der Polyimid-Verstärkung.
- Dehnung bei Bruch:Ungefülltes PTFE dehnt sich um bis zu 400 %, aber Füllstoffe reduzieren diese Dehnung auf 5-10 % und sorgen so für mehr Steifigkeit.
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Kompromisse und anwendungsspezifisches Design
- Füllstoffe können die chemische Beständigkeit leicht verringern oder die Reibungskoeffizienten erhöhen (z. B. hat bronzegefülltes PTFE eine höhere Reibung als graphitgefülltes).
- Für Hochtemperaturdichtungen bietet glasgefülltes PTFE ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Festigkeit und thermischer Stabilität.Bei reibungsarmen Zahnrädern werden Kohlenstoff-Graphit-Gemische bevorzugt.
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Fortgeschrittene Techniken
- Nanoverbundstoffe:Die Einarbeitung von Nanopartikeln (z. B. Siliziumdioxid) kann die Zähigkeit weiter erhöhen, ohne die Flexibilität zu beeinträchtigen.
- Hybride Füllstoffe:Die Kombination von Glasfasern mit Molybdändisulfid optimiert sowohl die Festigkeit als auch die Schmierfähigkeit.
Durch die Wahl des richtigen Füllstoffs und der richtigen Verarbeitungsmethode kann PTFE so gestaltet werden, dass es strenge mechanische Anforderungen erfüllt - sei es für Bauteile in der Luft- und Raumfahrt oder für industrielle Dichtungen.Welche Bedeutung könnte Ihre Anwendung der Festigkeit gegenüber der chemischen Beständigkeit beimessen?
Zusammenfassende Tabelle:
| Füllstofftyp | Wichtigste Vorteile | Am besten geeignet für |
|---|---|---|
| Glasfasern | ↑ Zugfestigkeit, Härte, Stabilität | Anwendungen mit hoher Belastung |
| Kohlenstoff/Graphit | ↑ Verschleißfestigkeit, ↓ Reibung | Dynamische Dichtungen, reibungsarme Teile |
| Bronze | ↑ Druckfestigkeit, Wärmeleitfähigkeit | Lager, Buchsen |
| Polyimid/MoS₂ | ↑ Kriechstromfestigkeit, ↓ Verschleiß | Hochbeanspruchte Umgebungen |
| Nanoverbundstoffe | Ausgewogene Zähigkeit und Flexibilität | Luft- und Raumfahrt, medizinische Komponenten |
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