Was Sind Einige Kundenspezifische Ptfe-Typen Und Deren Zusammensetzungen? Entwickelt Für Verschleiß, Festigkeit Und Schmierfähigkeit

Zur Herstellung kundenspezifischer PTFE-Typen werden dem Neumaterial verschiedene Füllstoffe zugesetzt, um bestimmte Eigenschaften zu verbessern. Zu diesen Füllstoffen gehören üblicherweise Glasfaser, Kohlenstoff, Graphit, Bronze und Molybdändisulfid (MoS₂), oft in Anteilen von 5 % bis 40 % nach Gewicht. Auch Mischfüllstoffe, wie Kohlenstoff-Graphit oder Glasfaser mit MoS₂, werden verwendet, um eine Kombination der gewünschten Merkmale zu erzielen.

Neumaterial-PTFE ist aufgrund seiner chemischen Inertheit und geringen Reibung ein außergewöhnliches Material, weist jedoch eine schlechte mechanische Festigkeit und Verschleißfestigkeit auf. Füllstoffe werden hinzugefügt, um diese Einschränkungen systematisch zu überwinden und ein maßgeschneidertes Material für ein spezifisches Leistungsziel zu entwickeln.

Der Zweck von PTFE-Füllstoffen: Über Neumaterial-PTFE hinausgehen

Einschränkungen von Neumaterial-PTFE

Neumaterial- oder unverfülltes Polytetrafluorethylen (PTFE) ist bekannt für seine bemerkenswerten Eigenschaften. Es weist einen extrem niedrigen Reibungskoeffizienten auf und ist nahezu unempfindlich gegen chemische Angriffe.

Es weist jedoch erhebliche mechanische Schwächen auf. Es ist anfällig für Kriechen (Verformung unter Last) und weist eine geringe Verschleißfestigkeit auf, was es für viele anspruchsvolle mechanische Anwendungen wie Lager oder hochbelastete Dichtungen ungeeignet macht.

Wie Füllstoffe die Leistung verbessern

Füllstoffe sind Nicht-PTFE-Materialien, die vor dem Formen in das Basispolymer gemischt werden. Jede Art von Füllstoff verleiht dem Endprodukt unterschiedliche Eigenschaften.

Durch das Hinzufügen eines Füllstoffs können Eigenschaften wie Druckfestigkeit, Wärmeleitfähigkeit und Abriebfestigkeit drastisch verbessert werden, um den Anforderungen einer bestimmten Betriebsumgebung gerecht zu werden.

Wichtige PTFE-Füllstoffe und ihre Auswirkungen

Jeder Füllstoff bietet ein einzigartiges Leistungsprofil. Die Wahl und der Prozentsatz hängen vollständig von der primären Herausforderung der Zielanwendung ab, sei es Last, Geschwindigkeit, Temperatur oder elektrische Anforderungen.

Glasfaser: Für Steifigkeit und Verschleißfestigkeit

Glasfaser ist der gebräuchlichste Füllstoff für PTFE. Im Vergleich zum Neumaterial verbessert es die Verschleißfestigkeit und die Druckfestigkeit erheblich.

Es erhöht auch die Steifigkeit und reduziert das Kriechen. Es kann jedoch abrasiv auf weichere Gegenflächen wirken und weist eine schlechte Beständigkeit gegen Flusssäure und starke Laugen auf. Eine übliche Mischung ist 15 % Glasfaser.

Kohlenstoff und Kohlenstofffaser: Für Festigkeit und Leitfähigkeit

Die Zugabe von Kohlenstoff erhöht die Druckfestigkeit und Härte. Es bietet eine gute Wärmeleitfähigkeit und hilft, Wärme von den Reibungsflächen abzuleiten.

Entscheidend ist, dass Kohlenstoff das PTFE auch elektrisch leitfähig macht, was ideal für antistatische Anwendungen ist. Eine gängige Kombination ist eine 10%ige Kohlenstoff-Graphit-Mischung.

Graphit: Für geringe Reibung und Wärmeableitung

Graphit wird hauptsächlich als Schmiermittel verwendet. Es reduziert den Reibungskoeffizienten, insbesondere bei Trockenlauf- oder Hochgeschwindigkeitsanwendungen.

In Kombination mit anderen Füllstoffen wie Kohlenstoff oder Glas hilft es, die Reibung dieser Mischungen zu reduzieren und gleichzeitig die Wärmeableitung zu verbessern.

Molybdändisulfid (MoS₂): Für verbesserte Schmierfähigkeit

Oft als „Moly“ bezeichnet, ist MoS₂ ein weiteres Schmiermittel, das die Gleiteigenschaften verbessert und die Reibung reduziert. Es ist besonders wirksam in Vakuum- oder Trockenlaufsituationen.

Es wird oft in geringeren Anteilen (etwa 5 %) zusammen mit einem anderen primären Füllstoff verwendet, beispielsweise in einer Mischung aus 15 % Glasfaser mit 5 % Molybdändisulfid, um die Oberflächenschmierfähigkeit zu verbessern, ohne die mechanische Festigkeit zu beeinträchtigen.

Bronze: Für Wärmeleitfähigkeit und Druckfestigkeit

Bronzepulver erzeugt einen Verbundwerkstoff mit ausgezeichneter Verschleißfestigkeit und hoher Wärmeleitfähigkeit. Dies macht es ideal für Anwendungen, bei denen Wärme von einer Lagerfläche abgeführt werden muss.

Bronzegefülltes PTFE weist eine höhere Druckfestigkeit auf als die meisten anderen Typen, weist jedoch eine schlechte chemische Beständigkeit auf, insbesondere gegenüber Säuren und Laugen.

Verständnis der Kompromisse bei gefülltem PTFE

Die Zugabe von Füllstoffen ist eine gezielte technische Entscheidung und keine universelle Verbesserung. Die Verbesserung einer Eigenschaft geht oft auf Kosten einer anderen.

Reduzierte chemische Beständigkeit

Der Hauptvorteil von Neumaterial-PTFE ist seine nahezu vollständige chemische Inertheit. Die meisten Füllstoffe, insbesondere Bronze, teilen diese Eigenschaft nicht und können von Chemikalien angegriffen werden, die dem Basispolymer nichts anhaben würden.

Erhöhte Abrasivität

Harte Füllstoffe wie Glasfaser können weichere Gegenflächen, wie z. B. Wellen aus Aluminium oder nicht gehärtetem Stahl, abschleifen. Die Materialauswahl für beide Kontaktflächen ist entscheidend.

Veränderte elektrische Eigenschaften

Während Neumaterial-PTFE ein ausgezeichneter elektrischer Isolator ist, macht die Zugabe von Kohlenstoff- oder Bronzefüllstoffen das Material leitfähig. Dies ist ein Vorteil für antistatische Anforderungen, aber ein Fehlerpunkt, wenn eine elektrische Isolierung erforderlich ist.

Auswahl des richtigen PTFE-Typs für Ihre Anwendung

Ihre Wahl sollte von der wichtigsten Anforderung Ihrer Anwendung geleitet werden.

Wenn Ihr Hauptaugenmerk auf Verschleißfestigkeit und Druckfestigkeit liegt: Ein mit Glas- oder Kohlenstofffaser gefüllter Typ ist die Standardwahl für Lager, Dichtungen und Strukturkomponenten.
Wenn Ihr Hauptaugenmerk auf geringer Reibung unter trockenen oder Hochgeschwindigkeitsbedingungen liegt: Ein mit Graphit oder Molybdändisulfid (MoS₂) gefüllter Typ bietet die notwendige Schmierfähigkeit.
Wenn Ihr Hauptaugenmerk auf maximaler Wärmeleitfähigkeit liegt: Bronzegefülltes PTFE ist unübertroffen in seiner Fähigkeit, Wärme von einer Reibungsfläche abzuleiten.
Wenn Ihr Hauptaugenmerk auf höchster chemischer Inertheit oder elektrischer Isolierung liegt: Sie müssen Neumaterial-PTFE verwenden und seine mechanischen Grenzen berücksichtigen.

Das Verständnis der Rolle jedes Füllstoffs ermöglicht es Ihnen, einen PTFE-Typ auszuwählen, der für Ihre spezifische Herausforderung entwickelt wurde.

Zusammenfassungstabelle:

Füllstofftyp	Hauptvorteile	Häufige Anwendungsfälle
Glasfaser	Hohe Verschleißfestigkeit, Druckfestigkeit, Steifigkeit	Lager, Dichtungen, Strukturkomponenten
Kohlenstoff/Graphit	Festigkeit, Härte, thermische und elektrische Leitfähigkeit	Antistatische Teile, Hochlastanwendungen
Molybdändisulfid (MoS₂)	Verbesserte Schmierfähigkeit, geringe Reibung unter trockenen Bedingungen	Vakuumdichtungen, Hochgeschwindigkeitskomponenten
Bronze	Ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit, hohe Druckfestigkeit	Wärmeableitende Lager, Buchsen

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