Die Hauptanwendung von glasgefülltem Polytetrafluorethylen (PTFE) liegt in Anwendungen, die eine deutlich höhere Verschleißfestigkeit und Druckfestigkeit erfordern, als es reines PTFE bieten kann. Es eignet sich hervorragend für Komponenten wie hydraulische Kolbenringe, Lager und dynamische Dichtungen, bei denen Haltbarkeit unter Druck entscheidend ist. Obwohl es die ausgezeichnete chemische Beständigkeit von PTFE beibehält, muss seine abrasive Natur sorgfältig berücksichtigt werden.
Die grundlegende Entscheidung für die Verwendung von glasgefülltem PTFE hängt von einem einzigen Kompromiss ab: Sie gewinnen außergewöhnliche Festigkeit und Verschleißfestigkeit für die Komponente selbst, allerdings auf Kosten eines erhöhten Verschleißes an der Gegenfläche, wie beispielsweise einer Metallschaft.
Warum Glas zu PTFE hinzufügen?
Reines PTFE ist bekannt für seine unglaubliche chemische Beständigkeit und geringe Reibung, ist aber mechanisch weich und neigt unter Last zur Verformung (ein Phänomen, das als „Kriechen“ bekannt ist). Das Hinzufügen von Glasfasern behebt diese mechanischen Schwächen direkt.
Verbesserte Druckfestigkeit
Glasfasern wirken als Verstärkungsmittel in der PTFE-Matrix. Diese Verstärkung verbessert die Fähigkeit des Materials drastisch, Verformung und Kriechen unter hohem Druck zu widerstehen.
Höhere Anteile an Glasfüllstoff führen im Allgemeinen zu einer höheren Druckfestigkeit, wodurch es für Lageranwendungen mit hoher Belastung geeignet ist.
Überlegene Verschleißfestigkeit
Die Härte der Glaspartikel bietet eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen abrasiven Verschleiß. Dadurch hält das Material in dynamischen Anwendungen, bei denen Teile aneinander gleiten, wesentlich länger.
Aufgrund dieser Eigenschaft ist es eine gängige Wahl für Komponenten wie Kolbenringe, die sich ständig innerhalb eines Zylinders bewegen.
Beibehaltung der chemischen & thermischen Stabilität
Glas ist chemisch inert, sodass seine Zugabe die bekannte Beständigkeit von PTFE gegen eine breite Palette von Chemikalien nicht beeinträchtigt.
Glasgefülltes PTFE behält auch einen sehr breiten Betriebstemperaturbereich (von -196 °C bis 246 °C) bei und ist somit stabil in extremen Umgebungen.
Die Kompromisse verstehen: Der Abrasivitätsfaktor
Der kritischste Faktor, der bei der Spezifikation von glasgefülltem PTFE berücksichtigt werden muss, ist seine Auswirkung auf andere Komponenten im System.
Hoher Verschleiß der Gegenmetallfläche
Die gleichen harten Glasfasern, die dem PTFE-Teil eine ausgezeichnete Verschleißfestigkeit verleihen, können abrasiv auf die Oberflächen wirken, mit denen es in Kontakt kommt.
Das bedeutet, dass ein glasgefülltes PTFE-Lager oder eine Dichtung mit der Zeit einen beschleunigten Verschleiß an einer weicheren Metallschaft oder Bohrung verursachen kann. Dies ist sein größter Nachteil.
Wann man Glasfüllung vermeiden sollte
Sie sollten vorsichtig sein, wenn Sie glasgefülltes PTFE gegen weichere Metalle (wie Aluminium) oder in Systemen verwenden, bei denen die Gegenwelle oder Bohrung sehr teuer oder schwer auszutauschen ist.
Die Kosten für den Austausch einer verschlissenen Welle übersteigen oft die Kosten für das Lager oder die Dichtung bei weitem.
Vergleich von Glas mit anderen gängigen Füllstoffen
Die Einschränkungen von Glasfüllstoffen haben zur Entwicklung anderer PTFE-Mischungen geführt, die für unterschiedliche Leistungseigenschaften ausgelegt sind.
Kohlenstoff-Graphit-Füllung
Dieser Füllstoff bietet ebenfalls eine sehr gute Verschleißfestigkeit, ist aber dafür bekannt, dass er geringen Verschleiß am Gegenmetall verursacht. Er ist die bessere Wahl, wenn die Erhaltung des Zustands der Welle ein vorrangiges Anliegen ist, insbesondere in feuchten oder flüssigkeitsführenden Anwendungen.
Premium anorganische Füllstoffe
Bestimmte proprietäre anorganische Füllstoffe sind so konstruiert, dass sie selbstschmierend sind. Diese Mischungen bieten eine der geringsten Verschleißraten an Gegenmetallen und sind daher ideal für Hochgeschwindigkeits-Rotationsanwendungen, bei denen die Schonung der Welle von größter Bedeutung ist.
Die richtige Wahl für Ihre Anwendung treffen
Die Auswahl des richtigen Füllstoffs hängt von den Anforderungen des gesamten mechanischen Systems ab, nicht nur von der einzelnen Komponente.
- Wenn Ihr Hauptaugenmerk auf maximaler Haltbarkeit und Druckfestigkeit der Komponente liegt: Glasgefülltes PTFE ist oft die effektivste und wirtschaftlichste Wahl, vorausgesetzt, die Gegenfläche ist gehärtet oder ihr Verschleiß ist akzeptabel.
- Wenn Ihr Hauptaugenmerk auf dem Schutz einer teuren oder weichen Gegenwelle liegt: Kohlenstoff-Graphit oder andere selbstschmierende anorganische Füllstoffe sind eine viel sicherere und geeignetere Spezifikation.
- Wenn Ihr Hauptaugenmerk auf einer komprimierbaren Dichtung für einen bestimmten Zweck wie glasierte Rohre liegt: Glaskugeln bieten einzigartige Eigenschaften, die auf diese Nischenanwendung zugeschnitten sind.
Letztendlich erfordert die Auswahl des richtigen gefüllten PTFE, dass Sie die gewünschte Leistung des Teils gegen seine Auswirkung auf die gesamte Baugruppe abwägen.
Zusammenfassungstabelle:
| Eigenschaft | Vorteil von glasgefülltem PTFE | Wichtige Überlegung |
|---|---|---|
| Verschleißfestigkeit | Ausgezeichnet für die Komponente selbst | Kann abrasiv auf Gegenflächen wirken |
| Druckfestigkeit | Hohe Beständigkeit gegen Verformung/Kriechen | Höherer Füllstoffanteil erhöht die Festigkeit |
| Chemische/Thermische Stabilität | Behält die breite Beständigkeit von reinem PTFE bei | Stabil von -196 °C bis 246 °C |
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