Warum werden PTFE-Compounds Füllstoffe zugesetzt? Verbesserte Leistung bei anspruchsvollen Anwendungen

Füllstoffe werden PTFE (Polytetrafluorethylen)-Verbindungen zugesetzt, um die inhärenten Beschränkungen von reinem PTFE, wie übermäßige Flexibilität, schlechte Verschleißfestigkeit und geringe Wärmeleitfähigkeit, zu überwinden. Durch die Beimischung von Füllstoffen wie Glas, Kohlenstoff oder Bronze erhalten PTFE-Verbundwerkstoffe eine höhere mechanische Festigkeit, eine geringere Kriechneigung, eine bessere thermische und elektrische Leitfähigkeit und eine höhere Verschleißfestigkeit - und das alles unter Beibehaltung der wichtigsten Vorteile von PTFE wie chemische Inertheit und geringe Reibung. Dank dieser Änderungen eignet sich gefülltes PTFE für anspruchsvolle Anwendungen wie hydraulische Kolbenringe, Lager und Hochtemperaturdichtungen.

Die wichtigsten Punkte erklärt:

1. Probleme mit der Flexibilität und Verformung von PTFE

   • Reines PTFE ist hochflexibel, was zu Verformungen unter Druck oder schweren Lasten führen kann. Füllstoffe wie Glas oder Kohlenstoff verstärken die Polymermatrix und erhöhen die Steifigkeit und Formstabilität.
   • Beispiel: Glasgefülltes PTFE weist eine höhere Druckfestigkeit auf und eignet sich daher ideal für hydraulische Kolbenringe, bei denen die mechanische Belastung hoch ist.

2. Verbesserte Verschleißfestigkeit

   • Die geringe Verschleißfestigkeit von PTFE schränkt seinen Einsatz bei Anwendungen mit hoher Reibung ein. Füllstoffe wie Bronze oder Graphit verringern den Abrieb und verlängern so die Lebensdauer der Komponenten.
   • Beispiel: Gefüllte PTFE-Lager halten in rotierenden Maschinen aufgrund des geringeren Materialverlusts durch Reibung länger als reines PTFE.

3. Verbesserung der Kriechbeständigkeit

   • PTFE neigt bei anhaltender Belastung zum Kaltfließen (Kriechen). Füllstoffe wie Glas- oder Keramikpartikel vermindern dies, indem sie die Spannung gleichmäßiger verteilen.
   • Das Sintern unter Schutzgas während der Herstellung reduziert die Porosität und die Kriechneigung von glasgefülltem PTFE weiter.

4. Verbesserung der thermischen und elektrischen Leitfähigkeit

   • Reines PTFE ist ein thermischer Isolator. Leitfähige Füllstoffe (z. B. Kohlenstofffasern oder Metallpulver) verbessern die Wärmeableitung und ermöglichen den Einsatz in Hochtemperaturumgebungen.
   • Die elektrische Leitfähigkeit kann auch für antistatische oder EMI-Abschirmungsanwendungen angepasst werden.

5. Beibehaltung der PTFE-Kerneigenschaften

   • Die Füllstoffe werden so ausgewählt, dass die chemische Beständigkeit, die Antihaft-Oberfläche und die geringe Reibung von PTFE erhalten bleiben. Glasfüllstoffe zum Beispiel verbessern die Festigkeit, ohne die Inertheit zu beeinträchtigen.

6. Industrie-spezifische Leistung

   • Verschiedene Füllstoffe erfüllen unterschiedliche industrielle Anforderungen:
     • Glas: Am besten geeignet für mechanische Festigkeit und Verschleißfestigkeit (z. B. Dichtungen).
     • Kohlenstoff: Ideal für Leitfähigkeit und chemische Beständigkeit.
     • Bronze: Kombiniert Verschleißfestigkeit mit Wärmeleitfähigkeit für Lager.

7. Vorteile bei der Herstellung

   • Gefülltes PTFE kann gesintert werden, um die Porosität zu verringern und die Zuverlässigkeit zu erhöhen. Das Ergebnis ist ein Werkstoff, der reines PTFE im Dauerbetrieb bei hohen Temperaturen übertrifft.

Durch die strategische Auswahl von Füllstoffen können Ingenieure PTFE-Verbundwerkstoffe auf spezifische Betriebsanforderungen zuschneiden und so die Lücke zwischen den inhärenten Grenzen von PTFE und den realen Leistungsanforderungen schließen.

Zusammenfassende Tabelle:

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