Überblick über PTFE-Füllstoffe und Additive - Übersicht |
PTFE-Füllstoffe wirken nicht wie Elastomerfüllstoffe, die chemisch an das Elastomer gebunden werden. Bei Polytetrafluorethylen sind die Füllstoffe mit hohem Schermodul eingekapselt und durch das PTFE mit niedrigem Schermodul gebunden.
Hier eine Übersicht über PTFE-Füllstoffe: Glas ist der häufigste Füllstoff für PTFE. Glas wird häufig in hydraulischen Kolbenringen verwendet und bietet eine gute Verschleißfestigkeit, geringes Kriechen und eine gute Druckfestigkeit. Glas hat auch eine ausgezeichnete chemische Kompatibilität. Der Hauptnachteil besteht darin, dass glasgefüllte PTFE-Compounds abrasiv auf Kontaktflächen wirken, insbesondere bei Rotationsanwendungen. Molybdändisulfid (MoS2) verbessert die Verschleißfestigkeit und senkt den Reibungskoeffizienten weiter. "Moly" wird typischerweise mit anderen Füllstoffen (wie Glas und Bronze) kombiniert. Kohlenstoff (Pulver oder Faser) verleiht eine hervorragende Kompression (geringe Verformung unter Last) und Verschleißfestigkeit, eine gute Wärmeleitfähigkeit (Wärmeableitung) und eine geringe Permeabilität. Kohlenstoffgefüllte PTFE-Compounds sind nicht so abrasiv wie glasgefüllte Compounds, aber sie sind immer noch abrasiver als polymergefüllte Compounds. Kohlenstoffgefüllte Compounds haben in Kombination mit Graphit hervorragende Verschleiß- und Reibungseigenschaften. Kohlefaser verleiht eine bessere Kriechfestigkeit als Kohlepulver, aber Faser ist teurer. Graphit ist eine Kristallmodifikation von hochreinem Kohlenstoff. Seine schuppige Struktur verleiht hervorragende Schmierfähigkeit und verringerten Verschleiß. Graphit wird oft mit anderen Füllstoffen (insbesondere Kohlenstoff und Glas) kombiniert. Bronze (eine Kupfer-Zinn-Legierung) verleiht eine hervorragende Verschleißfestigkeit und Wärmeleitfähigkeit. Bronzegefüllte Materialien haben eine höhere Reibung als andere gefüllte PTFE-Compounds, die jedoch durch Zugabe von Molybdän oder Graphit verbessert werden kann. Bei Lager- und Kolbenringanwendungen werden häufig Verbindungen verwendet, die 55 % Bronze – 5 % Molybdän enthalten. Bronzegefüllte Compounds haben eine schlechtere chemische Beständigkeit als andere PTFE-Compounds. Edelstahl bietet eine hohe Verschleißfestigkeit und Belastbarkeit sowie eine bessere chemische Beständigkeit als bronzegefülltes PTFE. Edelstahl ist besonders gut im Dampfbetrieb. Wollastonit (Kalziumsilikat) ist ein mineralischer Füllstoff mit ähnlichen Eigenschaften wie Glas (abzüglich der Abrasivität). Die FDA hat es für den Lebensmittelservice zugelassen. PPS (Polyphenylensulfid, Handelsname Ryton®) war das erste Polymermaterial, das zur Verbesserung der Verschleiß- und Abriebeigenschaften von PTFE verwendet wurde. PPS-gefüllte Compounds weisen außerdem eine hervorragende Verformungs- und Extrusionsbeständigkeit auf, wodurch sie sich gut für den Einsatz in Stützringen eignen. Ekonol® ist ein thermisch stabiler aromatischer Polyester. Wenn es mit PTFE gemischt wird, ergibt es ein Verbundmaterial mit ausgezeichneter Hochtemperatur- und Verschleißfestigkeit. Ekonol® verschleißt keine Metalloberflächen und eignet sich daher gut für Rotationsanwendungen. Ekonol®-gefüllte Materialien eignen sich auch gut für die Gastronomie. Polyimid ist ein weiterer polymerer Füllstoff, der eine hervorragende Verschleiß- und Abriebfestigkeit bietet. Mit Polyimid gefüllte PTFE-Compounds haben ungefähr die niedrigsten Reibungseigenschaften aller gefüllten PTFE-Materialien, sodass sie eine hervorragende Leistung in nicht geschmierten (trockenen) Anwendungen bieten. Sie schleifen keine Passflächen ab (selbst weiche Materialien wie Messing, Edelstahl, Aluminium und Kunststoff). Polyimid ist jedoch einer der teuersten PTFE-Füllstoffe.
Andere Füllstoffe sind Calciumfluorid (CaF2), das speziell für Flusssäure (HF) verwendet wird, und Aluminiumoxid (Al2O3), das die mechanischen Eigenschaften von Verbindungen verbessern kann, die für Hochspannungsanwendungen bestimmt sind. Mit Aluminiumoxid gefüllte Compounds sind sehr abrasiv.
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FUNKTIONEN UND VORTEILE von PTFE-Füllstoffen und Additiven - Übersicht |
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