Polytetrafluorethylen
Teilkristalliner Fluorkunststoff

Allgemeine Werkstoffbeschreibung

PTFE, im Markt häufig synonym mit TEFLON® dem Warenzeichen von DuPont bezeichnet, ist der wichtigste und am häufigsten eingesetzte Fluorkunststoff. Die Kombination seiner herausragenden Eigenschaften werden in vielseitigen technischen Anwendungen genutzt. Die hohe Viskosität von PTFE oberhalb des Schmelzpunktes (+327°C) lässt keine thermoplastische Verarbeitung wie Schneckenextrusion und Spritzguss zu. Zur Herstellung von Halbzeugen werden zwei Produktionsverfahren eingesetzt. PTFE-Pulver wird kalt in Formkörpern verfüllt, hydraulisch verpresst und anschließend gesintert. Die andere Methode ist die Ram-Extrusion, ein kontinuierliches Press-/Sinterverfahren.

Besondere Merkmale und Eigenschaften

• ausgezeichnete Hoch- und Tieftemperaturbeständigkeit in Luft Spektrum von – 250 bis +260 °C dauernd, in Spitzen kurzzeitig bis +280 °C. Bei geringster mechanischer Belastung kann PTFE dauerhaft bei Betriebstemperaturen bis 260° C thermisch belastet werden,
• ausgezeichnete chemische und Hydrolysebeständigkeit
• ausgezeichnete dielektrische Eigenschaften
• hohe Zähigkeit und Flexibilität
• anitiadhäsive Oberflächeneigenschaften
• sehr gute Gleiteigenschaften, niedrigster Gleitreibungskoeffizient aller Kunststoffe
• sehr geringe Feuchtigkeitsaufnahme
• sehr gute UV- und Witterungsbeständigkeit
• physiologisch unbedenklich (geeignet für den Kontakt mit Lebensmitteln), zum Teil auch gefüllte Typen
• inhärente Flammwidrigkeit, selbstverlöschend

Bei Anwendungen zu beachten

• Reines, ungefülltes PTFE ist aufgrund seines niedrigen Elastizitätsmoduls und geringer Härte nur mäßig mechanisch belastbar („Kaltfluss“ – Kriechen /Deformation bereits unter geringer Last schon bei Raumtemperatur)
• Reines, ungefülltes PTFE ist nicht verschleißfest

Werkstoffmodifikationen/Sondertypen

Im Markt wird eine Fülle von PTFE-Compounds angeboten, die sich von den organischen und anorganischen Füllstoffen, dem Gewichtsanteil und Kombination der Füllstoffe unterscheiden.

Mit den Beimischungen werden spezifische Eigenschaften erreicht:

• Erhöhung der Verschleißfestigkeit
• Reduzierung der Deformation unter Last
• Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit
• Reduzierung der thermischen Längenausdehnung
• Veränderung der elektrischen Eigenschaften

Im weiteren Verlauf werden die gebräuchlichsten Standard-Compounds dargestellt:

PTFE-Standardcompounds

PTFE + 15% bis 40% Glasfaser

Farbe beige

Durch die Beimischung von Glasfasern wird besonders im erhöhten Temperaturbereich die Druckfestigkeit erhöht. Die chemische Widerstandsfähigkeit gegenüber reinem, ungefüllten PTFE ist nur unwesentlich beeinträchtigt. Ebenso sind die Antihaft- und dielektrisch Eigenschaften gemindert. Dieser Comound eignet sich vornehmlich für statische Anwendungen. Bei Gleitfunktionen ist auf eine hohe Oberflächenhärte des Gleitpartners zu achten. Da die Glasfaser abrasiv wirkt, ist dieser Werkstoff für weiche metallische Gleitpartner nicht geeignet.

PTFE + 25% Glasfaser + 5% Molybdänsulfid

Farbe: braungrau

Die Modifikation mit Glasfasern und MoS₂ verbessert besonders die Druckfestigkeit und Verschleißfestigkeit sowie den Gleitreibungskoeffizienten Die chemische Widerstandsfähigkeit gegenüber virginalem, ungefülltem PTFE ist nur unwesentlich beeinträchtigt. Die Antihaft- und dielektrischen Eigenschaften sind etwas gemindert. Bei den Gleitpartnern ist auf eine hohe Oberflächenhärte zu achten.

PTFE + 15 – 25% Kohlepulver

Farbe: schwarz

Die Beigabe von Kohlepulver bewirkt eine Erhöhung der Druck- und Verschleißfestigkeit. Der Werkstoff ist thermisch und elektrisch leitfähig. Der Compound ist ein Standardtyp für den Nass-und Trockenlauf. Die chemische Widerstandsfähigkeit und antiadhäsive Oberflächeneigenschaften sind gegenüber reinem, ungefülltem PTFE nur unwesentlich beeinträchtigt. Bei Gleitanwendungen kann ein leichter Kohleabrieb eintreten.

PTFE + 5 bis 15% Grafit

Farbe: grau

Die Modifikation mit Grafit erzeugt einen Schmiereffekt und verbessert den Gleitreibungskoeffizienten Die chemische Widerstandsfähigkeit ist gegenüber virginalem, ungefülltem PTFE beeinträchtig (nicht beständig gegen stark oxidierende Medien). Die Antihafteffekt ist etwas gemindert. Eine statische Aufladung tritt nicht ein. In Kombination mit harten Gleitpartnern tritt ein hoher Abrieb auf.

PTFE + 50% Stahlpulver

Farbe: stahlgrau

Der hohe Füllstoffanteil mit Stahlpulver ergibt eine wesentlich verbesserte Druckfestigkeit und Dimensionsstabilität. Der Kaltfluss ist deutlich reduziert. Für den absoluten Trockenlauf ist dieser Compound nicht zu empfehlen. Die chemische Beständigkeit ist gegenüber virginalem PTFE ist etwas eingeschränkt. Die Antihaft-Eigenschaften deutlich gemindert. Der Werkstoff ist nicht elektrisch isolierend.

PTFE + 60% Bronzepulver

Farbe bronze

Durch den sehr hohen Füllstoffanteil wird eine deutliche Verbesserung der Druckfestigkeit und Dimensionsstabilität erzielt. Der Werkstoff wird hauptsächlich für teil- oder vollgeschmierte Anwendungen eingesetzt. Die chemische Widerstandsfähigkeit und antiadhäsive Oberflächeneigenschaften sind gegenüber reinem, ungefülltem PTFE deutlich beeinträchtigt.

PTFE + 1,2% leitfähiger Füllstoff

Farbe: natur

Die Beigabe eines Füllstoffes ergibt einen leitfähigen PTFE-Werkstoff. Die chemische Widerstandsfähigkeit gegenüber virginalem, ungefülltem PTFE nur unwesentlich beeinträchtig, der Antihafteffekt nur unwesentlich gemindert. Der Oberflächenwiderstand liegt 10³ Ω.

PTFE metalldetektierbar 868

Farbe: blau

Dieser PTFE-Compound enthält einen metalldetektierbaren Füllstoff, der mit den üblichen Metall- oder Röntgendetektoren auffindbar ist. Fragmente von Bauteilen sind somit auffindbar und Verunreingungen in Lebensmitteln vermeidbar. Der Zusammensetzung dieses Werkstoffes ist lebensmittelrechtlich konform nach FDA und EU 10 /2011. Die wesentlichen Eigenschaften von PTFE wie das weite Temperatureinsatz-spektrum und die ausgezeichnete chemische Widerstandsfähigkeit bleiben gewahrt.

SEMITRON® ESd 500 HR (PTFE+ synthetischer Glimmer + statisch ableitende Additive)

Farbe weiß

Dieser Fluorkunststoff bietet eine ausgezeichnete Kombination aus guten Gleiteigenschaften und einer hohen Dimensionsstabilität. SEMITRON ESd 500HR ist für Anwendungen geeignet, in denen ein kontrollierter Abfluss statischer Ladungen unerlässlich ist. Der spezifischer Oberflächenwiderstand liegt bei 10¹⁰ -10¹² Ω.

SEMITRON® ESd 520 HR (PTFE+ synthetischer Glimmer + statisch ableitende Additive)

Farbe khakigrau

Diese Neuentwicklung verfügt als erster Werkstoff über eine branchenweit einmalige Kombination aus elektrostatischer Ableitfähigkeit (ESd), hoher Festigkeit und Wärmebeständigkeit. Die wichtigste Eigenschaft von SEMITRON® 520HR besteht in der einzigartigen Widerstandsfähigkeit dieses Materials gegen dielektrische Durchschläge bei hohen Spannungen (>100 V). Der spezifischer Oberflächenwiderstand liegt bei 10¹⁰ -10¹² Ω.

Halbzeuge/Fertigteile aus Dyneon ™TFM™ (chemisch mit PVE modifiziertes PTFE)

Chemisch modifizierte PTFE-Typen besitzen Vorteile gegenüber virginalen, unmodifiziertem PTFE:

• geringere Deformation unter Last („Kaltfluss“)
• reduzierte Permeation
• besseres Rückstellverhalten bei höheren Temperaturen
• geringere Dehnung bei höheren Temperaturen
• geringerer Abfall des E-Moduls unter Temperaturbelastung
• glattere Oberflächen bei zerspanten Teilen
• Verschweißbarkeit

Dyneon ™TFM™

• TFM 1700, 1705, TFM 1600 virginal modifiziert (für ramextrudierte bzw. pressgesinterte Halbzeuge)
• T FM 4105: modifiziert + 25% Glasfaser
•  TFM 4212: modifiziert + 10% E-Kohle
• TFM 4215: modifiziert + 25% E-Kohle
• TFM 4220: modifiziert + 2% elektrisch leitfähiges Leitpigment

Zu den allgemeinen Eigenschafen siehe die entsprechenden Werkstoffbeschreibungen oben.

FLUOROSINT® – Produktgruppe

Durch die chemische Verbindung von synthetisch hergestelltem Glimmer mit PTFE-Rohware werden Eigenschaften erzielt, die mit konventionell hergestellten PTFE-Componds normalerweise nicht erreichbar sind. Die FLUOROSINT®-Einstellungen bieten eine Kombination aus hervorragenden Gleiteigenschaften und einer guten Dimensionsstabilität. unter Beibehaltung der sonstigen hervorragen Merkmale von PTFE.

Die meisten Typen sind physiologisch unbedenklich und für den Kontakt mit Lebensmitteln geeignet.

FLUOROSINT® 207 (PTFE+ synthetischer Glimmer)

Farbe weiß

Dieser Werkstoff kombiniert gute mechanischen Tragfähigkeit und Dimensionsstabilität sowie einem vorzüglichen Gleit- und Verschleißverhalten mit der inhärenten herausragenden chemischen und Hydrolysebeständigkeit. Er ist physiologisch unbedenklich und für den Kontakt mit Lebensmitteln geeignet

FLUOROSINT® 500 (PTFE+ synthetischer Glimmer)

Farbe elfenbein

Dieses Material hat einen höheren Füllstoffanteil als Typ 207. Er besitzt sehr gute tribologische Eigenschaften und eine außergewöhnlich hohe mechanische Tragfähigkeit. FLUOROSINT^® 500 weist eine neunmal geringere Verformung unter Last auf als ungefülltes PTFE (geprüft gemäß ASTM D 621, Druckspannung von 14 MPa bei 50°C). Sein thermischer Längenausdehnungskoeffizient reicht an die Ausdehnungsrate von Aluminium heran und beträgt 1/5 des ungefüllten PTFE. FlUOROSINT^®500 ist auch wesentlich härter als ungefülltes PTFE, verfügt jedoch bei fast gleicher Reibungszahl über einen besseren Verschleißwiderstand und greift die meisten Gleitpartner nicht an.

FLUOROSINT® HPV (PTFE+ synthetischer Glimmer)

Farbe hellbraun

Das Material wurde optimiert für Anwendungen mit hohem pv-Faktor und niedrigem Verschleiß. FLUOROSNT® HPV hat den niedrigsten Verschleißfaktor aller FLUOROSINT®-Einstellungen. Der Werkstoff ist physiologisch unbedenklich und für den Kontakt mit Lebensmitteln geeignet

FLUOROSINT® MT-01 (PTFE+ synthetischer Glimmer)

Farbe dunkelgrau

Er eignet sich besonders für Anwendungen, die eine geringe Deformation und niedrigem linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten bei hohen Temperaturen in Verbindung mit hoher mechanischer Belastung erfordern.

FLUOROSINT® 135 (PTFE+ synthetischer Glimmer)

Farbe schwarz

Dieser neu entwickelte Werkstoff übertrifft mit dem niedrigsten Reibungskoeffizienten (COF), dem niedrigsten linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten (CLTE) und dem niedrigsten Verschleißwert alle typischen gefüllten PTFE-Verbindungen. Das neue Material kann bei Temperaturen bis zu +232°C verwendet werden. Die durchgeführten Tests haben verbesserte Werte für den Ausdehnungskoeffizienten, den Reibungskoeffizienten und der Deformation unter Last von mehr als 30 bis zu 50 Prozent ergeben.

Anwendungsgebiete

Komponenten im Maschinenbau, Elektrotechnik, Halbleiterindustrie chemische Prozessanlagen Medizintechnik, Pharmazeutik, Biotechnologie Erdöl- und Erdgasförderung: wie Gehäuseteile, Gleitleisten, Gleitlager, Führungen, Lagerbuchsen, Kolbenringe, Membrane, Faltenbälge, Rutschen, Antihaftbeläge, Dichtungen, Dichtringe, Labyrinth -dichtungen, Ventilsitze, Achslager, Tauchrohre