Fluorkunststoffe Technischer Teil

Seit Jahrzehnten nehmen die Fluorkunststoffe einen festen Platz in den verschiedensten Industriezweigen ein. Sie zeichnen sich durch exzellente Eigenschaften aus, sind extrem chemisch resistent, besitzen eine hohe Thermostabilität, sind nicht brennbar, physiologisch unbedenklich, hydrophob d.h.wasserabstoßend, antiadhäsiv, widerstehen Witterungseinflüssen, Korrosion und UV-Bestrahlung, sind Kältebeständig bis in den Kryogenbereich ( > – 200°C ), besitzen sehr gute Isoliereigenschaften und weisen einen niedrigen Reibungskoeffizienten auf.

Als Fluorkunststoffe bezeichnet man perfluorierte Polymere. Aufgrund der sehr hohen Viskosität und dem Fehlen eines Schmelzflusses lassen sich diese Kunststoffe nicht mit konventionellen Herstellungsmethoden ( z.B. Spritzguß ) herstellen. Hier hat sich die Ramextrusion, Pastenextrusion, das isostatische und konventionelle Pressverfahren bewährt.

Erst zu Beginn der 70er Jahre entwickelten sich Fluorthermoplaste, die sich sowohl in ihren Eigenschaften als auch in ihren Verarbeitungstechnologien (Schmelzverfahren) unterscheiden.

Unter Berücksichtigung einer konstanten Belastung von 7 N/mm2 und unterschiedlichen Temperaturstufen ergibt sich folgendes Fließverhalten von PTFE:

Temperatur |Deformation(%)| Zeit( Tagen )

25°C              2,2                          2 – 20
100°C            5,8                          2 – 20
150°C            10,0                        2 – 20
200°C            22,0                        2 – 20

Sobald die Belastung, die zur Verformung führte , entfernt wird, zeigt sich eine Erholung des PTFE’s. Diesen Effekt bezeichnet man als „plastic memory“, das Material will in seine ursprüngliche Form wieder zurück. Oberhalb von 327°C erfolgt diese Rückorientierung sogar zu 100%.

Um das Fliessverhalten zu verhindern empfiehlt sich eine metallische Umklammerung des PTFE-Teiles (z.B. Dichtung).

 

Was ist PTFE?

Unter der Bezeichnung Teflon® entwickelte DuPont bereits vor dem 2. Weltkrieg den Werkstoff P.T.F.E. Polytetra- fluorethylen.Die Strukturformel für PTFE lautet: (C2F4 ) n

Es gibt über die Herstellung und Verarbeitung von PTFE sehr ausführliche Literatur der Pulverhersteller. Wir konzentrieren uns auf Anwendungsbeispiele und geben einen Überblick über die technischen Daten.

PTFE ist optisch unduchsichtig weiss und nur als Schlauchmaterial oder dünne Folie bläulich durchscheinend. Oberhalb von +327°C entsteht ein Kristall-Umwandlungspunkt, d.h. das material wird amorph und gelartig. PTFE schmilzt nicht. Im Bereich > 400°C beginnt die thermische Zersetzung.

Von negativem Einfluss ist bei PTFE die Tatsache, dass kein Kleber eine feste Verbindung herstellen kann. Dies kommt durch die hohe Fluordichte welche eine wasserabweichende Oberfläche bewirkt. Für Antihaftanwendungen z.B. für Bratpfannen etc. mag dies vorteilhaft sein.

Durch spezielle Ätzverfahren kann die Oberfläche von PTFE verändert werden, sodass eine anschließende Klebverbindung ermöglicht wird. ( Siehe PTFE-Folien, geätzt) Wie bereits anfangs erwähnt ist PTFE nicht spritzbar. Eine spanabhebende Bearbeitung ist deshalb erforderlich (Drehen, Fräsen)

 

Vorteile von PTFE:

Durch die Fluor-Kohlenstoffverbindung entsteht eine Reihe einzigartiger Eigenschaften:

> Universelle chemische Beständigkeit

> Thermischer Anwendungsbereich von – 260 bis + 300°C

> Sehr geringe Reibung ( wie Eis auf Eis )

> Exzellente Antihafteigenschaften ( Beispiel Bratpfanne )

> Null Wasseraufnahme

> Sehr guter Isolator

> Nicht brennbar

> Für Lebensmittel unbedenklich

 

Der Einfluss von Füllstoffen:

Das Beimischen von Füllstoffen in PTFE erfolgt aus folgenden Gründen:

> Verbesserung der Verschleißfestigkeit

> das Kriechverhalten und die Deformation unter Druck wird wesentlich reduziert

> Der Isolierwiderstand kann verringert werden

> zur Kennzeichnung z.B. bei Schläuchen

Bewährte Füllstoffe für PTFE:

Als Füllstoffe werden anorganische Substrate verwendet wie Graphit, Glasfasern, Kohle, Bronze und Sonderischungen wie z.B. Keramik/Grafit u.a

 

Nachteilige Eigenschaften von PTFE:

Trotz der sehr guten Eigenschaften hat PTFE auch eine Schattenseite. PTFE besitzt nur eine geringe mechanische Festigkeit, deshalb ist das Kaltfliessen sehr ausgeprägt. Allerdings erfolgt dies nur in den ersten 24 h danach stellt sich keine Verformung mehr ein.

 

 

Was ist PFA?

Fluorthermoplaste wie PFA kommen aufgrund ihrer hohen Gebrauchs- temperatur und Chemikalienbeständigkeit als innovative Werkstoffe in vielen industriellen Anwendungen zum Einsatz.

PFA bietet eine Kombination aus Leistungsvorteilen, die im Bereich thermoplastisch verarbeitbarer Fluorpolymere unerreichbar sind. Dieses Eigenschaftsprofil eröffnet neue Anwendungsmöglichkeiten auf dem Gebiet der Schläuche, Beschichtungen, Folien, Platten und Dichtungen. Auch als Auskleidungsmaterial in Armaturen nach dem Transfermouldingverfahren kommt PFA immer stärker zum Einsatz, da die extrem hohe Chemi- kalienbeständigkeit gegenüber anorganischen und organischen Säuren, Halogenverbindungen, Kohlenwasserstoffen, Alkoholen ein wesentlicher Faktor darstellt.

 

 

Niedrige Permeationsraten und exzellente Kraftstoffbeständigkeit, außergewöhnlich gute Transparenz und Lichtdurchlässigkeit im sichtbaren und UV-Bereich sind wichtige Eigenschaften für High-Tech Schläuche. In wässriger Dispersion ist PFA für Beschichtungen hervorragend einsetzbar. Unsere Backformen und Backbleche werden z.B. damit seit Jahren erfolgreich beschichtet.

Die Dauergebrauchstemperatur liegt bei 255°C. PFA ist nicht entflammbar und brennt auch bei hoher Sauerstoffkonzentration nicht.

 

 

Was ist PCTFE

Vergleicht man PCTFE hinsichtlich seiner mechanischen Eigenschaften mit PTFE oder PVDF, liegen diese dazwischen. PCTFE bleibt unter Druckbelastung stabiler und zeigt kaum Kriechneigung gegenüber PTFE.

 

 

Im Tiefsttemperaturbereich bis > – 255°C ist PCTFE einsetzbar ohne zu verspröden. Ebenso interessant ist PCTFE als Konstruktionswerkstoff im Bereich Strahlung gegenüber PTFE. Die Dauergebrauchstemperatur liegt bei 180°C. PCTFE ist nicht entflammbar und brennt auch bei hoher Sauerstoffkonzentration nicht.

PCTFE ist gegenüber radioaktiver Strahlung sehr widerstandsfähig. Lediglich ionisierende Strahlung beeinflusst die Eigenschaften von PCTFE negativ.