Politetrafluoroetilenoak (PTFE), bere egonkortasun kimiko bikainagatik, tenperatura altu/baxuko erresistentziagatik eta marruskadura-koefiziente baxuagatik ezaguna, "Plastikozko Erregea" ezizena irabazi du eta oso erabilia da industria kimiko, mekaniko eta elektronikoan. Hala ere, PTFE puruak berezko eragozpenak ditu, hala nola erresistentzia mekaniko baxua, fluxu hotzeko deformazioarekiko sentikortasuna eta eroankortasun termiko eskasa. Muga horiek gainditzeko, beira-zuntzez indartutako PTFE konpositeak garatu dira. Material honek errendimendu-neurri ugari nabarmen hobetzen ditu, PTFEren propietate hobeak mantenduz, beira-zuntzen indartze-efektuari esker.
1. Ezaugarri mekanikoen hobekuntza nabarmena
PTFE puruaren molekula-kate egitura oso simetrikoak eta kristalinitate handiak molekula arteko indar ahulak eragiten dituzte, eta horrek erresistentzia mekaniko eta gogortasun txikia dakar. Horrek kanpoko indar handien pean deformaziorako joera ematen du, eta horrek erresistentzia handia behar duten eremuetan dituen aplikazioak mugatu egiten ditu. Beira-zuntzen sartzeak PTFEaren propietate mekanikoetan hobekuntza nabarmena dakar. Beira-zuntzak erresistentzia eta modulu handiagatik bereizten dira. PTFE matrizean uniformeki sakabanatuta daudenean, kanpoko kargak modu eraginkorrean jasaten dituzte, konpositearen errendimendu mekaniko orokorra hobetuz. Ikerketek adierazten dute beira-zuntz kopuru egokia gehituta, PTFEaren trakzio-erresistentzia 1 edo 2 aldiz handitu daitekeela, eta flexio-erresistentzia are nabarmenagoa dela, jatorrizko materialarekin alderatuta 2 edo 3 aldiz hobetuz gutxi gorabehera. Gogortasuna ere nabarmen handitzen da. Horri esker, beira-zuntzez indartutako PTFEak fidagarritasunez funtziona dezake fabrikazio mekanikoan eta aeroespazialean lan-ingurune konplexuagoetan, hala nola zigilu mekanikoetan eta errodamendu-osagaietan, materialaren erresistentzia nahikoa ez izateak eragindako akatsak eraginkortasunez murriztuz.
2. Errendimendu termiko optimizatua
PTFE puruak erresistentzia ona badu ere tenperatura altu eta baxuetan, -196 °C eta 260 °C artean epe luzerako erabilerarako gai denez, bere dimentsio-egonkortasuna eskasa da tenperatura altuetan, non deformazio termikorako joera duen. Beira-zuntzak gehitzeak arazo hau modu eraginkorrean konpontzen du materialaren bero-desbideratze tenperatura (HDT) eta dimentsio-egonkortasuna handituz. Beira-zuntzek berak bero-erresistentzia eta zurruntasun handia dute. Tenperatura altuko inguruneetan, PTFE molekula-kateen mugimendua mugatzen dute, eta horrela materialaren hedapen termikoa eta deformazioa mugatuz. Beira-zuntz edukiera optimoarekin, beira-zuntzez indartutako PTFEaren bero-desbideratze tenperatura 50 °C baino gehiago handitu daiteke. Forma egonkorra eta dimentsio-zehaztasuna mantentzen ditu tenperatura altuko funtzionamendu-baldintzetan, egonkortasun termiko handiko eskakizunak dituzten aplikazioetarako egokia bihurtuz, hala nola tenperatura altuko hodietan eta tenperatura altuko zigilatze-junturatan.
3. Fluxu hotzaren joera murriztua
PTFE puruaren fluxu hotza (edo arrastatzea) arazo nabarmena da. Denboran zehar karga konstante baten pean gertatzen den deformazio plastiko motelari egiten dio erreferentzia, tenperatura nahiko baxuetan ere. Ezaugarri honek PTFE puruaren erabilera mugatzen du epe luzeko forma eta dimentsio-egonkortasuna behar duten aplikazioetan. Beira-zuntzen sartzeak PTFEren fluxu hotzaren fenomenoa eraginkortasunez inhibitzen du. Zuntzek euskarri-eskeleto gisa jokatzen dute PTFE matrizearen barruan, PTFE molekula-kateen irristatzea eta berrantolaketa oztopatzen dute. Datu esperimentalek erakusten dute beira-zuntzez indartutako PTFEaren fluxu hotzaren tasa % 70etik % 80ra murrizten dela PTFE puruarekin alderatuta, materialaren dimentsio-egonkortasuna nabarmen hobetuz karga luzearen pean. Horrek egoki egiten du zehaztasun handiko pieza mekanikoak eta egitura-osagaiak fabrikatzeko.
4. Higaduraren aurkako erresistentzia hobetua
PTFE puruaren marruskadura-koefiziente baxua bere abantailetako bat da, baina higadura-erresistentzia eskasa ere eragiten du, marruskadura-prozesuetan higadura eta transferentziaren aurrean sentikorragoa bihurtuz. Beira-zuntzez indartutako PTFEak materialaren gainazaleko gogortasuna eta higadura-erresistentzia hobetzen ditu zuntzen indartze-efektuaren bidez. Beira-zuntzaren gogortasuna PTFEarena baino askoz handiagoa da, eta horrek marruskaduran higadura eraginkortasunez jasateko aukera ematen dio. Materialaren marruskadura- eta higadura-mekanismoa ere aldatzen du, PTFEaren itsaspen-higadura eta urradura-higadura murriztuz. Gainera, beira-zuntzek irtengune txikiak sor ditzakete marruskadura-gainazalean, marruskadura-kontrako efektu jakin bat emanez eta marruskadura-koefizientearen gorabeherak murriztuz. Aplikazio praktikoetan, marruskadura-osagaietarako material gisa erabiltzen denean, hala nola errodamendu irristagarriak eta pistoi-eraztunak, beira-zuntzez indartutako PTFEaren zerbitzu-bizitza nabarmen luzatzen da, hainbat aldiz edo dozenaka aldiz ere PTFE puruarekin alderatuta. Ikerketek erakutsi dute beira-zuntzez betetako PTFE konpositeen higadura-erresistentzia ia 500 aldiz hobetu daitekeela bete gabeko PTFE materialekin alderatuta, eta PV balio mugatzailea 10 aldiz handitzen dela.
5. Eroankortasun termiko hobetua
PTFE puruak eroankortasun termiko baxua du, eta horrek ez du bero-transferentziarako laguntzen eta mugak sortzen ditu beroa xahutzeko behar handiak dituzten aplikazioetan. Beira-zuntzak eroankortasun termiko nahiko altua du, eta PTFEri gehitzeak, neurri batean, materialaren eroankortasun termikoa hobetu dezake. Beira-zuntza gehitzeak ez du PTFEren eroankortasun termikoaren koefizientea nabarmen handitzen, baina bero-eroapen bideak sor ditzake materialaren barruan, bero-transferentziaren abiadura bizkortuz. Horri esker, beira-zuntzez indartutako PTFEak aplikazio potentzial hobea du arlo elektroniko eta elektrikoetan, hala nola, kuxin termikoetan eta zirkuitu-plaken substratuetan, PTFE puruaren eroankortasun termiko eskasarekin lotutako bero-metatze arazoak konpontzen lagunduz. Eroankortasun termiko hobetuak marruskadura-beroa xahutzen ere laguntzen du errodamenduak bezalako aplikazioetan, errendimendu hobea lortzen lagunduz.
Aplikazio-eremua: Material konposatu hau oso erabilia da industria-zigiluetan, karga handiko errodamenduetan/buxingetan, erdieroaleen ekipamenduetan eta industria kimikoko higaduraren aurkako hainbat egitura-piezatan. Elektronika-arloan, osagai elektronikoetarako isolatzaile-junta, zirkuitu-plaken isolamendua eta hainbat babes-zigilu fabrikatzeko erabiltzen da. Bere funtzionalitatea aeroespazialaren sektorera hedatzen da isolamendu termiko-geruza malguetarako.
Mugei buruzko oharra: Beira-zuntzak propietate asko nabarmen hobetzen dituen arren, garrantzitsua da kontuan izatea beira-zuntz edukia handitzen den heinean, konpositearen trakzio-erresistentzia, luzapena eta gogortasuna gutxitu egin daitezkeela, eta marruskadura-koefizientea pixkanaka handitu. Gainera, beira-zuntz eta PTFE konpositeak ez dira egokiak ingurune alkalinoetan erabiltzeko. Hori dela eta, formulazioa, beira-zuntzaren ehunekoa (normalean % 15-25) eta grafito edo MoS2 bezalako beste betegarri batzuekin konbinatzeko aukera barne, aplikazio-eskakizun espezifikoak betetzeko egokituta dago.
Argitaratze data: 2025eko abenduak 5