ગ્લાસ ફાઇબર રિઇનફોર્સ્ડ પીટીએફઇ: "પ્લાસ્ટિક કિંગ" ના પ્રદર્શનમાં વધારો

પોલીટેટ્રાફ્લોરોઇથિલિન (PTFE), જે તેની અસાધારણ રાસાયણિક સ્થિરતા, ઉચ્ચ/નીચા-તાપમાન પ્રતિકાર અને ઓછા ઘર્ષણ ગુણાંક માટે પ્રખ્યાત છે, તેને "પ્લાસ્ટિક કિંગ" ઉપનામ મળ્યું છે અને તેનો ઉપયોગ રાસાયણિક, યાંત્રિક અને ઇલેક્ટ્રોનિક ઉદ્યોગોમાં વ્યાપકપણે થાય છે. જો કે, શુદ્ધ PTFE માં ઓછી યાંત્રિક શક્તિ, ઠંડા પ્રવાહ વિકૃતિ પ્રત્યે સંવેદનશીલતા અને નબળી થર્મલ વાહકતા જેવી સહજ ખામીઓ છે. આ મર્યાદાઓને દૂર કરવા માટે, ગ્લાસ ફાઇબર રિઇનફોર્સ્ડ PTFE કમ્પોઝીટ વિકસાવવામાં આવ્યા છે. આ સામગ્રી ગ્લાસ ફાઇબરની મજબૂતીકરણ અસરને કારણે PTFE ના શ્રેષ્ઠ ગુણધર્મોને જાળવી રાખીને બહુવિધ પ્રદર્શન મેટ્રિક્સમાં નોંધપાત્ર સુધારો કરે છે.

1. યાંત્રિક ગુણધર્મોમાં નોંધપાત્ર વધારો

શુદ્ધ PTFE ની ખૂબ જ સપ્રમાણ પરમાણુ સાંકળ રચના અને ઉચ્ચ સ્ફટિકીયતા નબળા આંતરઆણ્વિક બળોમાં પરિણમે છે, જેના કારણે યાંત્રિક શક્તિ અને કઠિનતા ઓછી થાય છે. આનાથી તે નોંધપાત્ર બાહ્ય બળ હેઠળ વિકૃતિ તરફ દોરી જાય છે, જેના કારણે ઉચ્ચ શક્તિની જરૂર હોય તેવા ક્ષેત્રોમાં તેનો ઉપયોગ મર્યાદિત થાય છે. કાચના તંતુઓનો સમાવેશ PTFE ના યાંત્રિક ગુણધર્મોમાં નોંધપાત્ર સુધારો લાવે છે. કાચના તંતુઓ તેમની ઉચ્ચ શક્તિ અને ઉચ્ચ મોડ્યુલસ દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. જ્યારે PTFE મેટ્રિક્સમાં સમાન રીતે વિખેરાઈ જાય છે, ત્યારે તેઓ અસરકારક રીતે બાહ્ય ભાર સહન કરે છે, જે સંયુક્તના એકંદર યાંત્રિક પ્રદર્શનમાં વધારો કરે છે. સંશોધન સૂચવે છે કે યોગ્ય માત્રામાં કાચના તંતુના ઉમેરા સાથે, PTFE ની તાણ શક્તિ 1 થી 2 ગણી વધારી શકાય છે, અને ફ્લેક્સરલ તાકાત વધુ નોંધપાત્ર બને છે, મૂળ સામગ્રીની તુલનામાં લગભગ 2 થી 3 ગણી સુધરે છે. કઠિનતા પણ નોંધપાત્ર રીતે વધે છે. આ ગ્લાસ ફાઇબર રિઇનફોર્સ્ડ PTFE ને યાંત્રિક ઉત્પાદન અને એરોસ્પેસમાં વધુ જટિલ કાર્યકારી વાતાવરણમાં વિશ્વસનીય રીતે કાર્ય કરવા દે છે, જેમ કે યાંત્રિક સીલ અને બેરિંગ ઘટકોમાં, અપૂરતી સામગ્રીની શક્તિને કારણે થતી નિષ્ફળતાઓને અસરકારક રીતે ઘટાડે છે.

2. ઑપ્ટિમાઇઝ થર્મલ પર્ફોર્મન્સ

શુદ્ધ PTFE ઉચ્ચ અને નીચા-તાપમાન પ્રતિકારમાં સારું પ્રદર્શન કરે છે, -196°C અને 260°C વચ્ચે લાંબા ગાળાના ઉપયોગ માટે સક્ષમ છે, પરંતુ ઉચ્ચ તાપમાને તેની પરિમાણીય સ્થિરતા નબળી છે, જ્યાં તે થર્મલ વિકૃતિ માટે સંવેદનશીલ હોય છે. કાચના તંતુઓનો ઉમેરો સામગ્રીના હીટ ડિફ્લેક્શન તાપમાન (HDT) અને પરિમાણીય સ્થિરતા વધારીને આ મુદ્દાને અસરકારક રીતે સંબોધે છે. કાચના તંતુઓ પોતે ઉચ્ચ ગરમી પ્રતિકાર અને કઠોરતા ધરાવે છે. ઉચ્ચ-તાપમાન વાતાવરણમાં, તેઓ PTFE પરમાણુ સાંકળોની ગતિને પ્રતિબંધિત કરે છે, જેનાથી સામગ્રીના થર્મલ વિસ્તરણ અને વિકૃતિને અટકાવે છે. શ્રેષ્ઠ ગ્લાસ ફાઇબર સામગ્રી સાથે, ગ્લાસ ફાઇબર રિઇનફોર્સ્ડ PTFE ના હીટ ડિફ્લેક્શન તાપમાનમાં 50°C થી વધુ વધારો કરી શકાય છે. તે ઉચ્ચ-તાપમાન ઓપરેટિંગ પરિસ્થિતિઓ હેઠળ સ્થિર આકાર અને પરિમાણીય ચોકસાઈ જાળવી રાખે છે, જે તેને ઉચ્ચ-તાપમાન પાઇપલાઇન્સ અને ઉચ્ચ-તાપમાન સીલિંગ ગાસ્કેટ જેવી ઉચ્ચ થર્મલ સ્થિરતા આવશ્યકતાઓ ધરાવતા એપ્લિકેશનો માટે યોગ્ય બનાવે છે.

૩. શીત પ્રવાહની વૃત્તિમાં ઘટાડો

શુદ્ધ PTFE સાથે કોલ્ડ ફ્લો (અથવા ક્રીપ) એક નોંધપાત્ર સમસ્યા છે. તે પ્રમાણમાં ઓછા તાપમાને પણ, સમય જતાં સતત ભાર હેઠળ થતી ધીમી પ્લાસ્ટિક વિકૃતિનો ઉલ્લેખ કરે છે. આ લાક્ષણિકતા લાંબા ગાળાના આકાર અને પરિમાણીય સ્થિરતાની જરૂર હોય તેવા કાર્યક્રમોમાં શુદ્ધ PTFE ના ઉપયોગને મર્યાદિત કરે છે. કાચના તંતુઓનો સમાવેશ PTFE ના ઠંડા પ્રવાહની ઘટનાને અસરકારક રીતે અટકાવે છે. તંતુઓ PTFE મેટ્રિક્સમાં સહાયક હાડપિંજર તરીકે કાર્ય કરે છે, PTFE મોલેક્યુલર સાંકળોના સ્લાઇડિંગ અને ફરીથી ગોઠવણીને અવરોધે છે. પ્રાયોગિક ડેટા દર્શાવે છે કે ગ્લાસ ફાઇબર રિઇનફોર્સ્ડ PTFE નો ઠંડા પ્રવાહ દર શુદ્ધ PTFE ની તુલનામાં 70% થી 80% સુધી ઘટે છે, જે લાંબા ગાળાના ભાર હેઠળ સામગ્રીની પરિમાણીય સ્થિરતામાં નોંધપાત્ર વધારો કરે છે. આ તેને ઉચ્ચ-ચોકસાઇવાળા યાંત્રિક ભાગો અને માળખાકીય ઘટકોના ઉત્પાદન માટે યોગ્ય બનાવે છે.

4. સુધારેલ વસ્ત્રો પ્રતિકાર

શુદ્ધ PTFE નો ઓછો ઘર્ષણ ગુણાંક તેના ફાયદાઓમાંનો એક છે, પરંતુ તે તેના નબળા વસ્ત્રો પ્રતિકારમાં પણ ફાળો આપે છે, જે તેને ઘર્ષણ પ્રક્રિયાઓ દરમિયાન ઘસારો અને સ્થાનાંતરણ માટે સંવેદનશીલ બનાવે છે. ગ્લાસ ફાઇબર રિઇનફોર્સ્ડ PTFE તંતુઓની મજબૂતીકરણ અસર દ્વારા સામગ્રીની સપાટીની કઠિનતા અને વસ્ત્રો પ્રતિકારને સુધારે છે. ગ્લાસ ફાઇબરની કઠિનતા PTFE કરતા ઘણી વધારે છે, જે તેને ઘર્ષણ દરમિયાન ઘસારોનો અસરકારક રીતે પ્રતિકાર કરવા સક્ષમ બનાવે છે. તે સામગ્રીના ઘર્ષણ અને વસ્ત્રો પદ્ધતિમાં પણ ફેરફાર કરે છે, PTFE ના એડહેસિવ વસ્ત્રો અને ઘર્ષક વસ્ત્રોને ઘટાડે છે. વધુમાં, કાચના તંતુઓ ઘર્ષણ સપાટી પર નાના પ્રોટ્રુઝન બનાવી શકે છે, ચોક્કસ ઘર્ષણ વિરોધી અસર પ્રદાન કરે છે અને ઘર્ષણ ગુણાંકમાં વધઘટ ઘટાડે છે. વ્યવહારુ એપ્લિકેશનોમાં, જ્યારે સ્લાઇડિંગ બેરિંગ્સ અને પિસ્ટન રિંગ્સ જેવા ઘર્ષણ ઘટકો માટે સામગ્રી તરીકે ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, ત્યારે ગ્લાસ ફાઇબર રિઇનફોર્સ્ડ PTFE ની સેવા જીવન નોંધપાત્ર રીતે વિસ્તૃત થાય છે, સંભવિત રીતે શુદ્ધ PTFE ની તુલનામાં ઘણી વખત અથવા તો ડઝનેક વખત. અભ્યાસોએ દર્શાવ્યું છે કે ગ્લાસ ફાઇબરથી ભરેલા PTFE કમ્પોઝિટનો વસ્ત્રો પ્રતિકાર ખાલી PTFE સામગ્રીની તુલનામાં લગભગ 500 ગણો સુધારી શકાય છે, અને મર્યાદિત PV મૂલ્ય લગભગ 10 ગણો વધે છે.

5. ઉન્નત થર્મલ વાહકતા

શુદ્ધ PTFE માં થર્મલ વાહકતા ઓછી હોય છે, જે ગરમીના સ્થાનાંતરણ માટે અનુકૂળ નથી અને ઉચ્ચ ગરમીના વિસર્જનની જરૂરિયાતોવાળા ઉપયોગોમાં મર્યાદાઓ ઉભી કરે છે. ગ્લાસ ફાઇબરમાં પ્રમાણમાં ઊંચી થર્મલ વાહકતા હોય છે, અને PTFE માં તેનો ઉમેરો અમુક અંશે સામગ્રીની થર્મલ વાહકતામાં સુધારો કરી શકે છે. જોકે ગ્લાસ ફાઇબર ઉમેરવાથી PTFE ના થર્મલ વાહકતા ગુણાંકમાં ભારે વધારો થતો નથી, તે સામગ્રીની અંદર ગરમી વાહકતા માર્ગો બનાવી શકે છે, જે ગરમીના સ્થાનાંતરણની ગતિને વેગ આપે છે. આ ગ્લાસ ફાઇબર રિઇનફોર્સ્ડ PTFE ને ઇલેક્ટ્રોનિક અને વિદ્યુત ક્ષેત્રોમાં, જેમ કે થર્મલ પેડ્સ અને સર્કિટ બોર્ડ સબસ્ટ્રેટ્સમાં વધુ સારી એપ્લિકેશન ક્ષમતા આપે છે, જે શુદ્ધ PTFE ની નબળી થર્મલ વાહકતા સાથે સંકળાયેલ ગરમી સંચય સમસ્યાઓને સંબોધવામાં મદદ કરે છે. સુધારેલ થર્મલ વાહકતા બેરિંગ્સ જેવા ઉપયોગોમાં ઘર્ષણ ગરમીને દૂર કરવામાં પણ મદદ કરે છે, જે વધુ સારી કામગીરીમાં ફાળો આપે છે.

એપ્લિકેશનનો અવકાશ:​ આ સંયુક્ત સામગ્રીનો ઉપયોગ ઔદ્યોગિક સીલ, ઉચ્ચ-લોડ બેરિંગ્સ/બુશિંગ્સ, સેમિકન્ડક્ટર સાધનો અને રાસાયણિક ઉદ્યોગમાં વિવિધ વસ્ત્રો-પ્રતિરોધક માળખાકીય ભાગોમાં વ્યાપકપણે થાય છે. ઇલેક્ટ્રોનિક્સ ક્ષેત્રમાં, તેનો ઉપયોગ ઇલેક્ટ્રોનિક ઘટકો માટે ઇન્સ્યુલેટીંગ ગાસ્કેટ, સર્કિટ બોર્ડ માટે ઇન્સ્યુલેશન અને વિવિધ રક્ષણાત્મક સીલના ઉત્પાદનમાં થાય છે. લવચીક થર્મલ ઇન્સ્યુલેશન સ્તરો માટે તેની કાર્યક્ષમતા એરોસ્પેસ ક્ષેત્રમાં વધુ વિસ્તૃત છે.

મર્યાદાઓ પર નોંધ:​ જ્યારે ગ્લાસ ફાઇબર ઘણા ગુણધર્મોને નોંધપાત્ર રીતે વધારે છે, ત્યારે એ નોંધવું મહત્વપૂર્ણ છે કે જેમ જેમ ગ્લાસ ફાઇબરનું પ્રમાણ વધે છે, તેમ તેમ કમ્પોઝિટની તાણ શક્તિ, લંબાઈ અને કઠિનતા ઘટી શકે છે, અને ઘર્ષણ ગુણાંક ધીમે ધીમે વધી શકે છે. વધુમાં, ગ્લાસ ફાઇબર અને પીટીએફઇ કમ્પોઝિટ આલ્કલાઇન મીડિયામાં ઉપયોગ માટે યોગ્ય નથી. તેથી, ગ્લાસ ફાઇબરની ટકાવારી (સામાન્ય રીતે 15-25%) અને ગ્રેફાઇટ અથવા MoS2 જેવા અન્ય ફિલર્સ સાથે સંભવિત સંયોજન સહિત ફોર્મ્યુલેશન ચોક્કસ એપ્લિકેશન આવશ્યકતાઓને પૂર્ણ કરવા માટે તૈયાર કરવામાં આવ્યું છે.