Polytetrafluóretylén (PTFE), známy svojou výnimočnou chemickou stabilitou, odolnosťou voči vysokým/nízkym teplotám a nízkym koeficientom trenia, si vyslúžil prezývku „Kráľ plastov“ a je široko používaný v chemickom, strojárskom a elektronickom priemysle. Čistý PTFE má však inherentné nevýhody, ako je nízka mechanická pevnosť, náchylnosť na deformáciu za studena a nízka tepelná vodivosť. Na prekonanie týchto obmedzení boli vyvinuté kompozity PTFE vystužené sklenenými vláknami. Tento materiál výrazne zlepšuje viacero výkonnostných parametrov a zároveň si zachováva vynikajúce vlastnosti PTFE vďaka výstužnému účinku sklenených vlákien.
1. Významné zlepšenie mechanických vlastností
Vysoko symetrická molekulárna reťazcová štruktúra a vysoká kryštalinita čistého PTFE majú za následok slabé medzimolekulové sily, čo vedie k nízkej mechanickej pevnosti a tvrdosti. Vďaka tomu je náchylný na deformáciu pri pôsobení významnej vonkajšej sily, čo obmedzuje jeho použitie v oblastiach vyžadujúcich vysokú pevnosť. Pridanie sklenených vlákien prináša podstatné zlepšenie mechanických vlastností PTFE. Sklenené vlákna sa vyznačujú vysokou pevnosťou a vysokým modulom. Keď sú rovnomerne rozptýlené v matrici PTFE, účinne znášajú vonkajšie zaťaženie, čím zlepšujú celkový mechanický výkon kompozitu. Výskum naznačuje, že pridaním vhodného množstva sklenených vlákien je možné pevnosť v ťahu PTFE zvýšiť 1 až 2-krát a pevnosť v ohybe sa stáva ešte pozoruhodnejšou, pričom sa v porovnaní s pôvodným materiálom zlepšuje približne 2 až 3-krát. Výrazne sa zvyšuje aj tvrdosť. To umožňuje PTFE vystuženému sklenenými vláknami spoľahlivo fungovať v zložitejších pracovných prostrediach v strojárstve a letectve, ako sú napríklad mechanické upchávky a ložiskové komponenty, čím sa účinne znižuje počet porúch spôsobených nedostatočnou pevnosťou materiálu.
2. Optimalizovaný tepelný výkon
Hoci čistý PTFE má dobré výsledky pri vysokých a nízkych teplotách a je schopný dlhodobého používania medzi -196 °C a 260 °C, jeho rozmerová stabilita je pri vysokých teplotách nízka, čím je náchylný na tepelnú deformáciu. Pridanie sklenených vlákien tento problém účinne rieši zvýšením teploty tepelnej deformácie (HDT) materiálu a rozmerovej stability. Samotné sklenené vlákna majú vysokú tepelnú odolnosť a tuhosť. V prostredí s vysokými teplotami obmedzujú pohyb molekulárnych reťazcov PTFE, čím obmedzujú tepelnú rozťažnosť a deformáciu materiálu. S optimálnym obsahom sklenených vlákien sa môže teplota tepelnej deformácie PTFE vystuženého sklenenými vláknami zvýšiť o viac ako 50 °C. Zachováva si stabilný tvar a rozmerovú presnosť aj pri prevádzkových podmienkach pri vysokých teplotách, vďaka čomu je vhodný pre aplikácie s vysokými požiadavkami na tepelnú stabilitu, ako sú vysokoteplotné potrubia a vysokoteplotné tesnenia.
3. Znížený sklon k studenému toku
Tečenie za studena (alebo tečenie) je významný problém čistého PTFE. Ide o pomalú plastickú deformáciu, ku ktorej dochádza pri konštantnom zaťažení v priebehu času, a to aj pri relatívne nízkych teplotách. Táto vlastnosť obmedzuje použitie čistého PTFE v aplikáciách vyžadujúcich dlhodobú tvarovú a rozmerovú stabilitu. Pridanie sklenených vlákien účinne inhibuje fenomén tečenia PTFE za studena. Vlákna pôsobia ako nosná kostra v matrici PTFE, čím bránia kĺzaniu a preskupovaniu molekulárnych reťazcov PTFE. Experimentálne údaje ukazujú, že rýchlosť tečenia PTFE vystuženého sklenenými vláknami za studena je v porovnaní s čistým PTFE znížená o 70 % až 80 %, čo výrazne zvyšuje rozmerovú stabilitu materiálu pri dlhodobom zaťažení. Vďaka tomu je vhodný na výrobu vysoko presných mechanických dielov a konštrukčných komponentov.
4. Zlepšená odolnosť proti opotrebovaniu
Nízky koeficient trenia čistého PTFE je jednou z jeho výhod, ale prispieva aj k jeho nízkej odolnosti proti opotrebovaniu, vďaka čomu je náchylný na opotrebovanie a prenos počas trecích procesov. PTFE vystužený sklenenými vláknami zlepšuje tvrdosť povrchu a odolnosť materiálu proti opotrebovaniu vďaka výstužnému účinku vlákien. Tvrdosť sklenených vlákien je oveľa vyššia ako tvrdosť PTFE, čo mu umožňuje účinne odolávať opotrebovaniu počas trenia. Mení tiež mechanizmus trenia a opotrebovania materiálu, čím znižuje adhézne opotrebenie a abrazívne opotrebenie PTFE. Okrem toho môžu sklenené vlákna vytvárať drobné výčnelky na trecej ploche, čím poskytujú určitý antifrikčný účinok a znižujú kolísanie koeficientu trenia. V praktických aplikáciách, keď sa PTFE vystužený sklenenými vláknami použije ako materiál na trecie komponenty, ako sú klzné ložiská a piestne krúžky, sa jeho životnosť výrazne predlžuje, potenciálne niekoľkonásobne alebo dokonca desiatkykrát v porovnaní s čistým PTFE. Štúdie ukázali, že odolnosť PTFE kompozitov plnených sklenenými vláknami proti opotrebovaniu sa môže zlepšiť takmer 500-krát v porovnaní s neplnenými PTFE materiálmi a limitná hodnota PV sa zvyšuje približne 10-krát.
5. Zvýšená tepelná vodivosť
Čistý PTFE má nízku tepelnú vodivosť, čo neprispieva k prenosu tepla a predstavuje obmedzenia v aplikáciách s vysokými požiadavkami na odvod tepla. Sklenené vlákno má relatívne vysokú tepelnú vodivosť a jeho pridanie do PTFE môže do určitej miery zlepšiť tepelnú vodivosť materiálu. Hoci pridanie sklenených vlákien drasticky nezvyšuje koeficient tepelnej vodivosti PTFE, môže v materiáli vytvárať dráhy vedenia tepla, čím sa zrýchľuje prenos tepla. To dáva PTFE vystuženému sklenenými vláknami lepší aplikačný potenciál v elektronických a elektrických oblastiach, ako sú tepelné podložky a substráty dosiek plošných spojov, čo pomáha riešiť problémy s akumuláciou tepla spojené so zlou tepelnou vodivosťou čistého PTFE. Zlepšená tepelná vodivosť tiež pomáha pri rozptyľovaní tepla vznikajúceho trením v aplikáciách, ako sú ložiská, čo prispieva k lepšiemu výkonu.
Rozsah použitia: Tento kompozitný materiál sa široko používa v priemyselných tesneniach, vysoko zaťažených ložiskách/puzdrách, polovodičových zariadeniach a rôznych odolných konštrukčných dieloch v chemickom priemysle. V oblasti elektroniky sa používa pri výrobe izolačných tesnení pre elektronické súčiastky, izolácií pre dosky plošných spojov a rôznych ochranných tesnení. Jeho funkčnosť sa ďalej rozširuje do leteckého a kozmického sektora pre flexibilné tepelnoizolačné vrstvy.
Poznámka k obmedzeniam: Hoci sklenené vlákno výrazne zlepšuje mnohé vlastnosti, je dôležité poznamenať, že so zvyšujúcim sa obsahom sklenených vlákien sa môže znížiť pevnosť v ťahu, predĺženie a húževnatosť kompozitu a postupne sa môže zvýšiť koeficient trenia. Okrem toho kompozity zo sklenených vlákien a PTFE nie sú vhodné na použitie v alkalickom prostredí. Preto je zloženie vrátane percenta sklenených vlákien (zvyčajne 15 – 25 %) a možnej kombinácie s inými plnivami, ako je grafit alebo MoS2, prispôsobené špecifickým požiadavkám aplikácie.
Čas uverejnenia: 05.12.2025