Politetrafluoroetilen (PTFE), znan po svoji izjemni kemijski stabilnosti, odpornosti na visoke/nizke temperature in nizkem koeficientu trenja, si je prislužil vzdevek »kralj plastike« in se pogosto uporablja v kemični, strojni in elektronski industriji. Vendar pa ima čisti PTFE inherentne pomanjkljivosti, kot so nizka mehanska trdnost, dovzetnost za deformacije pri hladnem toku in slaba toplotna prevodnost. Za premagovanje teh omejitev so bili razviti kompoziti PTFE, ojačani s steklenimi vlakni. Ta material znatno izboljša več kazalnikov delovanja, hkrati pa ohranja vrhunske lastnosti PTFE, zahvaljujoč ojačevalnemu učinku steklenih vlaken.
1. Znatno izboljšanje mehanskih lastnosti
Zelo simetrična molekularna verižna struktura in visoka kristalnost čistega PTFE povzročata šibke medmolekulske sile, kar vodi v nizko mehansko trdnost in trdoto. Zaradi tega je nagnjen k deformacijam pod vplivom znatne zunanje sile, kar omejuje njegovo uporabo na področjih, ki zahtevajo visoko trdnost. Vključitev steklenih vlaken bistveno izboljša mehanske lastnosti PTFE. Steklena vlakna so značilna po visoki trdnosti in visokem modulu. Ko so enakomerno razpršena v PTFE matrici, učinkovito prenašajo zunanje obremenitve, kar izboljša splošno mehansko delovanje kompozita. Raziskave kažejo, da se lahko z dodatkom ustrezne količine steklenih vlaken natezna trdnost PTFE poveča za 1- do 2-krat, upogibna trdnost pa postane še bolj izjemna, saj se izboljša za približno 2- do 3-krat v primerjavi z originalnim materialom. Trdota se prav tako znatno poveča. To omogoča, da PTFE, ojačan s steklenimi vlakni, zanesljivo deluje v bolj kompleksnih delovnih okoljih v strojni proizvodnji in vesoljski industriji, kot so mehanska tesnila in ležajne komponente, kar učinkovito zmanjšuje okvare, ki jih povzroča nezadostna trdnost materiala.
2. Optimizirana toplotna zmogljivost
Čeprav se čisti PTFE dobro obnese pri visokih in nizkih temperaturah ter je primeren za dolgotrajno uporabo med -196 °C in 260 °C, je njegova dimenzijska stabilnost pri visokih temperaturah slaba, zaradi česar je nagnjen k toplotni deformaciji. Dodatek steklenih vlaken učinkovito rešuje to težavo s povečanjem temperature toplotne deformacije (HDT) materiala in dimenzijske stabilnosti. Steklena vlakna sama po sebi imajo visoko toplotno odpornost in togost. V visokotemperaturnih okoljih omejujejo gibanje molekularnih verig PTFE, s čimer zavirajo toplotno raztezanje in deformacijo materiala. Z optimalno vsebnostjo steklenih vlaken se lahko temperatura toplotne deformacije PTFE, ojačanega s steklenimi vlakni, poveča za več kot 50 °C. Ohranja stabilno obliko in dimenzijsko natančnost pri visokotemperaturnih obratovalnih pogojih, zaradi česar je primeren za uporabo z visokimi zahtevami glede toplotne stabilnosti, kot so visokotemperaturni cevovodi in visokotemperaturna tesnila.
3. Zmanjšana nagnjenost k hladnemu toku
Hladni tok (ali lezenje) je pomembna težava čistega PTFE. Nanaša se na počasno plastično deformacijo, ki se pojavi pod konstantno obremenitvijo skozi čas, tudi pri relativno nizkih temperaturah. Ta lastnost omejuje uporabo čistega PTFE v aplikacijah, ki zahtevajo dolgoročno oblikovno in dimenzijsko stabilnost. Vključitev steklenih vlaken učinkovito zavira pojav hladnega toka PTFE. Vlakna delujejo kot podporni skelet znotraj PTFE matrice, kar preprečuje drsenje in prerazporeditev molekularnih verig PTFE. Eksperimentalni podatki kažejo, da se hitrost hladnega toka PTFE, ojačanega s steklenimi vlakni, zmanjša za 70 % do 80 % v primerjavi s čistim PTFE, kar znatno izboljša dimenzijsko stabilnost materiala pod dolgotrajno obremenitvijo. Zaradi tega je primeren za izdelavo visoko natančnih mehanskih delov in strukturnih komponent.
4. Izboljšana odpornost proti obrabi
Nizek koeficient trenja čistega PTFE je ena od njegovih prednosti, vendar prispeva tudi k njegovi slabi odpornosti proti obrabi, zaradi česar je dovzeten za obrabo in prenos med trenjem. PTFE, ojačan s steklenimi vlakni, izboljša površinsko trdoto in odpornost materiala proti obrabi zaradi ojačevalnega učinka vlaken. Trdota steklenih vlaken je veliko višja od trdote PTFE, kar mu omogoča učinkovito odpornost proti obrabi med trenjem. Prav tako spremeni mehanizem trenja in obrabe materiala, kar zmanjša adhezivno in abrazivno obrabo PTFE. Poleg tega lahko steklena vlakna tvorijo drobne izbokline na torni površini, kar zagotavlja določen učinek proti trenju in zmanjšuje nihanja koeficienta trenja. V praktični uporabi se življenjska doba PTFE, ojačanega s steklenimi vlakni, pri uporabi kot materiala za torne komponente, kot so drsni ležaji in batni obročki, znatno podaljša, potencialno za nekajkrat ali celo desetkrat v primerjavi s čistim PTFE. Študije so pokazale, da se lahko odpornost proti obrabi kompozitov PTFE, polnjenih s steklenimi vlakni, izboljša za skoraj 500-krat v primerjavi z nepolnjenimi PTFE materiali, mejna vrednost PV pa se poveča za približno 10-krat.
5. Izboljšana toplotna prevodnost
Čisti PTFE ima nizko toplotno prevodnost, kar ne omogoča prenosa toplote in predstavlja omejitve pri aplikacijah z visokimi zahtevami glede odvajanja toplote. Steklena vlakna imajo relativno visoko toplotno prevodnost, njihov dodatek k PTFE pa lahko do neke mere izboljša toplotno prevodnost materiala. Čeprav dodatek steklenih vlaken ne poveča drastično koeficienta toplotne prevodnosti PTFE, lahko v materialu tvori poti za prevodnost toplote, kar pospeši prenos toplote. To daje PTFE, ojačanemu s steklenimi vlakni, boljši potencial uporabe na področju elektronike in elektrotehnike, kot so termične blazinice in substrati za tiskana vezja, kar pomaga pri reševanju težav s kopičenjem toplote, povezanih s slabo toplotno prevodnostjo čistega PTFE. Izboljšana toplotna prevodnost pomaga tudi pri odvajanju toplote zaradi trenja v aplikacijah, kot so ležaji, kar prispeva k boljši učinkovitosti.
Področje uporabe: Ta kompozitni material se pogosto uporablja v industrijskih tesnilih, ležajih/pušah z visokimi obremenitvami, polprevodniški opremi in različnih obrabno odpornih konstrukcijskih delih v kemični industriji. Na področju elektronike se uporablja pri izdelavi izolacijskih tesnil za elektronske komponente, izolacije za tiskana vezja in različnih zaščitnih tesnil. Njegova funkcionalnost je razširjena tudi na letalski sektor za fleksibilne toplotnoizolacijske plasti.
Opomba o omejitvah: Čeprav steklena vlakna znatno izboljšajo številne lastnosti, je pomembno upoštevati, da se lahko z naraščanjem vsebnosti steklenih vlaken natezna trdnost, raztezek in žilavost kompozita zmanjšajo, koeficient trenja pa se lahko postopoma poveča. Poleg tega kompoziti iz steklenih vlaken in PTFE niso primerni za uporabo v alkalnih medijih. Zato je formulacija, vključno z odstotkom steklenih vlaken (običajno 15–25 %) in morebitno kombinacijo z drugimi polnili, kot sta grafit ali MoS2, prilagojena specifičnim zahtevam uporabe.
Čas objave: 05. dec. 2025