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Werkstoffbeschreibung...

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 unbe-
denklich, 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 Eigen-
schaften als auch in ihren Verarbeitungstechnologien
(Schmelzverfahren) unterscheiden.

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 durch-
scheinend. 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.

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


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.

Unter Berücksichtigung einer konstanten Be-
lastung 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 Er-
holung 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 Umklamme-            
des PTFE-Teiles (z.B. Dichtung).

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 Brat-
pfannen 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)

Der Einfluss von Füllstoffen:

Das Beimischen von Füllstoffen in PTFE er-
folgt 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.

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.