صيغ خلط بولي تترافلوروإيثيلين الكلاسيكية موضَّحة بشكل مبسَّط

الخلاصة: لا توجد «صيغة سرية ذهبية واحدة» لبولي تترافلوروإيثيلين يستخدمها القطاع الصناعي بأكمله.

ووفقًا للمعلومات العامة الحالية المتوفرة من شركة كيمورز/تيفلون، فإن بولي تترافلوروإيثيلين المُعبَّأ عادةً يعني إضافة ٥–٤٠٪ وزنيًا من المواد المالئة غير العضوية إلى مسحوق بولي تترافلوروإيثيلين. ويُذكر بوضوح أن درجة تيفلون™ بولي تترافلوروإيثيلين ٧جـ إكس مُوصى بها «لخلطها مع المواد المالئة»، وبخاصة مساحيق المعادن. وبعد التحقق المتقاطع من هذه المعلومة مع المعايير المنشورة لشركة دايكين، ومدى المواد المالئة ورسومات المقارنة الخاصة بشركة ٣إم داينيون، ومع بيانات شركة دو بونت القديمة، فإن الصيغ التي تتكرر مرارًا وتكرارًا في عمليات إنتاج بولي تترافلوروإيثيلين الفعلية هي الصيغ المذكورة أدناه.

جميع النسب محسوبة بالنسبة إلى الوزن النهائي (وزنيًّا٪) .

(١) ٨٥/١٥: بولي تترافلوروإيثيلين + ١٥٪ ألياف زجاجية

هذه هي الدرجة المُعزَّزة الأكثر شيوعًا ذات الاستخدام العام. وتدرجها شركة دايكين علنًا باسم 15GL. كما تشير شركة 3M إلى ألياف الزجاج باعتبارها واحدة من أكثر الحشوات استخدامًا، وعادةً ما تكون نسبتها حتى 25% وزنًا، وقد تصل إلى 40% وزنًا. وهي تمنح استقرارًا جيدًا في الأبعاد، وتقاوم التدفق البارد، وتتحمل الحرارة بشكل ممتاز. أما العيب فهو أنها تتسبب في اهتراء السطح المقابل أكثر، لذا فهي غير مناسبة مع المعادن اللينة.

(2) 75/25: PTFE + 25% ألياف زجاجية

هذه النسخة هي الإصدار عالي الأداء لمزيج ألياف الزجاج بنسبة 15%، وهي إحدى أقدم الصيغ القياسية. وتدرجها شركة دايكين باسم 25GL. كما تضم عيّنات المقارنة الخاصة بشركة 3M نسبة 25% من ألياف الزجاج. وهي أقسى من النسخة بنسبة 15%، وأكثر مقاومة للزحف، لكنها تتسبب في اهتراء السطح المقابل بشكل أكبر.

(3) 80/15/5: PTFE + 15% ألياف زجاجية + 5% جرافيت

إحدى أكلاسيكية صيغ الأختام منخفضة الاحتكاك. ويستخدم رسم بياني التآكل المنشور من شركة 3M بالضبط نسبة 15% ألياف زجاجية / 5% جرافيت كمثال على انخفاض التآكل. كما تضع بيانات دو بونت القديمة خليط ألياف الزجاج والجرافيت ضمن منطقة انخفاض التآكل عند استخدامه مع الفولاذ المعتدل.

(4) 80/15/5: PTFE + 15% ألياف زجاجية + 5% MoS 2

تدرج شركة دايكين الدرجة القياسية 15GL5M. وتوضح شركة 3M أن ثنائي كبريتيد الموليبدينيوم (MoS₂) يُضاف عادةً كحشوة ثانوية بنسبة تصل إلى 5% وزنًا، وأقل احتكاك غالبًا ما ينتج عن الجرافيت أو ثنائي كبريتيد الموليبدينيوم وحدهما أو مخلوطين مع ألياف الزجاج. كما تضع بيانات شركة دو بونت تركيبة ألياف الزجاج/ثنائي كبريتيد الموليبدينيوم في منطقة التآكل المنخفض.

(5)85/15: بولي تترافلوروإيثيلين + 15% جرافيت

صيغة قديمة الطراز منخفضة الاحتكاك تكون أكثر لطفًا على الأسطح المتقابلة اللينة. وتدرجها شركة دايكين تحت الرمز 15GR. وتلاحظ شركة 3M أن الجرافيت تُستخدم عادةً بنسبة تبلغ حوالي 5% وزنًا كحشوة تشحيم ثانوية، لكن يمكن رفع هذه النسبة حتى 20% وزنًا لتحسين التوصيل الحراري. وعادةً ما تعطي الصيغ المحتوية على الجرافيت أقل معامل احتكاك.

(6)75/25: بولي تترافلوروإيثيلين + 25% كربون

خط كلاسيكي آخر من بولي تترافلوروإيثيلين، ينقسم إلى كربون صلب وكربون لين. وتدرج شركة دايكين كلا النوعين تحت الرمزين 25CAR (كربون صلب) و25CAR/R (كربون لين). أما النطاق النموذجي لشركة 3M فهو: الكربون اللين بنسبة تصل إلى 25% وزنًا، والكربون الصلب بنسبة تصل إلى 35% وزنًا. ويُستخدم الكربون الصلب بشكل رئيسي في التطبيقات ذات الأحمال العالية، ومقاومة التآكل، والحلقات المانعة للتسرب في المكابس. أما الكربون اللين فيُستخدم بشكل رئيسي في التشغيل الجاف، والبطانات المانعة للتسرب.

(7)90/10: بولي تترافلوروإيثيلين + 10% ألياف كربونية

صيغةٌ شائعة جدًّا للأختام المُشحَّمة بالماء أو الهيدروليكية. وتُصنِّف شركة دايكن هذه الصيغة تحت الرمز 10CF. وتشير شركة 3M إلى أن ألياف الكربون تُستخدم عادةً بنسبة تصل إلى ١٥٪ وزنًا، وهي مناسبة بوضوح للظروف السائلة. كما تضع دليل بيئات المياه الخاص بشركة دو بونت ألياف الكربون في فئة المواد ذات التآكل المنخفض.

(٨) ٦٠/٤٠: بولي تترافلوروإيثيلين + ٤٠٪ نحاس أصفر

واحدةٌ من أقدم عائلات بولي تترافلوروإيثيلين المستخدمة في أنظمة الهيدروليك عالي الضغط. وتدرج شركة دايكن هذه الصيغة تحت الرمز 40BRR. وتشير شركة 3M إلى أن ملء مسحوق النحاس الأصفر يمكن أن يصل إلى نسبة ٦٠٪ وزنًا، مع التركيز على مقاومة التآكل العالية، وأنظمة الهيدروليك عالي الضغط، والتوصيل الحراري الجيد. كما تشير بيانات شركة دو بونت أيضًا إلى أن النحاس الأصفر يقع في فئة المواد ذات التآكل المنخفض عند استخدامه مع الفولاذ المعتدل. أما العيب فهو ضعف الأداء الكيميائي والكهربائي، وعدم ملاءمته للاستخدام في البيئات المائية.

(٩) ٦٠/٣٠/١٠: بولي تترافلوروإيثيلين + ٣٠٪ نحاس أصفر + ١٠٪ ألياف كربون

هذه الصيغة تُعدُّ أكثر ما تكون إصدارًا كلاسيكيًّا للحمل الثقيل، وليس معيارًا عامًّا. وتستخدم مخططات التآكل الخاصة بشركة 3M في هذا السياق ٣٠٪ نحاس أصفر / ١٠٪ ألياف زجاجية وتبيِّن أن هذه التركيبة تمتلك أقل عامل تآكل في ذلك المخطط — وهو ما يعكس التفكير النموذجي في التطبيقات عالية الضغط-السرعة (PV)، والثقيلة التحميل.

إذا قمنا باستخلاص كل ما سبق في قائمة موجزة واحدة، فإن عائلة صيغ الخلط الكلاسيكية الأكثر شهرة من مادة البولي تترافلوروإيثيلين (PTFE) هو: ألياف زجاجية بنسبة ١٥٪، وألياف زجاجية بنسبة ٢٥٪، وألياف زجاجية بنسبة ١٥٪ بالإضافة إلى جرافيت بنسبة ٥٪، وألياف زجاجية بنسبة ١٥٪ بالإضافة إلى ثنائي كبريتيد الموليبدينوم (MoS₂) بنسبة ٥٪ 2 وأخرى كربونية بنسبة ٢٥٪، وألياف كربونية بنسبة ١٠٪، وبرونزية بنسبة ٤٠٪ .

هذه ليست الإجابة الرسمية «الوحيدة» لأي شركة معينة. بل هي ببساطة ملخّص مستمد من مقارنة إرشادات شركة كيمورز/تيفلون (Chemours/Teflon) بشأن الحشوات، والدرجات القياسية لشركة دايكين (Daikin)، والمحتويات والجداول النموذجية لشركة ٣ إم (3M)، وسجلات شركة دو بونت (DuPont) القديمة.

تذكيران سريعان في النهاية. أولاً، تستخدم جميع الكتالوجات العامة تقريباً ٪ وزني نسبة الوزن (wt%)، لكن بعض المناقشات القديمة لشركة دو بونت تشير إلى «حوالي ٢٠٪ بالحجم (vol%) لتحقيق أقل معدل تآكل». ولا يمكن مقارنة نسبة الوزن (wt%) بنسبة الحجم (vol%) مباشرةً لأن كثافة البرونز والألياف الزجاجية والكربون تختلف اختلافاً كبيراً. ثانياً، يتأثر احتكاك البولي تترافلوروإيثيلين (PTFE) وتآكله تأثراً قوياً بـ شكل الحشوة، وكميتها، والحمل الواقع عليها، والسرعة، والمادة المتلامسة معها، والبيئة المحيطة . وقد تُحقِّق نفس «الصيغة الكلاسيكية» نتائج مختلفة جداً عند التشغيل الجاف على الفولاذ مقارنةً بظروف التشغيل المشحَّمة بالماء.