Klasické směsi PTFE – jednoduše vysvětlené

Závěr: Neexistuje jediný „zlatý tajný recept“ pro PTFE, který by celý průmysl používal.

Podle současných veřejně dostupných informací od společnosti Chemours/Teflon znamená vyplněný PTFE obvykle přídavek 5–40 hmotnostních procent (wt %) anorganických plniv do prášku PTFE. Teflon™ PTFE 7C X je jasně uveden jako „doporučený pro míchání s plnivy“, zejména s kovovými prášky. Po vzájemné kontrole s publikovanými standardy společnosti Daikin, rozsahy plniv a srovnávacími tabulkami společnosti 3M Dyneon a starými údaji společnosti DuPont se v reálné výrobě PTFE opakovaně objevují následující receptury.

Všechna procenta jsou uvedena podle hotové hmotnosti (wt %) .

(1) 85/15: PTFE + 15 % skleněného vlákna

Jedná se o nejrozšířenější univerzální zpevněnou třídu. Společnost Daikin ji veřejně uvádí jako 15GL. Společnost 3M také uvádí skleněné vlákno jako jedno z nejčastěji používaných plniv, obvykle až do 25 hmotnostních procent (wt %) a v některých případech až do 40 hmotnostních procent (wt %). Zajišťuje dobrout stabilitu rozměrů, odolává tzv. chladnému tečení a dobře snáší teplo. Nevýhoda: více opotřebuje protilehlý povrch, proto není vhodný pro použití se měkkými kovy.

(2) 75/25: PTFE + 25 % skelného vlákna

Jedná se o verzi pro náročné provozní podmínky s 15% obsahem skelného vlákna a je jednou z nejstarších standardních formulí. Daikin ji uvádí jako 25GL. Srovnávací vzorky společnosti 3M obsahují také 25 % skelného vlákna. Je tvrdší a lépe odolává deformaci pod tlakem než verze s 15 %, avšak ještě více opotřebuje protilehlý povrch.

(3) 80/15/5: PTFE + 15 % skelného vlákna + 5 % grafitu

Jedna z nejklasičtějších těsnicích formulí s nízkým koeficientem tření. V publikovaném grafu opotřebení společnosti 3M je přesně uveden poměr 15 % skelného vlákna / 5 % grafitu jako příklad nízkého opotřebení. Stará data společnosti DuPont také zařazují směs skelného vlákna a grafitu do oblasti nízkého opotřebení pro mírnou ocel.

(4) 80/15/5: PTFE + 15 % skelného vlákna + 5 % MoS ₂

Daikin uvádí standardní stupeň 15GL5M. Společnost 3M uvádí, že MoS₂ se obvykle přidává jako sekundární plnivo v množství až 5 hmotnostních % a nejnižší koeficient tření se často dosahuje použitím samotného grafitu nebo MoS₂, případně jejich směsi se skelným vláknem. Data společnosti DuPont také umisťují směs skelného vlákna a MoS₂ do zóny s nízkým opotřebením.

(5) 85/15: PTFE + 15 % grafitu

Staromódní nízkotřecí formulace, která je šetrnější k měkkým protilehlým povrchům. Daikin ji uvádí jako 15GR. Společnost 3M uvádí, že grafit se běžně používá přibližně ve výši 5 hmotnostních % jako sekundární lubrikační plnivo, avšak jeho obsah lze zvýšit až na 20 hmotnostních % za účelem zlepšení tepelné vodivosti. Formulace s grafitem obvykle poskytují nejnižší koeficient tření.

(6)75/25: PTFE + 25 % uhlíku

Další klasická řada materiálů na bázi PTFE, rozdělená na tvrdý uhlík a měkký uhlík. Daikin uvádí obě varianty 25CAR (tvrdý uhlík) a 25CAR/R (měkký uhlík). Typický rozsah společnosti 3M je pro měkký uhlík až 25 hmotnostních % a pro tvrdý uhlík až 35 hmotnostních %. Tvrdý uhlík se používá především pro vysoké zatížení, odolnost proti opotřebení a pístní kroužky. Měkký uhlík se používá především pro suchý chod a těsnicí vložky.

(7)90/10: PTFE + 10 % uhlíkových vláken

Velmi běžná formulace pro těsnění mazaná vodou nebo hydraulickým olejem. Daikin má označení 10CF. Společnost 3M uvádí, že uhlíková vlákna se běžně používají až do obsahu 15 hmotnostních % a jsou zjevně vhodná pro provoz v kapalném prostředí. Průvodce DuPontu pro vodní prostředí také zařazuje uhlíková vlákna mezi materiály s nízkým opotřebením.

(8)60/40: PTFE + 40 % bronzu

Jedna z nejstarších rodin PTFE pro hydrauliku vysokého tlaku. Daikin uvádí 40BRR. Společnost 3M uvádí, že plnění bronzovým práškem může dosáhnout až 60 hmotnostních %, přičemž se zaměřuje na vysokou odolnost proti opotřebení, hydrauliku vysokého tlaku a dobré tepelné vodivosti. Údaje společnosti DuPont také zařazují bronz do oblasti nízkého opotřebení pro mírnou ocel. Nevýhoda: slabší chemické a elektrické vlastnosti a nevhodnost pro použití ve vodě.

(9)60/30/10: PTFE + 30 % bronzu + 10 % uhlíkových vláken

Toto je spíše „klasická verze pro těžká zatížení“ než univerzální standard. Výrazový diagram opotřebení společnosti 3M používá 30 % bronzu / 10 % skleněných vláken a ukazuje, že tento materiál má v tomto diagramu nejnižší koeficient opotřebení – typické uvažování o opotřebení při vysokém tlaku × rychlost (PV) a těžkém provozu.

Pokud shrneme všechny výše uvedené informace do jednoho stručného seznamu, pak nejklasičtější rodina směsí PTFE je: 15 % skleněných vláken, 25 % skleněných vláken, 15 % skleněných vláken + 5 % grafitu, 15 % skleněných vláken + 5 % MoS₂ ₂ , 25 % uhlíku, 10 % uhlíkových vláken, 40 % bronzu .

Toto není oficiální „jediná odpověď“ žádné konkrétní společnosti. Je to prostě shrnutí vzniklé z porovnání doplňkových pokynů společností Chemours/Teflon, standardních tříd společnosti Daikin, typického složení a tabulek společnosti 3M a starých záznamů společnosti DuPont.

Na závěr dvě krátké připomínky. Za prvé, téměř všechny veřejné katalogy uvádějí wt% , avšak některé starší diskuse společnosti DuPont zmínily „přibližně 20 obj. % pro nejnižší opotřebení.“ Hmotnostní procenta (wt %) a objemová procenta (vol %) nelze přímo porovnávat, protože měď, skleněné vlákno a uhlík mají velmi odlišné hustoty. Za druhé, tření a opotřebení PTFE jsou výrazně ovlivněny tvarem plniva, jeho množstvím, zatížením, rychlostí, protiběžným materiálem a prostředím . Stejný „klasický vzorec“ se může v suchém provozu proti oceli a za podmínek mazání vodou hodnotit velmi odlišně.