Formule classiche di miscelazione del PTFE spiegate in modo semplice

Conclusione: non esiste una singola «formula segreta d'oro» per il PTFE utilizzata da tutto il settore.

Secondo le attuali informazioni pubbliche di Chemours/Teflon, il PTFE caricato indica generalmente l’aggiunta di cariche inorganiche al 5–40% in peso alla polvere di PTFE. Il Teflon™ PTFE 7C X è esplicitamente indicato come «raccomandato per la miscelazione con cariche», in particolare con polveri metalliche. Dopo aver incrociato queste informazioni con gli standard pubblicati da Daikin, con le fasce di cariche e le tabelle comparative di 3M Dyneon e con i vecchi dati di DuPont, le formule che ricorrono più frequentemente nella produzione reale di PTFE sono quelle riportate di seguito.

Tutte le percentuali sono espresse in peso finale (wt%) .

(1) 85/15: PTFE + 15% fibra di vetro

Questa è la qualità rinforzata più comune per usi generali. Daikin la indica apertamente come 15GL. Anche 3M elenca la fibra di vetro come uno dei riempitivi più utilizzati, normalmente fino al 25% in peso e fino al 40% in peso nei casi estremi. Garantisce una buona stabilità dimensionale, resiste allo scorrimento a freddo e sopporta bene il calore. Svantaggio: provoca un’usura maggiore della superficie abbinata, quindi non è adatta per metalli teneri.

(2) 75/25: PTFE + 25% fibra di vetro

Questa è la versione pesante della miscela con il 15% di fibra di vetro ed è una delle formule standard più antiche. Daikin la indica come 25GL. Anche i campioni di confronto di 3M includono il 25% di fibra di vetro. È più dura e resiste meglio alla deformazione plastica rispetto alla versione al 15%, ma provoca un’usura ancora maggiore della superficie abbinata.

(3) 80/15/5: PTFE + 15% fibra di vetro + 5% grafite

Una delle formule classiche più note per guarnizioni a basso attrito. Il grafico dell’usura pubblicato da 3M utilizza esattamente la composizione 15% fibra di vetro / 5% grafite come esempio di bassa usura. Anche i vecchi dati DuPont collocano la miscela fibra di vetro più grafite nella zona a bassa usura per acciaio dolce.

(4) 80/15/5: PTFE + 15% fibra di vetro + 5% MoS 2 - 2

Daikin elenca la qualità standard 15GL5M. Secondo 3M, il disolfuro di molibdeno (MoS₂) viene solitamente aggiunto come filler secondario fino al 5% in peso, e l'attrito più basso si ottiene spesso utilizzando esclusivamente grafite o MoS₂, oppure una miscela di questi con fibra di vetro. I dati di DuPont collocano anche la combinazione fibra di vetro/MoS₂ nella zona a bassa usura.

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

Una formula antica per basse prestazioni di attrito, più delicata sulle superfici d'accoppiamento morbide. Daikin la elenca come 15GR. 3M osserva che la grafite è comunemente utilizzata in percentuale pari a circa il 5% in peso come filler lubrificante secondario, ma può raggiungere fino al 20% in peso per migliorare la conduzione termica. Le formulazioni a base di grafite forniscono generalmente il coefficiente di attrito più basso.

(6) 75/25: PTFE + 25% Carbonio

Un’altra linea classica di PTFE, suddivisa in carbonio duro e carbonio morbido. Daikin elenca entrambe le referenze 25CAR (carbonio duro) e 25CAR/R (carbonio morbido). L’intervallo tipico indicato da 3M è fino al 25% in peso per il carbonio morbido e fino al 35% in peso per il carbonio duro. Il carbonio duro viene impiegato prevalentemente in applicazioni ad alto carico, per resistenza all’usura e per anelli di tenuta pistoni; il carbonio morbido è invece utilizzato soprattutto in condizioni di funzionamento a secco e per boccole di tenuta.

(7) 90/10: PTFE + 10% Fibra di carbonio

Una formula molto tipica per guarnizioni lubrificate ad acqua o idrauliche. Daikin ha il composto 10CF. Secondo 3M, le fibre di carbonio sono comunemente utilizzate fino al 15% in peso ed è dimostrato che funzionano bene in condizioni liquide. Anche la guida di DuPont per ambienti acquosi colloca le fibre di carbonio nella categoria a bassa usura.

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

Una delle famiglie più antiche di PTFE per applicazioni idrauliche ad alta pressione. Daikin elenca il composto 40BRR. Secondo 3M, il riempitivo a base di polvere di bronzo può raggiungere fino al 60% in peso ed è specificamente concepito per garantire elevata resistenza all’usura, prestazioni ottimali in idraulica ad alta pressione e buona conducibilità termica. I dati di DuPont collocano inoltre il bronzo nella zona a bassa usura per acciaio dolce. Svantaggio: minore resistenza chimica ed elettrica, non adatto per impieghi in acqua.

(9)60/30/10: PTFE + 30% Bronzo + 10% Fibre di carbonio

Si tratta più di una «versione classica per carichi pesanti» che di uno standard universale. Il grafico dell’usura di 3M utilizza 30% bronzo / 10% fibra di vetro e mostra che questo composto presenta il fattore di usura più basso nel grafico stesso — tipica logica progettuale per applicazioni ad alto valore PV e ad usura intensa.

Se sintetizziamo tutti i punti sopra indicati in un unico elenco conciso, il famiglia di formule di miscelazione al PTFE più classica è: 15% fibra di vetro, 25% fibra di vetro, 15% fibra di vetro + 5% grafite, 15% fibra di vetro + 5% MoS 2 - 2 , 25% carbonio, 10% fibra di carbonio, 40% bronzo .

Questa non è la risposta ufficiale e unica di alcuna azienda. Si tratta semplicemente di una sintesi ottenuta incrociando le linee guida sui caricanti di Chemours/Teflon, le grade standard di Daikin, i contenuti e le tabelle tipici di 3M e i vecchi documenti DuPont.

Due brevi promemoria alla fine. Primo, quasi tutti i cataloghi pubblici utilizzano wt% , ma alcune vecchie discussioni DuPont menzionano "circa il 20% vol per l’usura minima". Non è possibile confrontare direttamente % in peso (% wt) e % in volume (% vol), poiché bronzo, fibra di vetro e carbonio hanno densità molto diverse. Secondo, l’attrito e l’usura del PTFE sono fortemente influenzati da forma del caricante, quantità, carico, velocità, materiale abbinato e ambiente . La stessa "formula classica" può ottenere classifiche molto diverse in condizioni di funzionamento su acciaio a secco rispetto a condizioni lubrificate ad acqua.