Klasyczne wzory mieszania PTFE wyjaśnione w prosty sposób

Wnioski: Nie istnieje jedna uniwersalna „złota, tajna formuła” PTFE stosowana przez cały przemysł.

Zgodnie z obecnymi informacjami publicznymi firmy Chemours/Teflon, PTFE wypełnione oznacza zwykle dodanie do proszku PTFE 5–40% wag. nieorganicznych napełniaczy. Produkt Teflon™ PTFE 7C X jest wyraźnie wymieniony jako „zalecany do mieszania z napełniaczami”, w szczególności z proszkami metalicznymi. Po porównaniu tych danych z opublikowanymi standardami firmy Daikin, zakresami napełniaczy i wykresami porównawczymi firmy 3M Dyneon oraz starszymi danymi firmy DuPont, formuły, które ponownie i ponownie pojawiają się w rzeczywistej produkcji PTFE, to poniższe.

Wszystkie procenty podano w odniesieniu do masy gotowego produktu (wt%) .

(1) 85/15: PTFE + 15% włókna szklanego

Jest to najbardziej powszechna, ogólnego przeznaczenia wersja wzmocniona. Daikin podaje ją otwarcie jako 15GL. Firma 3M wymienia również włókno szklane jako jeden z najczęściej stosowanych napełniaczy, zwykle w zakresie do 25 mas. %, a nawet do 40 mas. %. Zapewnia dobrą stabilność wymiarową, odporność na przepływanie plastyczne w niskich temperaturach oraz dobrą odporność na działanie ciepła. Wada: powoduje większe zużycie powierzchni współpracy, dlatego nie nadaje się do współpracy z miękkimi metalami.

(2) 75/25: PTFE + 25% włókna szklanego

Jest to wersja o podwyższonej wytrzymałości mieszanki zawierającej 15% włókna szklanego i jedna z najstarszych standardowych formuł. Daikin określa ją jako 25GL. Próbki porównawcze firmy 3M obejmują również mieszankę zawierającą 25% włókna szklanego. Jest twardsza i lepiej odporna na pełzanie niż wersja z 15%, jednak powoduje jeszcze większe zużycie powierzchni współpracy.

(3) 80/15/5: PTFE + 15% włókna szklanego + 5% grafitu

Jedna z najbardziej klasycznych formuł uszczelek o niskim współczynniku tarcia. Na opublikowanej przez firmę 3M tabeli zużycia dokładnie ta proporcja – 15% włókna szklanego / 5% grafitu – została użyta jako przykład niskiego zużycia. Dane starej firmy DuPont umieszczają również mieszankę włókna szklanego z grafitem w strefie niskiego zużycia przy współpracy z łagodną stalą.

(4) 80/15/5: PTFE + 15% włókna szklanego + 5% MoS 2 - 2

Daikin wymienia standardowy stopień 15GL5M. Firma 3M podaje, że disiarczek molibdenu (MoS₂) jest zwykle dodawany jako wypełniacz wtórny w ilości do 5 wt%, a najniższy współczynnik tarcia uzyskuje się najczęściej przy użyciu samego grafitu lub MoS₂ albo ich mieszanki z włóknem szklanym. Dane firmy DuPont również umieszczają kompozyty PTFE z włóknem szklanym/MoS₂ w strefie niskiego zużycia.

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

Stara, sprawdzona formuła o niskim współczynniku tarcia, łagodniejsza dla miękkich powierzchni współpracujących. Daikin określa ją jako 15GR. Firma 3M zauważa, że grafit jest powszechnie stosowany jako wtórny wypełniacz smarny w ilości około 5 wt%, ale jego zawartość może sięgać nawet 20 wt% w celu poprawy przewodnictwa cieplnego. Formuły z grafitem zapewniają zazwyczaj najniższy współczynnik tarcia.

(6) 75/25: PTFE + 25% węgla

Kolejna klasyczna linia materiałów na bazie PTFE, podzielona na węgiel twardy i węgiel miękki. Daikin wymienia oba typy: 25CAR (węgiel twardy) oraz 25CAR/R (węgiel miękki). Typowy zakres zawartości węgla według danych firmy 3M to: węgiel miękki – do 25 wt%, węgiel twardy – do 35 wt%. Węgiel twardy stosuje się głównie w zastosowaniach obciążonych dużymi siłami, gdzie ważna jest odporność na zużycie i pierścienie tłokowe. Węgiel miękki stosuje się głównie w warunkach pracy bez smarowania i w tulejach uszczelniających.

(7) 90/10: PTFE + 10% włókna węglowego

Bardzo typowy skład dla uszczelek smarowanych wodą lub hydraulicznych. Daikin oferuje materiał 10CF. Firma 3M stwierdza, że włókno węglowe jest powszechnie stosowane w zawartości do 15 wt% i wykazuje wyraźne zalety w warunkach ciekłych. Przewodnik DuPont dotyczący środowisk wodnych również umieszcza włókno węglowe w grupie materiałów o niskim zużyciu.

(8)60/40: PTFE + 40% brązu

Jedna z najstarszych rodzin materiałów PTFE przeznaczonych do zastosowań hydraulicznych przy wysokim ciśnieniu. Daikin wymienia materiał 40BRR. Firma 3M podaje, że napełnienie proszkiem brązowym może osiągać nawet 60 wt%, a jego zastosowanie skupia się na zapewnieniu wysokiej odporności na zużycie, pracy w układach hydraulicznych pod wysokim ciśnieniem oraz dobrej przewodności cieplnej. Dane DuPont również umieszczają brąz w zakresie materiałów o niskim zużyciu w przypadku współpracy ze stalą miękką. Wada: niższa odporność chemiczna i gorsze właściwości elektryczne; materiał nie nadaje się do zastosowań w środowisku wodnym.

(9)60/30/10: PTFE + 30% brązu + 10% włókna węglowego

Jest to raczej „klasyczna wersja do obciążeń ciężkich”, a nie uniwersalny standard. Na wykresie zużycia firmy 3M przedstawiono 30% brązu / 10% włókna szklanego i wskazano, że ma on najniższy współczynnik zużycia na tym wykresie — co jest typowe dla rozwiązań przeznaczonych do warunków o wysokim iloczynie ciśnienia i prędkości (PV) oraz dużych obciążeń.

Jeśli podsumujemy powyższe informacje w jednej krótkiej liście, to najbardziej klasyczna rodzina formuł mieszankowych z PTFE jest: 15% włókna szklanego, 25% włókna szklanego, 15% włókna szklanego + 5% grafitu, 15% włókna szklanego + 5% disulfidu molibdenu 2 - 2 , 25% węgla, 10% włókna węglowego, 40% brązu .

Nie jest to oficjalna „jedyna odpowiedź” żadnej z firm. Jest to po prostu podsumowanie wynikające z zestawienia wytycznych Chemours/Teflon dotyczących napełniaczy, standardowych gatunków Daikin, typowych zawartości i wykresów firmy 3M oraz archiwalnych dokumentów DuPont.

Dwie krótkie przypomnienia na końcu. Po pierwsze, prawie wszystkie publiczne katalogi podają wt% , ale niektóre starsze dyskusje DuPont wspominają o „około 20 obj.% dla najniższego zużycia”. Nie można bezpośrednio porównywać % wag. i % obj., ponieważ gęstości brązu, włókna szklanego i węgla są bardzo różne. Po drugie, tarcie i zużycie PTFE są silnie zależne od kształtu napełniacza, jego ilości, obciążenia, prędkości, materiału partnera oraz środowiska . Ten sam „klasyczny skład” może uzyskać zupełnie inne pozycje w warunkach suchego działania na stali niż w warunkach smarowania wodą.