Классические формулы смешивания ПТФЭ, простое объяснение

Вывод: Единой «золотой секретной формулы» для ПТФЭ, используемой всей отраслью, не существует.

Согласно текущей публичной информации от Chemours/Teflon, наполненный ПТФЭ обычно означает добавление в порошок ПТФЭ 5–40 мас.% неорганических наполнителей. ПТФЭ Teflon™ 7C X явно указан как «рекомендуемый для смешивания с наполнителями», особенно с металлическими порошками. После перекрёстной проверки этой информации с опубликованными стандартами Daikin, диапазонами наполнителей и сравнительными таблицами 3M Dyneon, а также с устаревшими данными DuPont, формулы, которые неоднократно встречаются в реальном производстве ПТФЭ, приведены ниже.

Все процентные значения указаны по массе готового продукта (мас. %) .

(1) 85/15: ПТФЭ + 15 % стекловолокна

Это наиболее распространённый универсальный усиленный сорт. Daikin открыто указывает его как 15GL. Компания 3M также называет стекловолокно одним из самых часто используемых наполнителей — обычно до 25 мас.%, а в отдельных случаях — до 40 мас.%. Он обеспечивает хорошую стабильность размеров, устойчивость к холодному течению и высокую термостойкость. Недостаток: повышенный износ сопрягаемой поверхности, поэтому его не рекомендуется применять в паре с мягкими металлами.

(2)75/25: ПТФЭ + 25 % стекловолокна

Это тяжёлая версия композиции с 15 % стекловолокна и одна из старейших стандартных формул. Компания Daikin обозначает её как 25GL. Образцы для сравнения от компании 3M также включают 25 % стекловолокна. Она твёрже и лучше сопротивляется ползучести по сравнению с составом, содержащим 15 % стекловолокна, однако ещё сильнее изнашивает сопрягаемую поверхность.

(3)80/15/5: ПТФЭ + 15 % стекловолокна + 5 % графита

Одна из самых классических формул уплотнений с низким коэффициентом трения. В опубликованной компанией 3M таблице износа именно состав с 15 % стекловолокна и 5 % графита приводится в качестве примера низкого износа. Старые данные DuPont также относят смесь стекловолокна и графита к зоне низкого износа при работе с мягкой сталью.

(4)80/15/5: ПТФЭ + 15 % стекловолокна + 5 % дисульфида молибдена 2.

Daikin обозначает стандартный сорт как 15GL5M. Компания 3M указывает, что MoS₂ обычно добавляют в качестве вторичного наполнителя в количестве до 5 мас. %, а наименьший коэффициент трения часто достигается при использовании графита или дисульфида молибдена по отдельности либо в сочетании со стекловолокном. Данные DuPont также помещают смесь стекловолокна и дисульфида молибдена в зону низкого износа.

(5)85/15: ПТФЭ + 15 % графита

Устаревшая формула с низким коэффициентом трения, более щадящая для мягких сопрягаемых поверхностей. Компания Daikin обозначает её как 15GR. В технической документации 3M указано, что графит обычно применяется в качестве вторичного смазочного наполнителя в количестве около 5 мас. %, однако его содержание может достигать 20 мас. % для улучшения теплопроводности. Формулы на основе графита, как правило, обеспечивают наименьший коэффициент трения.

(6)75/25: ПТФЭ + 25 % углерода

Ещё одна классическая линейка композиций на основе ПТФЭ, дифференцированная по типу углерода — твёрдый и мягкий. Компания Daikin выпускает марки 25CAR (твёрдый углерод) и 25CAR/R (мягкий углерод). Типовой диапазон содержания углерода по данным 3M составляет до 25 мас. % для мягкого углерода и до 35 мас. % для твёрдого углерода. Твёрдый углерод чаще используется в условиях высоких нагрузок, для повышения износостойкости и в поршневых кольцах. Мягкий углерод применяется преимущественно в условиях сухого хода и для уплотнительных втулок.

(7)90/10: ПТФЭ + 10 % углеродного волокна

Очень распространённая формула для уплотнений, работающих в водяной смазке или гидравлических системах. Компания Daikin обозначает её как 10CF. Согласно информации 3M, углеродное волокно обычно применяется в концентрации до 15 мас. % и явно подходит для эксплуатации в жидких средах. Руководство DuPont по применению материалов в водной среде также относит углеродное волокно к категории материалов с низким износом.

(8)60/40: ПТФЭ + 40 % бронзы

Один из старейших семейств ПТФЭ для гидравлики высокого давления. Компания Daikin указывает марку 40BRR. Согласно данным 3M, содержание бронзового порошка может достигать 60 мас. %; такая модификация ориентирована на высокую износостойкость, применение в гидравлике высокого давления и хорошую теплопроводность. В данных DuPont также указано, что бронза относится к зоне низкого износа при работе с мягкой сталью. Недостаток: более слабые химическая и электрическая стойкость, а также непригодность для применения в водной среде.

(9)60/30/10: ПТФЭ + 30 % бронзы + 10 % углеродного волокна

Это скорее «классический вариант для тяжёлых нагрузок», чем универсальный стандарт. На графике износостойкости компании 3M используется 30 % бронзы / 10 % стекловолокна и показано, что у этой композиции самый низкий коэффициент износа на этом графике — типичный подход к обеспечению высокой стойкости при высоких значениях произведения давления и скорости (PV) и тяжёлых эксплуатационных условиях.

Если свести всё вышеперечисленное к одному краткому списку, то самым классическим семейством композиций на основе ПТФЭ is: являются: 15 % стекловолокна, 25 % стекловолокна, 15 % стекловолокна + 5 % графита, 15 % стекловолокна + 5 % дисульфида молибдена 2. , 25 % углерода, 10 % углеродного волокна, 40 % бронзы .

Это не официальный «единственный ответ» какой-либо компании. Это просто сводка, составленная на основе сопоставления рекомендаций по наполнителям компании Chemours/Teflon, стандартных марок Daikin, типичного состава и таблиц 3M, а также архивных данных DuPont.

В заключение — два кратких напоминания. Во-первых, почти во всех публичных каталогах указывается масс.% , однако в некоторых старых обсуждениях DuPont упоминается «около 20 об.% для минимального износа». Нельзя напрямую сравнивать массовые и объёмные проценты, поскольку плотности бронзы, стекловолокна и углерода существенно различаются. Во-вторых, коэффициент трения и износ ПТФЭ сильно зависят от формы наполнителя, его количества, нагрузки, скорости, парной поверхности и условий окружающей среды . Одна и та же «классическая формула» может демонстрировать совершенно разные результаты при работе на сухой стали и при смазывании водой.