PTFE als Werkstoff

PTFE (Poly-Tetra-Fluor-Ethylen) ist ein einzigartiger Kunststoff, der kaum mit Chemikalien reagiert. Selbst aggressive Säuren greifen ihn nicht an, und Temperaturen bis 260 °C übersteht er problemlos. Dank der extrem niedrigen Oberflächenspannung haften nahezu keine Stoffe an PTFE – Eigenschaften, die wir gezielt für Ihre Anwendungen nutzen. Sein Erfolg liegt in der einmaligen Kombination wertvoller Merkmale. Kein anderer Kunststoff vereint diese Vielfalt so wie PTFE, das im Vergleich zu Fluorkunststoffen wie PVDF oder PCTFE eine führende Position einnimmt.

PTFE – die Eigenschaften von Poly-Tetra-Fluor-Ethylen im Überblick

Die außergewöhnlichen Eigenschaften von PTFE sind auf den einzigartigen chemischen Aufbau des Stoffes zurückzuführen. Daraus ergeben sich jedoch auch besondere Anforderungen an die Herstellung und Verarbeitung von Teilen aus PTFE. Als Ihr Partner mit Expertise im Bereich PTFE haben wir im Folgenden die wichtigsten Informationen, die für das Verständnis dieses außergewöhnlichen Materials notwendig sind, zusammengeführt.

Haupteigenschaften

Das Polytetrafluorethylen-Molekül (PTFE) besitzt dank seiner chemischen Struktur Eigenschaften, die für Kunststoffe einzigartig sind. Die Kohlenstoffkette wird vollständig durch Fluoratome abgeschirmt. Hohe Chemikalienbeständigkeit: Ein Angriff auf die Kohlenstoffkette ist durch die schützende Fluorhülle nahezu ausgeschlossen. Nur extrem aggressive Stoffe wie Alkalimetalle oder elementares Fluor können die sehr stabile C-F-Bindung angreifen. Keine Haftung: Aufgrund der geringen Polarisierbarkeit der Fluoratome und schwacher Kräfte zwischen den Polymerketten haften andere Stoffe kaum an PTFE. Niedrigster Reibungskoeffizient: PTFE besitzt von allen festen Werkstoffen den geringsten Reibungswert. Da statische und dynamische Reibung gleich sind, entsteht kein „Stick-Slip“-Effekt. Optimale elektrische Eigenschaften: Die CF₂-Gruppen in Kombination mit minimaler Elektronenbeweglichkeit im Molekül sorgen für hervorragende elektrische Werte.

Herstellung von PTFE

Herstellung von Halbzeugen aus PTFE

Press-/Sintertechnologie Halbzeuge werden mit definierten Aufmaßen gefertigt, um Abfall bei der Zerspanung zu minimieren und die Fertigteilkontur sicherzustellen. Die PTFE CC GmbH verfügt über einen fein abgestuften Werkzeugpark, der ein optimales Verhältnis von Halbzeug- zu Fertigteilmaß ermöglicht. Da PTFE je nach Reinheit, Modifikation oder Compound unterschiedlich schrumpft, variieren die Maße trotz gleicher Werkzeuge. Deshalb arbeiten wir ohne feste Halbzeuglisten und passen Abmessungen direkt an die Fertigteile an. Das hohe Molekulargewicht von PTFE bewirkt eine extrem hohe Schmelzviskosität (10¹¹–10¹² Pa·s). Obwohl chemisch ein Thermoplast, ist PTFE praktisch ein Sinterwerkstoff und nicht durch klassische Verfahren wie Spritzguss oder Schweißen verarbeitbar. Durch spezielle Press- und Sintertechnologien entstehen einfache Halbzeuge wie Vollstäbe, Hohlstäbe und Platten. Dabei wird das Pulver unter 120–700 bar verdichtet und anschließend in Sinteröfen mit definierten Programmen bei 360–380 °C homogen verschmolzen. Trotz Überschreiten des Schmelzpunktes (ca. 342 °C) bleibt die Form stabil, da PTFE durch sein hohes Molekulargewicht eine starke Gelstabilität besitzt. Herstellung durch Extrusion Bei der RAM-Extrusion wird PTFE-Pulver schubweise mit einem Stempel durch ein beheiztes Rohr gepresst. Der notwendige Druck entsteht durch Wandreibung oder zusätzliche Bremsen. Mehrere Heizzonen mit exakt gesteuertem Temperaturprofil sorgen für das vollständige Durchsintern. Die Formgebung erfolgt über den Extrusionszylinder, bei Rohren zusätzlich durch einen Dorn für den Innendurchmesser. Mit dieser Methode lassen sich Vollstäbe, Hohlstäbe und Schläuche wirtschaftlich und nahezu kontinuierlich herstellen.

Chemische Beständigkeit von PTFE

Bedingt durch die Stärke der Fluor-Kohlenstoff-Bindung und der nahezu vollständigen Abschirmung der Kohlenstoffketten durch Fluoratome hat PTFE eine sehr gute und universelle Chemikalienbeständigkeit. Dies macht eine Erstellung einer Chemikalienbeständigkeitsliste, wie bei anderen Kunststoffen üblich, überflüssig. Ausnahmen sind: Fluorierte Kohlenwasserstoffe: führen zum Aufquellen, bei längerem Kontakt irreversibel Gelöste oder geschmolzene Alkalimetalle: Eliminierung von Fluor, Polymerzerstörung Halogene, elementares Fluor, Chlortrifluorid: teilweise heftige chemische Reaktionen bei erhöhten Temperaturen, führt zu Materialzerstörung Nitriersäure (Mischung aus konz. Schwefel- und Salpetersäure): Bei Temperaturen von > 100 °C langsame Materialzersetzung Bestimmte Monomere, z.B. Styren, Butadien, Acrylnitril: Eindringen in die Oberfläche möglich, führt zum Aufquellen und/oder Polymerzerstörung Die chemische Beständigkeit von PTFE-Compounds ist abhängig von Art und Menge der verwendeten Füllstoffe. Eine pauschale Aussage wie bei ungefülltem PTFE ist hier leider nicht möglich.

Strahlenbeständigkeit von PTFE

Die außergewöhnlichen Eigenschaften von PTFE sind auf den einzigartigen chemischen Aufbau des Stoffes zurückzuführen. Daraus ergeben sich jedoch auch besondere Anforderungen an die Herstellung und Verarbeitung von Teilen aus PTFE. Als Ihr Partner mit Expertise im Bereich PTFE haben wir im Folgenden die wichtigsten Informationen, die für das Verständnis dieses außergewöhnlichen Materials notwendig sind, zusammengeführt.