CAT PTFE - 02 - ptfe vergine

PTFE - Sezione tecnica

PTFE vergine

granulare da sospensione omopolimero e modificato

Nella tabella 1 sono riportate le caratteristiche tipiche del PTFE omopolimero e modificato riferite a pezzi ottenuti per stampaggio, determinate secondo i metodi indicati. Tra parentesi sono invece riportate le stesse riferite a pezzi ottenuti per estrusione a secco.

Funzioni delle cariche

Stabilità termica

Fibre di vetro

Il PTFE viene caricato, con fibre di vetro in peso percentuale variabile fra 5 e 40. Il vetro migliora le caratteristiche di usura e, in misura minore, quelle di deformazione sotto carico permanente. Il vetro possiede scarsa resistenza chimica agli alcali e può essere attaccato dall’acido fluoridrico. Aumenta leggermente il coefficiente di attrito, e per questa ragione viene talvolta aggiunta della grafite o bisolfuro di molibdeno che ne compensano gli effetti.

Carbone

Il PTFE viene caricato con carbone in peso percentuale compreso fra 10 e 35 unitamente a piccole percentuali di grafite. Il carbone migliora notevolmente le caratteristiche di usura e di deformazione sotto carico permanente, aumenta la conducibilità termica e lascia praticamente inalterate le caratteristiche di resistenza chimica, eccetto in ambienti altamente ossidanti. Migliora le caratteristiche elettriche.

Bronzo

Il PTFE viene caricato con bronzo in peso percentuale compreso fra 40 e 60. I caricati bronzo possiedono eccellenti caratteristiche fisico meccaniche quali: resistenza all'usura e deformazione sotto carico permanente. Hanno una buona conducibilità termica ed elettrica ma la loro resistenza agli agenti chimici (acidi in particolare) è scarsa.

Grafite

Il PTFE viene caricato con grafite in peso percentuale comprese fra 5 e 15. La grafite mantiene un basso coefficiente di attrito e per questo viene aggiunta ad altri tipi di cariche. Migliora le caratteristiche di deformazione sotto carico permanente e, in misura minore, le caratteristiche di usura. Migliora le caratteristiche di conducibilità termica ed elettrica.

Altre cariche

Il bisolfuro di molibdeno mantiene basso il coefficiente di attrito. Alcune polveri metalliche (acciaio inox), per la loro particolare resistenza chimica, vengono impiegate per caricare il PTFE in sostituzione del bronzo anche se le loro caratteristiche di resistenza all'usura sono inferiori. Gli ossidi metallici, in combinazione con altre cariche, conferiscono migliori caratteristiche di resistenza all'usura.

Fig. 1

Dilatazione termica lineare e coefficiente di dilatazione del PTFE in funzione della temperatura

Comportamento nei confronti di agenti esterni

Resistenza ai reagenti chimici

Il PTFE è praticamente inerte nei confronti di quasi tutti i reagenti chimici noti. Esso viene attaccato solo da metalli alcalini allo stato elementare, dal Trifluoruro di Cloro e dal Fluoro a temperature e pressioni elevate.

Resistenza ai solventi

Il PTFE è insolubile in qualsiasi solvente fino alla temperatura di circa 300°C. Alcuni olii altamente fluorurati, a temperatura oltre i 300°C, esercitano una certa azione rigonfiante sul PTFE.

Resistenza agli agenti atmosferici e agli UV

Provini di PTFE, esposti ormai da più di quarant’anni alle condizioni climatiche più disparate, non hanno ancora dimostrato alcuna alterazione delle proprie caratteristiche.

Resistenza alle radiazioni

La resistenza del PTFE alle radiazioni è limitata. E' maggiore nel vuoto rispetto all'aria.

Permeabilità ai gas

La permeabilità oltre a dipendere, ovviamente, dallo spessore e dalla pressione, dipende anche dalle tecniche di lavorazione del PTFE.

Proprietà fisico - meccaniche

Resistenza a trazione ed a compressione

Il PTFE può essere impiegato in esercizio continuo fino a 260°C, mentre a temperature prossime allo Zero assoluto possiede ancora una certa plasticità a compressione.

La modifica della struttura molecolare del polimero, PTFE modificato, ne migliora la resistenza alla compressione.

Resistenza alla flessione

Il PTFE è relativamente flessibile e non si rompe quando viene sollecitato a 0,7 MPa secondo ASTM D 790. Il modulo di elasticità a flessione si aggira intorno a 350÷650 MPa a temperatura ambiente, circa 2000 MPa a -80°C, circa 200 MPa a 100°C e circa 45 MPa a 260°C. Il PTFE modificato ha una migliorata flex life (resistenza alla piegatura)

Resistenza all’urto (resilienza)

Il PTFE possiede elevate caratteristiche di resilienza anche a basse temperature.

Memoria plastica

Se un pezzo di PTFE viene sollecitato a trazione o a compressione, al di sotto del limite di snervamento, parte delle deformazioni provocate permangono al cessare delle sollecitazioni (deformazioni permanenti) così che, nel pezzo risultano indotte delle tensioni.

Se il pezzo viene riscaldato, queste tensioni tendono a liberarsi e il pezzo riassume la forma iniziale. Questa proprietà del PTFE è comunemente indicata come “memoria plastica” ed è sfruttata in diverse applicazioni.

Durezza

La durezza misurata secondo il metodo ASTM D 2240 ha valori compresi fra 50 e 60 Shore D.

Coefficiente d'attrito

Il PTFE possiede, fra tutti i materiali solidi, i più bassi coefficienti di attrito compresi fra valori di 0,07 (statico) e 0,05 (dinamico):

il coefficiente di attrito statico (di primo distacco) e quello dinamico sono simili, per cui non si verificano fenomeni di grippaggio e di attrito allo spunto

il coefficiente di attrito aumenta con l’aumentare della velocità (fig.3)

il coefficiente di attrito rimane costante al variare della temperatura.

Usura

L’usura dipende dalle caratteristiche della superficie antagonista e in funzione della velocità e dei carichi. L’usura viene notevolmente ridotta addizionando al PTFE opportune cariche (vedi PTFE caricato).

Fig. 2

Diagramma resistenza a trazione-allungamento a rottura del PTFE

Fig. 3

Influenza della velocità sul coefficiente di attrito dinamico

Proprietà elettriche

Il PTFE è un eccellente isolante, come dimostrano i dati riportati nella tabella 1. Esso mantiene praticamente queste sue caratteristiche anche al variare di temperature e di frequenza.

Rigidità dielettrica

La rigidità dielettrica del PTFE, dipende dai processi di trasformazione, varia al variare dello spessore e diminuisce con l’aumentare della frequenza. Rimane praticamente costante fino a 300°C. La rigidità dielettrica e la porosità risultano migliorate nel polimero modificato.

Costante dielettrica e fattore di dissipazione

Il PTFE possiede ottimi valori di costante dielettrica e di fattore di dissipazione; essi rimangono invariati fino a 300°C, in un campo di frequenze fino a

109 Hz e anche dopo prolungato trattamento termico.

Resistenza all’arco

Il PTFE possiede una buona resistenza all’arco. Il tempo di resistenza all’arco secondo ASTM D 495 è di 700 sec..

Anche dopo azione prolungata, non si notano però carbonizzazioni delle superfici.

Resistenza all’effetto corona

Le scariche dell’effetto corona possono anche provocare erosioni alle superfici del PTFE che viene comunemente indicato come isolante idoneo in caso di elevate differenze di potenziale.

Proprietà di superficie

La presenza di fluoro nella struttura molecolare del PTFE conferisce alle superfici un’elevata antiadesività; sempre per lo stesso motivo le sue superfici risultano difficilmente bagnabili. Un trattamento speciale, chiamato impropriamente cementazione, rende le superfici adesivabili e bagnabili.

Tolleranze dimensionali

Le tolleranze dimensionali riportate nelle tabelle dei semilavorati, si riferiscono al PTFE vergine e fanno riferimento alla Norma ISO 13000-1.

I rilievi devono essere effettuati a 23±2°C.