Werkstoffverbund mit „Leichtbaucharakter“ (Bild: ElringKlinger Kunststofftechnik GmbH)
31.10.2016 PTFE – sein Porennetzwerk eröffnet viele Optionen
Eigenschaftscharakteristik durch geeignete Füllstoffe beeinflussen
Das Zusammenführen vieler einzelner Bausteine während dem Produktentstehungsprozess führt zu individuellen Bauteilsystemen, die von einer breitgefächerten Variantenvielfalt geprägt sind. Nicht nur die Kombination unterschiedlichster Werkstoffe, auch die unzähligen Möglichkeiten, die Eigenschaftscharakteristik durch geeignete Füllstoffe beeinflussen zu können, eröffnen mehr Freiheitsgrade für neue anwendungstechnische Herausforderungen. Der Hochleistungswerkstoff Polytetrafluorethylen (PTFE) gewinnt dabei immer mehr an Bedeutung. Vor allem deshalb, weil die bekannten exzellenten Werkstoffeigenschaften auch dann erhalten bleiben, wenn durch spezielle Fertigungsverfahren eine Porenstruktur erzeugt wird. Trotz der labyrinthartig verlaufenden Hohlräume weist das Werkstoffgerüst eine hohe Eigenstabilität auf, die völlig neue Produktdesigns ermöglicht.
Die Porosität eines Werkstoffes wird durch das Verhältnis von Hohlraum- zu dessen Gesamtvolumen definiert. Dementsprechend weisen Bauteile eine hohe spezifische Oberfläche und nur geringe Dichte auf. Die REM-Aufnahme (Bild 1) verdeutlicht die Komplexität dieses Werkstoffsystems. Oftmals sind die Wandungen der Porenräume mit feinen Blättchen besetzt und die Porenkanäle entsprechend labyrinthartig miteinander vernetzt. Das Porenmodell ist in unzähligen Varianten darstellbar. Anhand der Hohlraumstruktur werden die komplexen Einflüsse des Gas- und Feuchtigkeitstransports nochmals visualisiert. Es gibt verschiedene Möglichkeiten poröse Bauteile zu charakterisieren. Die wichtigsten Kenngrößen, die vor allem für die Anwendungstechnik von großer Bedeutung sind, sind der Luftleitwert und die Wasserdruckverträglichkeit. Der Luftleitwert wird in ml/s • cm² • bar angegeben und umschreibt die Durchlässigkeit eines porösen Werkstoffes gegenüber Gasen. Die Wasserdruckverträglichkeit hingegen ist der Druck, der erforderlich ist, um Flüssigkeiten, wie z.B. Wasser, durch die Poren zu pressen. Diese beiden Kenngrößen korrelieren miteinander. Bei Erreichen der jeweiligen Grenzbereiche gibt es weitere Parameter, diese zu beeinflussen. Es gibt zahlreiche Füllstoffe, die porösem PTFE zugesetzt werden können. Dadurch lässt sich der Werkstoff anwendungsbezogen einstellen und kann um weitere bauteilspezifische Funktionen erweitert werden. Besonders hervorzuheben ist dabei eine weitere besondere Eigenschaft, welche wirkungsvoll genutzt wird. Poröse PTFE-Oberflächen sind antiadhäsiv und erschweren somit das Eindringen flüssiger Medien. Dieser spezielle Schutz sorgt dafür, dass nicht nur Wasser, sondern auch Medien mit niedrigerer Oberflächenspannung wie, Öle oder Reinigungsmittel zurückgehalten werden.
