Multidirektional expandiertes PTFE mit seiner Struktur feinster Fibrillen (Bild: FluorTex GmbH)

01.11.2018 Wirtschaftlichkeit und Sicherheit erhöhen

Für Multifunktionsdichtungen die Fibrillenstruktur von PTFE nutzen

von Dr. Michael Schlipf (FPS GmbH)

Die Integration verschiedener Funktionen in Bauteile oder Baugruppen ist eine der wichtigsten Maßnahmen für hohe Zuverlässigkeit in der Anwendung sowie Wirtschaftlichkeit in der Problemlösung. Mit jeder integrierten Funktion vermindert sich die Anzahl der Bauteile, die zur Lösung einer Problemstellung erforderlich sind. Dadurch verringert sich das Risiko der Fehlfunktion, der Komplexizität der Fertigungsverfahren und das Risiko des Ausfalls im Einsatz. Signifikant erhöht sich auch die Wirtschaftlichkeit der Gesamtlösung. Ein Beispiel sind funktionsintegrierte Membranen und Dichtungen aus expandiertem PTFE (ePTFE).

PTFE bietet neben den bekannten Vorteilen wie universeller Beständigkeit gegenüber fast allen Medien, der breiten Dauergebrauchstemperatur von -250 °C bis +250 °C, den exzellenten Antihaft-Eigenschaften und der Fähigkeit, nicht zu altern oder spröde zu werden, weitere außergewöhnliche Eigenschaften, die sich aus dem extrem hohen Molekulargewicht dieses Hochleistungspolymers ableiten. Hierzu zählt die Fähigkeit der Fibrillenbildung unter Zugbelastung: Sie entstehen durch lineare Anordnung der PTFE-Molekülketten und zeichnen sich durch einen nahezu idealen Ordnungszustand aus (Bild 1). Dieser wird z.B. über das DSC-Messverfahren (DSC = Differential Scanning Calorimetrie/Differenzialthermoanalyse) quantifizierbar. Während im teilkristallinen Aufbau des gesinterten PTFE die amorphen Bereiche schon durch vergleichsweise geringen Energieeintrag bei 142 °C schmelzen, tritt dies beim Kristallinanteil erst bei
327 °C auf. Die Kristallinanteile des ungesinterten PTFE schmelzen sogar erst bei 342 °C, ein Indiz für die besonders geordnete und defektarme Kristallitstruktur des direkt aus der Polymerisation ausgefällten hochkristallinen Polymers. Nochmals 30 °C mehr, also ca. 372 °C, sind erforderlich, um die in Fibrillen organisierten Makromoleküle in Bewegung zu versetzen, also aufzuschmelzen. Diese insgesamt vier verschiedenen „Aggregatszustände“ des expandierten PTFE, vereint in einem einzigen Polymersubstrat, ermöglichen neuartige Eigenschaftsprofile, neue Verarbeitungsprozesse und Anwendungen mit Eigenschaftsprofilen, die bisher in dieser Art nicht möglich waren.