ФТОРОПЛАСТ: ВИДЫ, ПРОИЗВОДСТВО, ПРИМЕНЕНИЕ…

Фторопласт (фторполимеры, фторлоны, политетрафторэтилен, тефлон) — общее название группы полимерных фторсодержащих пластиков, получивших широкое распространение во многих отраслях и сферах жизни. Материал относится к группе углеродов, в составе которых присутствует от 1 до 4-х атомов фтора, служащих определяющим фактором. Название марок фторопласта напрямую связано с количественным содержанием фтора. Материал представляет собой порошок белого цвета, с высокой способностью комкования и спекания в результате воздействия высоких температур.

История возникновения фторопласта

Родиной создания фторопласта является Америка. Материал был открыт в 1938 Роем Планкеттом. Через 3 года, после открытия материала, фирме в которой работал ученый, был выдан документ, подтверждающий право обладание материалом, названным Тефлон. Спустя 8 лет фирма вошла в состав корпорации DuPont и название Тефлон тесно связалось с корпоративным названием, приобретя знакомое многим звучание»Тефлон от DuPont». В России фторопласт впервые появился в годы Второй мировой войны и сразу обрел высокую востребованность. Наиболее широкое применение материал нашел в производстве военной техники и прочих промышленных направлениях. В конце 20-го века, Тефлон стал активно использоваться при изготовлении товаров народного потребления. На данный момент, наиболее высокую популярность в России обрел фторопласт-4. Российское название- политетрафторэтилен.

Состав фторопласта

Фторопласт (4 (C2F4)n) относится к кристаллическим полимерам. По своей сути-это пластмасса, содержащая в своем составе фтор. Основные свойства фторопласта определяются его составом, на основании которого, принято различать несколько основных видов фторопласта.

Виды фторопласта

Ф-2(поливиниленфторид)

Свободен от пластификаторов, стабилизирующих добавок и катализаторов. В некоторых случаях может быть улучшен модификаторами, в качестве которых выступают кобальт, кокс и стекловолокно. Наличие данных примесей обозначается буквой «М», добавленной в название. Материал характеризуется высокими показателями прочности и упругости. Легко поддается переработке и растворению в нейтральных растворителях. Применяется при изготовлении трубопроводов и тары для хранения агрессивных составов.

Ф-3(политрифторхлоридэтилен)

В качестве модифицированного варианта выступает марка Ф-3М. Обладает высокой устойчивостью к низким температурам. Имеет хорошие показатели твердости, прочности и адгезии по отношению к металлам. Имеет способность к плавлению и изменению формы в процессе прессовки.

Ф-4(политетрафторэтилен)

Наиболее распространенная марка фторопласта. Основными свойствами материала, сделавшими его наиболее востребованным, являются его высокая плотность, гидрофобность и устойчивость к воздействию высоких температурных режимов, достигающих 260 градусов.

Марки фторопласта ф-4

Характеристики фторопласта

К обобщенным характеристикам фторопласта относятся:

Характеристики материала в соответствии с марками

Свойства фторопласта

Основные свойства и характеристики этого полимера напрямую зависят от его уникальной молекулярной структуризации. Основой структуры фторопласта является прочная связь фтора с углеродом. Именно данное сочетание, усиленное дополнительными добавками, выводит фторопласт на лидирующие по востребованности места среди всех прочих пластиков.

Теплофизические свойства фторопласта ф-4

При работе с фторопластом необходимо учитывать, что точка плавления материала способна изменяться в зависимости от оказываемого давления. Так, каждая дополнительная атмосфера повышает показатели на 0.154 градуса. При снижении температуры расплава до показателей ниже 327 градусов, материал приобретает молочно-белый цвет и утрачивает прозрачность.

Процесс кристаллизации материала зависит от:

Теплоемкость по Вика (при нагрузке 5 кгс), C110
Удельная теплоемкость, ккал/(кг*C)
при 0C0,23
при 50C0,25
Коэффициент теплопроводности, ккал/(м*ч*C)0,2

Коэффициент линейного расширения в соответствии с температурой:

Температура, Cот 60 до -1019,63040200300
Термический коэффициент линейного расширения A*105, 1/C85428112564

Усредненные значения коэффициента линейного расширения для отдельно взятых температурных интервалов, для образцов без внутреннего напряжения.

Температура, CТермический коэффициент линейного расширения, A*105, 1/CИзменение размеров изделия
от -193 до +258,6-1,85
от -150 до +259,6-1,68
от -100 до +2511,2-1,4
от -50 до +2513,5-1,01
от 0 до +2520-0,5
от +25 до +5012,4+0,31
от +25 до +10012,4+0,93
от +25 до +15013,5+1,59
от +25 до +20015,1+2,64
от +25 до +25017,4+3,92
от +25 до +30021,8+5,99
от +25 до +30021,8+5,99

Антифрикционные свойства фторопласта ф-4

Необходимо учитывать, что повышение температуры в точке трения до 327 градусов, приводит к возрастанию коэффициента трения (речь идет о взаимодействии фторопласт-сталь). В связи с чем можно говорить о риске ускоренного износа детали.

Коэффициент трения в зависимости от оказываемой нагрузки без смазки:

Нагрузка, кгс/см^2131020
Коэффициент трения0,40,10,060,05

Те же показатели с использованием смазочных материалов

Скорость скольжения, см/с48204080160
Динамический коэффициент трения0,050,10,150,230,240,27

Химические свойства фторопласта ф-4

Контакт с химическими веществами

Контакт с водой

Набухание материала

Реакция с металлами

Фторопласт устойчив к заражению грибками и воздействию тропического климата.

Электрические свойства фторопласта ф-4

Удельное электрическое сопротивление:
поверхностное, Ом>10^17
на воздухе со 100%-ной относительной влажностью10^12
объемное (до 150 C), Ом*см101^7-10^20
после длительного пребывания в воде не меняется1.9-2.2
Диэлектрическая проницаемость (при 60-1010 Гц)
Тангенс угла диэлектрических потерь (при 60-1010 Гц)<10^17
Электрическая прочность, кВт/мм:
при толщине образка 4 мм25-27
при толщине образка 0,1-0,3 мм40-80
при толщине образка 0,005-0,02 мм200-300
Дугостойкость, с (сплошного токопроводящего слоя не образуется)250-700

Данные о зависимости тангенса угла диэлектрических потерь от частот приведены ниже:

Частота, Гц6010^310^410^510^610^7
tgA*10^40.50.30.40.70.70.7

Прочие характеристики фторопласта

Фторопласт-2 (PVDF)Фторопласт-4 (PTFE)
Плотность1,782,18
Свойства скольжения+++
Стойкость к износу++++
Стабильность размеров+
Работа под нагрузкой+
Механическая обработка+
Химстойкость+++
Диапазон рабочих температур-40С +150С-200С +260С
Стойкость к УФ лучам++
Стойкость к радиации+
Электроизоляционные характеристики+++
Водопоглощение++
Стоимость+
Свойства фторопласта-4
СвойстваЗначение
Физические свойства
Плотность, г/см^32,14-2,26
Теплоемкость, кал/C0,25
Коэффициент линейного расширения 1*10^(-50)C8-25
Теплопроводность, ккал/м,чC0,2
Температура стеклования, С-120
Температура плавления, С327
Минимальная рабочая температура, С-269
Максимальная рабочая температура, С260
Водопоглощение за 24 часа0
Теплостойкость по Вика, С110
Термостабильность при 415С, чне менее 110
Механические свойства
Предел прочности при растяжении, кгс/см^2200-300
Удлинение при разрыве, %300-500
относительное350-500
остаточное250-350
Предел прочности при сжатии, кгс/см^2120
Модуль упругости при сжатии, кгс/см^27000
Предел прочности при статическом изгибе, кгс/см^2110-140
Модуль упругости при изгибе (при 200С), кгс/см^24700
Удельная ударная вязкость, кгс*см/см^2более 100
Твердость по Бриннелю, кгс/мм^23-4
Коэффициент трения по стали0,2
Качество механической обработкипревосходное
Химические свойства
Температура разложения, Свыше 415
Потеря массы за 5 часов, % за 3 часа0,2 при 420С
Горючестьне горит
Атмосферостойкостьпревосходная
Кислотостойкостьстойкость
Щелочестойкостьстойкость
Электроизоляционные свойства
Удельное объемное электрическое сопротивление, Ом*см10^17-10^20
Удельное поверхностное сопротивление, Ом*смменее 10^17
Электрическая прочность, В/мне менее 25*106
Диэлектрическая проницаемость при частоте 10^3 Гц1,9-2,
Тангенс угла диэлектрических потерь при частоте 10^3 Гц0,0002-0,0003
Дугостойкость, сек250
Физические свойства фторопласта
Плотность фторопласта в изделии, кг/м^32170-2200
Температура плавления кристаллов фторопласта, С327
MAX рабочая температура фторопласта при эксплуатации, С260
MIN рабочая температура фторопласта при эксплуатации, С-269
Температура термического разложения фторопласта, С415
Коэффициент теплопроводности фторопласта, ВТ/(м.К)0,25
Удельная теплоемкость фторопласта, кДж/(кг.К)1,04
Теплоемкость по Вика, С110
Температурный коэффициент линейного расширения фторопласта 1*10^5/С*18-25
Водопоглощение фторопласта за 24 часа, %0,00
Горючесть фторопластаНе горюч
Ударная вязкость фторопласта, кДж*м^298
ХарактеристикиФторопласт ф-4Фторопласт ф4к20
ГОСТТУ 6-05-810-88ТУ 6-05-113-76
Вспомогательные добавки20% кокса
Интервал рабочих температур-270 +260+270 +260
Коэффициент горения0,040,27
Интенсивность износа1
Деформация при растяжении6,0
Деформация при сжатии7,2
Плотность г/см^32,12-2,22,05
Твердость по Бриннелю, МПа29-3949-53
Предел текучести, МПа11,814
Модуль упругости при растяжении/сжатии, МПа410/686805/1500
Прочность при разрыве, МПа14-3412-15
Относительное удлинение, %250-50060-120
Теплоемкость, Дж/(кг*С)1,040,985
Теплоповодность, Вт/(м*С)0,250,34

Применение фторопласта

Машиностроение

Хорошие антифрикционные качества, высокие показатели устойчивости к агрессивным средам, нагрузкам и воздействию различных температурных воздействий, позволяют использовать фторопласт при изготовлении:

Легкая промышленность.

Малая пористость и высокая гидрофобность делают материал практически незаменимым при создании влагозащитного покрытия для обуви, спортивной одежды и профессиональной одежды специального назначения.

Медицина

Экологическая и биологическая безопасность допускают использование фторопласта для изготовления:

Материал крайне редко провоцирует негативные реакции со стороны организма(аллергические реакции, отторжение и т.д).

Радио- и электротехника

Низкая электропроводность и хорошая износостойкость, в сочетании с влагоустойчивостью позволяют изготавливать из фторопласта:

Химическая промышленность

Высокие показатели устойчивости к химическим веществам, в том числе, отличающимся своей агрессивностью и реактивностью, фторопласт широко используется в производстве:

Пищевая промышленность

Материал признан безопасным для использования при изготовлении:

Строительство

В данном направлении используются пластины и прокладки, изготовленные из Тефлона. Наиболее часто фторопласт применяется в строительстве конструкций мостов, эстакад и галерей. В сейсмоопасных районах прокладки изготовленные из фторопласта закладываются в фундаменты конструкций.

Изделия, заготовки и детали из фторопласта

Принято выделять две основных группы, на которые делится вся продукция, производящаяся из фторопласта: заготовки и готовые изделия.

Заготовки из фторопласта

По своей сути это сырьевые полуфабрикаты, необходимые для использования в технологических процессах. Контроль качества заготовок осуществляется по регламенту изготовителя и в соответствии с требованиями ТУ 6-05-810-88. Соответствие размеров определяется на основании номенклатуры изготовителя. В некоторых случаях размерная специфика согласовывается между изготовителем и заказчиком. Основные виды заготовок:

Фторопластовые листы (пластины)

Имеют прямоугольную или квадратную форму. Размерный ряд чаще всего представлен двумя вариантами: 100Х100 мм и 1000Х1000мм;
— пленка. Имеет достаточно широкий диапазон толщин от 10 до 100 мкм и ширину до 300 мм. Областями применения являются: производство конденсаторов, уплотнителей для вкладышей, подшипников, фильтров и мембран, изоляция проводов.

Стержни и диски из фторопласта

Выпускаются обычно с сечениями трех видов: круглым (классическим), квадратным и прямоугольным. Имеют достаточно широкий размерный ряд в котором диаметр варьирует от 10 до 300 мм, а высота имеет диапазон от 50 до 3000 мм. Стержни с классическим круглым сечением используются в производстве уплотнительных, антифрикционных и электроизолирующих комплектующих.

Бруски

Производители предлагают потребителям бруски с большой вариацией размерного ряда, в котором: ширина составляет от 40 до 200мм, длина от 70 до 300мм, а толщина от 2 до 200мм.

Порошок(стружка)

Используется для собственно производства конечной продукции.

Готовые изделия из фторопласта

Данный вид продукции не требует доработок и является готовыми к использованию комплектующими для механизмов, систем и оборудования. К готовым изделиям относятся: шары, жгуты, диски, втулки, трубы и ленты. Производство осуществляется как по утвержденным типовым критериям, так и в соответствии с индивидуальными требованиями заказчика.
Утвержденный срок гарантии на всю продукцию из фторопласта обычно составляет 5 лет.

Изготовление фторопласта

Создание фторопласта состоит из 3-х основных этапов:

Изготовление деталей из фторопласта

Собственно производство изделий из ф-4 может проходить по 3-м наиболее распространенным методикам:

Высокая востребованность фторопласта, основанная на его выдающихся свойствах, делает актуальной тему его обработки.

Методы обработки фторопласта

Фрезеровка фторопласта

Данный вид обработки фторопласта признан одним из самых удобных и производительных. Все работы производятся на фрезеровальных станках, оснащенных системой ЧПУ. Основными преимуществами обработки фрезеровкой, являются: отсутствие перегрева деталей, возможность работы с большими объемами и крупногабаритными чертежами. Сам процесс сочетается со снятием внутреннего напряжения материала. Прочность кристаллической решетки фторопласта позволяет получать заготовки высокого уровня сложности и точности, наиболее востребованные в изготовлении электро- и радиоаппаратуры.

Токарная обработка фторопласта

Данному виду обработки наиболее часто подвергаются заготовки из фторопласта (втулки, стержни и т.д). В процессе токарной обработки производится нарезка резьбы, расточка и шлифовка.

Термическая полировка фторопласта

Суть технологии заключается в воздействии нагретого газа на поверхность, имеющую неровности и шероховатость. В результате такого воздействия происходит незначительное оплавление проблемных участков.

Преимущества фторопласта>

Недостатки фторопласта

Срок хранения и эксплуатации фторопласта

Гарантийный срок хранения фторопласта составляет 5 лет. Использование заготовок и деталей по завершении гарантийного срока допускаются только в случае соблюдения всех условий хранения и прохождения повторной проверки на сохранение качества и соответствия всем требованиям ТУ.

Хранение фторопластп и продукции из него

Хранение фторопласта осуществляется в сухом и хорошо проветриваемом помещении на расстоянии не менее 2-х метров от отопительных систем. Материал упаковывается в плотно запаянные двойные полиэтиленовые мешки-вкладыши, которые помещаются в трехслойные бумажные мешки. При фасовке ф-4 не допускается тромбование порошка и его намокание.

Маркировка упаковки

Упаковка с фторопластом маркируется (наклеивается бирка) и предоставляет следующую информацию:

Правила перевозки фторопласта

Транспортировка фторопласта осуществляется любым видом крытых транспортных средств. Регламентирует условия транспортировки ГОСТ.

Вред фторопласта для здоровья человека

Прежде разберем такой показатель как экологичность фторопласта.

Экологичность фторопласта

Фторопласт относится к биологически безопасным материалам, допустимым к использованию в пищевой промышленности и медицине. Именно медицина является одной из сфер использования фторопласта в современных технологиях. Из этого материала изготавливаются многие виды протезов, в том числе ортодонтические конструкции, клапаны сердца, импланты, искусственные сосуды и многое другое. В пищевой промышленности Тефлон стал незаменимым материалом для создания антипригарного покрытия кастрюль, сковород и прочих аксессуаров. Экологической опасности фторопласты так же не несут, в том числе и из-за небольших объемов производства материала.

Несмотря на указанное выше, некоторая опасность при использовании фторопластов возникать может. Происходит это только в двух случаях:

Аналоги фторопласта

Существует ряд материалов, по некоторым показателям, способных стать заменой фторопласта. К таким материалам относятся: капролон, полиэтилен, текстолит и некоторые другие. Однако, следует учитывать, что не один из материалов не способен стать 100% аналогичной заменой в связи с разницей в характеристиках, которая в некоторых случаях может стать весьма существенной. Для анализа возможности замены фторопласта на тот, или иной материал, необходимо подробно изучить каждый вариант отдельно.

Как формируется цена на фторопласт

Цена на фторопласт зависит от нескольких критериев:

Где можно купить фторопласт

Купить фторопласт вы можете в нашей компании МонтажСтройЭлектро. Для получения более подробной информации о ценах, способах доставки и предлагаемых изделиях, можно связаться с нами по указанным на сайте телефонам, или оставив заявку. Специалисты нашей компании предоставят всю необходимую информацию и проконсультируют по интересующим вопросам.