PTFE¶

Samenvatting¶

PTFE staat voor Polytetrafluorethyleen en is een hoogwaardige fluorpolymeer die bekendstaat om zijn uitzonderlijke chemische bestendigheid, lage wrijvingscoëfficiënt en uitstekende anti-aanbakeigenschappen. De bekendste handelsnaam is Teflon®, al is dat slechts één merknaam voor PTFE.

Binnen de procesindustrie wordt PTFE veel toegepast in afdichtingen, pakkingen, glijlagers, slangen, klepzittingen en als beschermende bekleding van procesapparatuur. Het materiaal is bestand tegen vrijwel alle chemicaliën en blijft stabiel over een groot temperatuurbereik.

Bij Jongia kom je PTFE onder andere tegen in afdichtingssystemen, pakkingen en coatings voor toepassingen waarbij corrosiebestendigheid en chemische inertie van groot belang zijn.

Theorie¶

Wat is PTFE?¶

PTFE is een kunststof die behoort tot de groep van fluorpolymeren. Het materiaal werd in 1938 per toeval ontdekt door de Amerikaanse chemicus Roy Plunkett tijdens onderzoek naar koelmiddelen.

PTFE bestaat uit lange ketens van koolstofatomen die volledig zijn omgeven door fluoratomen. Deze zeer sterke chemische binding maakt het materiaal uitzonderlijk stabiel.

Hierdoor reageert PTFE nauwelijks met andere stoffen.

Belangrijkste eigenschappen¶

PTFE onderscheidt zich door een unieke combinatie van eigenschappen.

Zeer hoge chemische bestendigheid¶

PTFE is bestand tegen vrijwel alle:

zuren;
logen;
oplosmiddelen;
zouten;
organische verbindingen.

Slechts enkele zeer reactieve stoffen, zoals gesmolten alkalimetalen en bepaalde fluorverbindingen onder extreme omstandigheden, kunnen PTFE aantasten.

Hierdoor wordt het materiaal veel gebruikt in de chemische industrie.

Lage wrijving¶

PTFE heeft één van de laagste wrijvingscoëfficiënten van alle vaste materialen.

Daardoor glijden onderdelen gemakkelijk over elkaar.

Dit maakt PTFE geschikt voor:

glijlagers;
geleidingen;
afdichtingen;
schuifvlakken.

Vaak is smering nauwelijks of zelfs helemaal niet nodig.

Anti-aanbakeigenschappen¶

Een bekende eigenschap van PTFE is dat andere materialen zich moeilijk aan het oppervlak hechten.

Daarom wordt PTFE toegepast in:

voedselverwerking;
verpakkingsmachines;
doseersystemen;
procesinstallaties.

Deze eigenschap maakt ook de bekende antiaanbaklaag van pannen mogelijk.

Temperatuurbestendigheid¶

PTFE behoudt zijn eigenschappen over een breed temperatuurbereik.

Indicatief:

bruikbaar van ongeveer -200 °C tot +260 °C.

Hierdoor kan het materiaal zowel in cryogene toepassingen als bij hoge procestemperaturen worden gebruikt.

Elektrische isolatie¶

PTFE is een uitstekende elektrische isolator.

Het wordt daarom ook toegepast in:

kabelisolatie;
elektrische componenten;
meetapparatuur.

Nadelen van PTFE¶

Ondanks de vele voordelen kent PTFE ook beperkingen.

Lage mechanische sterkte¶

PTFE is relatief zacht.

Onder hoge mechanische belasting kan het vervormen.

Daarom wordt het meestal niet gebruikt als dragend constructiemateriaal.

Kruip (Cold Flow)¶

Een belangrijk aandachtspunt is kruip (creep of cold flow).

Wanneer PTFE langdurig onder druk staat, kan het langzaam vervormen.

Dit is belangrijk bij:

pakkingen;
afdichtingen;
boutverbindingen.

Daarom wordt PTFE soms gevuld met materialen zoals glasvezel, koolstof of brons om de mechanische eigenschappen te verbeteren.

PTFE versus Halar¶

Hoewel beide materialen fluorpolymeren zijn, verschillen ze duidelijk.

Eigenschap	PTFE	Halar (ECTFE)
Chemische bestendigheid	Uitzonderlijk	Zeer hoog
Temperatuurbestendigheid	Zeer hoog	Hoog
Wrijving	Zeer laag	Lager dan veel kunststoffen, maar hoger dan PTFE
Mechanische sterkte	Gemiddeld	Hoger
Anti-aanbak	Uitstekend	Goed
Slijtvastheid	Gemiddeld	Hoog

De keuze hangt af van de toepassing.

Wanneer lage wrijving belangrijk is, wordt vaak PTFE gekozen. Wanneer mechanische belasting of slijtage een grotere rol speelt, kan Halar geschikter zijn.

Toepassingen van PTFE¶

PTFE wordt gebruikt in een groot aantal industriële componenten.

Voorbeelden zijn:

O-ringen;
pakkingen;
mechanical seals;
klepzittingen;
glijlagers;
leidingen;
slangen;
membranen;
coatings;
roerwerkcomponenten.

Vaak gaat het om onderdelen die direct in contact staan met agressieve chemicaliën.

PTFE in de voedingsmiddelenindustrie¶

PTFE wordt veel toegepast in de voedingsmiddelenindustrie omdat het:

chemisch inert is;
eenvoudig te reinigen is;
weinig product laat aankleven;
geschikt is voor veel reinigingsmiddelen.

Voor toepassingen met direct productcontact moet het materiaal uiteraard voldoen aan de relevante regelgeving, zoals FDA- of EU-voorschriften.

Bewerken van PTFE¶

PTFE wordt meestal niet gelast zoals metalen.

Onderdelen worden vaak vervaardigd door:

draaien;
frezen;
persen;
sinteren.

Door de relatief zachte structuur zijn aangepaste verspaningsmethoden nodig.

Praktijk bij Jongia¶

Binnen Jongia wordt PTFE veel toegepast als onderdeel van afdichtingssystemen en andere componenten die in contact komen met agressieve procesmedia. Vooral in mechanical seals, pakkingen en bepaalde lagerconstructies speelt PTFE een belangrijke rol vanwege de combinatie van chemische bestendigheid en lage wrijving.

In installaties voor de voedingsmiddelen-, farmaceutische en chemische industrie draagt PTFE bij aan een betrouwbare afdichting en een lange levensduur van componenten. Omdat het materiaal nauwelijks reageert met procesvloeistoffen, blijft de kans op productverontreiniging klein.

Bij de materiaalkeuze wordt echter altijd gekeken of de mechanische eigenschappen van PTFE voldoende zijn. In sommige toepassingen is een sterker fluorpolymeer of een met vezels gevuld PTFE een betere oplossing.

Veelgemaakte fouten¶

PTFE en Teflon als verschillende materialen zien. Teflon® is een merknaam; PTFE is de materiaalsoort.
Denken dat PTFE overal voor geschikt is. Ondanks de uitstekende chemische eigenschappen is de mechanische sterkte beperkt.
Kruipgedrag onderschatten. Bij langdurige belasting kan PTFE vervormen, waardoor afdichtingen minder goed functioneren.
PTFE verwarren met Halar of andere fluorpolymeren. Hoewel ze tot dezelfde materiaalfamilie behoren, verschillen hun eigenschappen aanzienlijk.
Aannemen dat PTFE volledig onderhoudsvrij is. Ook PTFE-componenten slijten en moeten periodiek worden gecontroleerd, vooral in dynamische toepassingen.