PTFE- ja teflonpinnoitettu lasikuitukangas: tekniset tiedot, tyypit ja osto-opas

PTFE:llä ja teflonilla päällystetyn lasikuitukankaan ymmärtäminen

Teflon-pinnoitettu lasikuitukangas — tarkemmin sanottuna PTFE:llä (polytetrafluorietyleenillä) päällystetty lasikuitukangas — on erittäin suorituskykyinen komposiittimateriaali, joka on valmistettu kyllästämällä tai pinnoittamalla kudottu lasikuitulubstraatti PTFE-dispersiolla. Tuloksena on joustava, mitoiltaan vakaa kangas, jossa yhdistyvät lasikuidun mekaaninen lujuus ja lämpökimmoisuus kemialliseen inertiteettiin, tarttumattomaan pintaan ja alhaiseen kitkakerrokseen, jotka määrittelevät PTFE:n tekniseksi polymeeriksi.

Teflon on Chemoursin (entinen DuPont) rekisteröity kauppanimi heidän PTFE-tuotelinjalleen. Teollisissa ja kaupallisissa yhteyksissä termit "teflonpinnoitettu lasikuitu", " PTFE-kankaat "" ja "PTFE-lasi" käytetään vaihtokelpoisesti kuvaamaan tätä päällystettyjen tekstiilien luokkaa riippumatta siitä, onko PTFE-hartsi peräisin Chemoursilta vai toiselta valmistajalta. Ostajien tulee vahvistaa tietty PTFE-hartsin lähde ja dispersiolaatu, kun hankintaspesifikaatioissa viitataan nimellä "Teflon", koska formulaation laatu vaihtelee toimittajittain.

PTFE-pinnoitettujen teknisten tekstiilien maailmanmarkkinoiden arvioidaan ylittävän 1,8 miljardia dollaria vuodessa Elintarvikkeiden jalostuksen, pakkausten, ilmailun, teollisen suodatuksen ja arkkitehtonisten kalvosovellusten kysynnän vetämänä. Näillä markkinoilla PTFE-pinnoitettu lasikuitu edustaa hallitsevaa tuotemuotoa erinomaisen lämpötilankestonsa ja mittapysyvyytensä ansiosta verrattuna PTFE-päällystettyihin kudottuihin polyesteri- tai aramidivaihtoehtoihin.

Lasikuitupohja: miten peruskangasrakenne vaikuttaa suorituskykyyn

Minkä tahansa suorituskyvyn PTFE lasi komposiitti alkaa lasikuitualustasta. Pohjakankaan langan tyyppi, kudosrakenne ja kankaan paino määräävät valmiin pinnoitetun tuotteen mekaaniset ominaisuudet – vetolujuus, repäisylujuus, mittastabiilius ja taivutusväsymiskesto. PTFE-pinnoite parantaa pinnan ominaisuuksia, mutta ei voi kompensoida huonosti valittua tai rakennettua alustaa.

Lasikuitulankatyypit

PTFE-kangassubstraateissa käytetään kahta pääasiallista lasikuitulankarakennetta:

• E-lasi (sähköinen): Tavallinen lasikuitukoostumus, jota käytetään useimmissa PTFE-pinnoitetuissa lasikuitukankaissa. E-lasilangat tarjoavat käyttökelpoisen tasapainon vetolujuuden (noin 3 450 MPa yksittäisille filamenteille), lämpöstabiilisuuden 550 °C:seen asti ja kustannusten välillä. E-lasi sopii useimpiin teollisiin PTFE-kangassovelluksiin.
• ECR-lasi (korroosionkestävä): Booriton E-lasiversio, jolla on parannettu kestävyys happoja ja emäksiä vastaan. Tarkoitettu PTFE-kankaille, joita käytetään kemiallisissa työstöympäristöissä, joissa substraatti voi altistua aggressiivisille aineille kankaan reunaleikkausten tai vaurioituneiden pinnoitealueiden kautta.

Weave rakenteet

Pohjakankaan kudoskuvio säätelee tasapainoa valmiin materiaalin mekaanisen lujuuden, huokoisuuden ja pinnan sileyden välillä. PTFE-kankaat :

• Pelkkä kudos: Jokainen loimilanka kulkee vuorotellen kunkin kudelangan yli ja alta, jolloin syntyy tasapainoinen, vakaa kangas, joka on yhtä luja molempiin suuntiin. Pelkät kudokset ovat yleisin pohja yleiskäyttöiselle PTFE-pinnoitetulle lasikuidulle, ja ne tarjoavat hyvän pinnoitteen tunkeutumisen avoimen kudosrakenteen ansiosta.
• Twill-kudonta: Loimilangat kulkevat kahden tai useamman kudelangan yli diagonaalisesti. Twill-kudokset tuottavat tasaisemman pinnan kuin tavallinen kudos vastaavilla lankamäärillä, mikä parantaa PTFE-pinnoitteen tasaisuutta ja vähentää pinnoitteen taipumusta siltaa lankaväliä sen sijaan, että se tunkeutuisi kankaan runkoon.
• Satiinikudos: Pitkät langat kelluvat useiden lomituspisteiden poikki tuottavat tasaisimman alustapinnan kaikista kudottuista rakennuksista. Satiinikudottu lasikuitu on tarkoitettu PTFE-kankaille, joissa pinnan maksimaalinen sileys on kriittinen – kuljetinhihnat elintarvikekosketussovelluksissa ja irrotettavat vuoraukset esimerkiksi komposiittien valmistukseen.
• Leno-kudos: Vierekkäiset loimilangat kiertyvät kudelankojen ympärille muodostaen avoimen, verkkomaisen rakenteen, jolla on korkea huokoisuus. Leno weave -substraatteja käytetään avoverkko-PTFE-kankaissa ilma- ja nestesuodatussovelluksissa, joissa läpivirtauksen läpäisevyys on ensisijainen suunnitteluvaatimus.

Pohjakankaan paino

Lasikuitupohjakankaan paino – ilmaistuna grammoina neliömetriä kohti (gsm) – määrittää suoraan valmiin päällystetyn tuotteen painon ja paksuuden. PTFE-pinnoitetun lasikuidun valmistuksessa käytetyt standardisubstraattipainot vaihtelevat 100 gsm (kevyt verkkokankaat) - 800 gsm (raskaat teollisuuslaadut) . Raskaammat alustat tarjoavat suuremman veto- ja repäisylujuuden, mutta heikentävät kankaan joustavuutta ja lisäävät vaikeutta saavuttaa täydellinen PTFE:n tunkeutuminen kankaan poikkileikkauksen läpi pinnoituksen aikana.

PTFE-pinnoitteen erittely: Parametrit, jotka määrittävät tuotteen laadun

The PTFE-pinnoitteen erittely on teknisesti merkittävin parametrijoukko missä tahansa PTFE-pinnoitetun lasikuitutuotteen määritelmässä. Kaksi identtiselle alustalle rakennettua kangasta voivat tarjota dramaattisesti erilaisen käyttöiän ja toiminnallisen suorituskyvyn riippuen pinnoitteen painosta, sintrauslaadusta ja pinnan viimeistelystä. Ostajat ja määrittäjät, jotka arvioivat PTFE-kankaita pelkän alustan painon ja hinnan perusteella – tutkimatta pinnoitteen teknisiä tietoja – kokevat usein ennenaikaisen tuotevaurion vaativissa sovelluksissa.

Pinnoitteen paino ja PTFE-pitoisuus

PTFE-pinnoitteen paino ilmaistaan tyypillisesti PTFE:n massana, joka on kerrostettu valmiin kankaan neliömetriä kohti, tai prosentteina valmiin kankaan kokonaispainosta, joka johtuu PTFE-pinnoitteesta. Useimmat kaupalliset PTFE-kankaat kuljettaa välillä 40 painoprosenttia ja 65 painoprosenttia PTFE:tä sovelluksesta riippuen. Korkeampi PTFE-pitoisuus parantaa kemiallista kestävyyttä, tarttumatonta suorituskykyä ja pinnan sileyttä kasvaneiden materiaalikustannusten kustannuksella ja erittäin suurilla pinnoitepainoilla heikentää kankaan joustavuutta.

PTFE-kerroksen muodostamiseen käytettyjen pinnoituskertojen määrä on yhtä tärkeä kuin pinnoitteen kokonaispaino. Useat ohut päällystyskerrat - joista jokainen seuraa kuivaamista ja sintrausta - tuottavat PTFE-dispersion paremman tunkeutumisen alustan lankaväliin ja tasaisemman pinnoitteen poikkileikkauksen kuin yksi painava pinnoite. Ensiluokkaiset PTFE-pinnoitetut lasikuitukankaat valmistetaan tyypillisesti viidestä kahteentoista pinnoitus- ja sintrauskertaa ; budjettiluokan tuotteet käyttävät usein kahdesta neljään läpikulkua, mikä johtaa pinnoitteeseen, joka istuu ensisijaisesti kankaan pinnalla sen sijaan, että se olisi täysin integroitu alustaan.

Sintrauslämpötila ja -kesto

Sintraus on lämpöprosessi, jossa PTFE-dispersiohiukkaset – jotka kerrostuvat kankaalle vesipitoisena kolloidisena suspensiona – sulatetaan jatkuvaksi, koherentiksi polymeerimatriiksi kuumentamalla PTFE:n kiteisen sulamispisteen yläpuolelle. 327 °C . Riittävä sintraus on välttämätöntä pinnoitteen eheyden kannalta; alisintrattu PTFE pysyy jauhemaisena, heikosti sitoutuneena kerrostumana, joka kuluu helposti ja tarjoaa huonot kemialliset sulkuominaisuudet.

Teolliset PTFE-pinnoituslinjat sintrautuvat 360–400 °C:n lämpötiloissa pinnoitteen painon ja kankaan nopeuden mukaan kalibroitujen viipymäaikojen saamiseksi. Täydellinen PTFE-pinnoitteen erittely valmiille kankaalle tulee sisältää tuotannossa käytetty sintrauslämpötila-alue – parametri, jota voidaan pyytää toimittajilta osana valmistusprosessin pätevyysasiakirjoja, erityisesti ilmailu-, elintarvike- tai turvallisuuskriittisissä sovelluksissa.

Pintakäsittelyluokitukset

Valmiin PTFE-pinnoitetun lasikuitukankaan pintarakenteen määrää lopullisen pinnoitekerroksen sileys ja sen läpi näkyvä alla oleva kudoskuvio. Teollisissa hankinnoissa tunnustetaan kolme käytännön pintakäsittelyluokkaa:

• Normaali (kuvioitu) viimeistely: Pohjakankaan kudoskuvio näkyy pinnoitteen läpi. Sopii useimpiin kuljetinhihna-, tiiviste- ja liikuntasaumoihin, joissa tarttumaton suorituskyky ja lämpötilan kestävyys ovat ensisijaisia ​​vaatimuksia.
• Tasainen viimeistely: Ylimääräiset päällystyskerrat tai kalanterointi (puristus kuumennettujen telojen välillä) muodostavat pinnan, jossa kudosrakenne on olennaisesti tukahdutettu. Tarkoitettu elintarvikekosketussovelluksiin, kuumasaumaushihnoihin ja sovelluksiin, joissa tuotteen tarttuminen kankaan pintarakenteeseen vaarantaisi prosessin laadun.
• Kohokuvioitu tai strukturoitu viimeistely: Pinnoitepinta on tarkoituksella teksturoitu tuotannon aikana ilmanläpäisevyyden lisäämiseksi tai pinnan kosketuspinnan pienentämiseksi. Käytetään erityisissä kuivaushihna- ja silkkipainosovelluksissa.

Tärkeimmät PTFE-pinnoitteen suorituskykyparametrit

PTFE-kangaslaadut ja niiden käyttöalueet

PTFE-kankaat valmistetaan laajalla valikoimalla laatuja alustan painon, pinnoitteen painon, pinnan viimeistelyn ja lisäkäsittelyjen mukaan. Oikean arvosanan sovittaminen sovellukseen estää sekä ylimäärittelyn, joka lisää tarpeettomia kustannuksia, että alimäärittelyn, joka johtaa ennenaikaiseen epäonnistumiseen.

Kuljetinhihnalaadut

PTFE-pinnoitetut lasikuituhihnakuljettimet ovat tämän materiaaliluokan vaativimpia käyttökohteita, ja niissä yhdistyvät jatkuva mekaaninen taipuminen, korkeat lämpötilat ja kemiallinen altistuminen elintarviketuotteista, liima-aineista tai prosessikemikaaleista. Kuljetinhihnalajeissa käytetään tyypillisesti raskaampia substraatteja - 400-800 gsm pohjakangas — korkea PTFE-pinnoitepaino ja sileä tai kalanteroitu pintakäsittely. Flex-väsymiskestävyys testataan MIT:n taittumiskestävyysmenetelmällä tai vastaavilla dynaamisilla taivutusprotokollalla; korkealuokkaiset kuljetinlaadut saavuttavat 50 000 tai enemmän kaksinkertaistamisjaksoa ilman pinnoitteen delaminaatiota.

Irrotettava vuoraus ja kuumasaumauslaadut

Käytetään tarttumattomina irrotuspinnoina komposiittien valmistuksessa, elintarvikkeiden jalostuksessa ja impulssilämpösaumauskoneissa, ja irrokepäällystelaadut asettavat pinnan sileyden ja kontaminoitumattomuuden etusijalle korkean mekaanisen lujuuden edelle. Näissä laatuluokissa käytetään tyypillisesti kevyempiä substraatteja, joissa on korkealaatuisia PTFE-dispersioita ja sileäpintaisia lopullisia pinnoitteita, ja niiden on täytettävä elintarvikekosketusta koskevat määräykset - mukaan lukien EU-asetus 10/2011 elintarvikkeiden kanssa kosketuksiin joutuville muovimateriaaleille tai FDA 21 CFR 177.1550 PTFE:lle elintarvikkeiden kanssa kosketuksissa olevissa sovelluksissa – joissa tapahtuu suoraa kosketusta elintarvikkeiden kanssa.

Liikuntaliitos- ja tiivistelaadut

PTFE-pinnoitetusta lasikuidusta valmistetut teolliset liikuntasaumat ja laippatiivisteet vaativat korkeaa kemiallista kestävyyttä ja mittapysyvyyttä puristuskuormituksella pitkien käyttöaikojen aikana. Näissä laatuluokissa on usein raskaampia lasikuiturakenteita – joskus useita kangaskerroksia – ja PTFE-pinnoite toisella tai molemmilla puolilla. PTFE-pinta tarjoaa kemiallisia sulkuominaisuuksia, kun taas lasikuitualusta tarjoaa rakenteellisen vahvistuksen, joka estää ekstruusiota putken laipan pulttikuormituksen alaisena.

Sähköeristyslaadut

PTFE-lasilaminaatit piirilevysubstraateille (yleisimmin PTFE-kyllästetty lasikuitu suurtaajuisiin RF-sovelluksiin) ja joustavat sähköeristenauhat vaativat tiukasti kontrolloituja dielektrisiä ominaisuuksia. PTFE-lasikomposiittien dielektrisyysvakion (Dk) arvot ovat tyypillisesti alueella 2.1-2.8 10 GHz:n taajuudella verrattuna 4,5:een tavallisessa FR4-epoksilasikuitussa – PTFE-lasin alhainen Dk- ja alhainen hajoamiskerroin tekee siitä suositellun alustan korkeataajuisissa mikroaalto- ja millimetriaaltopiirisovelluksissa.

Vermikuliittipinnoitettu lasikuitukangas: valmistusprosessi ja suorituskykyominaisuudet

Vermikuliittipinnoitettu lasikuitukangas on toiminnallisesti erillinen tuote PTFE-pinnoitetuista lasikuiduista, vaikka nämä kaksi mainitaan usein yhdessä korkean lämpötilan teollisissa eristys- ja palontorjuntasovelluksissa. Vermikuliitilla päällystetyn kankaan valmistusprosessin ja tuloksena olevan suorituskykyprofiilin ymmärtäminen selventää, missä kukin materiaali on oikea valinta – ja missä nämä kaksi tuotetta voivat täydentää toisiaan kerroksellisissa eristysjärjestelmissä.

Mitä vermikuliitti on ja miksi sitä käytetään pinnoitteena

Vermikuliitti on luonnossa esiintyvä hydratoitu magnesiumrauta-alumiinisilikaattimineraali, joka hilseilee dramaattisesti – laajenee 8–30 kertaa alkuperäiseen tilavuuteensa verrattuna – kuumennettaessa nopeasti noin 300°C:een. Tämä lämpökuoriutumiskäyttäytyminen yhdistettynä vermikuliitille ominaiseen palonkestävyyteen ja alhaiseen lämmönjohtavuuteen (noin 0,06 W/m·K kuoritulle materiaalille ) ja kemiallinen inertisyys tekevät siitä tehokkaan päällystysmateriaalin lasikuitukankaille, jotka on tarkoitettu korkean lämpötilan eristykseen ja passiivisiin palontorjuntasovelluksiin.

Vermikuliittipinnoitettuja lasikuitukankaita käytetään hitsauspeitteissä, irrotettavissa putkieristeissä, uunin ovien verhoissa, lämpösuojissa ja tulenkestävissä kääreissä kaapeleille, putkille ja rakenneteräsrakenteille. Niiden tärkein etu näissä sovelluksissa päällystämättömiin lasikuitukankaisiin verrattuna on vermikuliittipinnoitteen kyky vastustaa suoraa liekin törmäystä, säteilylämpöä ja sulan metallin roiskeita – olosuhteita, jotka hajottaisivat nopeasti päällystämättömän tai PTFE-pinnoitetun lasikuitukankaan.

Vermikuliitilla päällystetyn lasikuitukankaan valmistusprosessi

The vermikuliitilla päällystetyn lasikuitukankaan valmistusprosessi sisältää useita peräkkäisiä vaiheita, joista jokainen vaatii huolellista prosessin hallintaa tasaisen pinnoitteen tarttuvuuden, peittävyyden tasaisuuden ja valmiin kankaan joustavuuden saavuttamiseksi:

• Alustan valmistelu: Kudottu lasikuitupohjakangas – tyypillisesti raskas tavallinen tai toimikas kudos, jonka paino on 400–800 gsm – lämpöpuhdistetaan liimamassan poistamiseksi