Что такое PTFE
Политетрафторэтилен (PTFE, фторопласт-4) — синтетический фторполимер, открытый в 1938 году компанией DuPont. Торговое название в России — фторопласт-4 (Ф-4). Уникальный материал: сочетает температурный диапазон −55…+250°C, химическую инертность к почти всем известным средам и самый низкий коэффициент трения среди твёрдых материалов (0,04–0,10).
Ключевые свойства PTFE
| Свойство | Значение |
|---|---|
| Температурный диапазон | −55…+260°C |
| Коэф. трения (скольжение) | 0,04–0,10 |
| Плотность | 2,14–2,20 г/см³ |
| Твёрдость Shore D | 50–65 |
| Химическая стойкость | Почти универсальная |
| Электрическая прочность | Отличный диэлектрик |
| Паропроницаемость | Нулевая |
Главный недостаток: хладотекучесть
Чистый PTFE склонен к пластической деформации (хладотекучести) под нагрузкой — даже при комнатной температуре. Постепенно «вытекает» из канавки, теряя натяг и герметичность. Именно поэтому в силовых уплотнениях используют не чистый PTFE, а наполненные композиты.
Наполнители и их эффект
| Наполнитель | Содержание | Эффект |
|---|---|---|
| Стеклянное волокно (GF) | 15–25% | Жёсткость, износостойкость, снижение хладотекучести |
| Бронза (Br) | 40–60% | Теплоотвод, высокая нагрузка, азимутальная стабильность |
| Графит (C) | 5–15% | Дополнительная смазка в сухих средах |
| Дисульфид молибдена (MoS2) | 5% | Снижение трения при высоком давлении |
| Углеродное волокно (CF) | 10–20% | Максимальная износостойкость |
| Оксид алюминия (Al₂O₃) | 10–15% | Твёрдость, стойкость к абразиву |
Типы PTFE-уплотнений
Скребковые кольца и ленточные манжеты
Применяются как уплотнения поршня в паре с O-ring активатором. Работают на скоростях до 5 м/с и давлениях до 500 бар (с антиэкструзионными кольцами).
Составные (компрессионные) манжеты
PTFE-кольцо + эластомерный активатор (O-ring). Активатор обеспечивает начальный натяг и компенсирует износ PTFE-кольца. Широко применяется в гидравлике с высокими скоростями.
V-образные манжеты (V-rings)
Стопки V-образных PTFE-колец под регулируемым поджимом. Применяются в насосах, задвижках, клапанах. Позволяют регулировать степень сжатия по мере износа.
Типичные области применения
- Пищевая промышленность: нейтральность к продуктам, соответствие FDA 21 CFR §177.1550
- Фармацевтика: стерилизуемость паром, отсутствие выщелачивания
- Химическая промышленность: кислоты, щёлочи, растворители
- Нефтегаз: скважинные инструменты, высокое давление + температура
- Авиация: широкий температурный диапазон, малый вес
- Высокоскоростная гидравлика: станки, прецизионные приводы
Когда PTFE — не лучший выбор
- Низкие скорости с высоким давлением без о-ринг активатора: хладотекучесть даст утечку
- Ударные нагрузки: PTFE хрупок при динамических ударах
- Очень низкое давление: не создаёт достаточного контактного давления без активатора