Fibrillenstrukturen nutzen

Multidirektional expandiertes PTFE zeichnet sich durch eine Struktur feinster Fibrillen aus, die eine hohe Barrierewirkung gegenüber flüssigem Wasser mit exzellenter Permeabilität gegenüber Gasen miteinander verbindet (Bild: FlourTex GmbH)

04.06.2018 Fibrillenstrukturen nutzen

Multifunktionsdichtungen erhöhen Wirtschaftlichkeit und Sicherheit in der Anwendung

von Dr. Michael Schlipf (FPS GmbH), Dipl.-Ing. (FH) Detlef Reichl (FluorTex 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. Denn mit jeder integrierten Funktion vermindert sich die Anzahl der erforderlichen Bauteile. Dadurch verringert sich das Risiko der Fehlfunktion, der Komplexizität der Fertigungsverfahren und das Risiko des Ausfalls im Einsatz. Signifikant erhöht sich hingegen die Wirtschaftlichkeit der Gesamtlösung. Am Beispiel funktionsintegrierter Dichtungen aus expandiertem PTFE (ePTFE) lässt sich dies gut zeigen.

PTFE bietet zusätzlich zu den bekannten Vorteilen wie der universellen 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. Dieser wird z.B. über das DSC-Messverfahren (Differential Scanning Calorimetrie) 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 neuar tige Eigenschaftsprofile, neue Verarbeitungsprozesse und Anwendungen mit Eigenschaftsprofilen, die bisher in dieser Art nicht möglich waren.