PTFE desky a tyče

Základní charakteristika PTFE

PTFE (polytetrafluoretylen) je syntetický fluoropolymer s výjimečnými vlastnostmi, který se skládá z lineárního řetězce uhlíkových atomů zcela obklopených atomy fluoru. Tato unikátní molekulární struktura je zodpovědná za jeho mimořádné vlastnosti: extrémní chemickou odolnost vůči téměř všem známým chemikáliím (odolává kyselinám, zásadám i rozpouštědlům), velmi nízký součinitel tření (0,05-0,1, nejnižší ze všech pevných materiálů), vynikající teplotní stabilitu v rozsahu od -200°C do +260°C a vynikající elektroizolační vlastnosti. Materiál je také hydrofobní (odpuzuje vodu) a má velmi nízkou přilnavost k jiným materiálům. Fyzikální podstata těchto vlastností spočívá v pevné kovalentní vazbě uhlík-fluor (jedné z nejsilnějších v organické chemii), kompaktním fluorovém plášti kolem uhlíkového řetězce, který brání přístupu reaktivních látek, a vysoké krystalicitě materiálu dosahující až 95%. PTFE se běžně dodává ve formě desek o tloušťce 1-100 mm, tyčí o průměru 6-200 mm a fólií od 0,1 mm.

Výroba a typy PTFE výrobků

Výroba PTFE desek začíná přípravou práškového PTFE, který je následně lisován za studena pomocí hydraulických lisů při tlaku až 70 MPa. Výlisky jsou poté podrobeny procesu sintrování při teplotách 380-400°C, kdy dochází k částečnému tavení a zhutnění materiálu bez úplného přechodu do kapalného stavu (díky extrémně vysoké viskozitě taveniny). Následuje řízené ochlazování a kalibrace na přesné rozměry. Tyče z PTFE se vyrábějí buď automatickým lisováním a sintrováním nebo izostatickým lisováním, případně extrudováním. PTFE materiály se dělí na virgin (čistý PTFE) a plněné varianty. Plniva jako skelná vlákna (zvyšují pevnost a snižují deformaci pod zatížením), grafit (zlepšuje tepelnou vodivost a samolubrikační vlastnosti), bronz (zlepšuje otěruvzdornost) nebo uhlík (zvyšuje pevnost a vodivost) umožňují modifikovat vlastnosti dle specifických požadavků. Každý typ má své výhody: čistý PTFE nabízí maximální chemickou odolnost, zatímco plněné varianty poskytují lepší mechanické vlastnosti za cenu mírně snížené chemické odolnosti, což ovlivňuje jejich vhodnost pro různé aplikace.

Průmyslové aplikace a využití

Použití PTFE v průmyslu je mimořádně široké díky jeho unikátním vlastnostem. V chemickém průmyslu slouží jako materiál pro těsnění z teflonu odolná vůči agresivním chemikáliím, výstelky reakčních nádob, potrubí a ventilů pro korozivní média, a součásti čerpadel pro agresivní kapaliny. V potravinářství se využívá pro nepřilnavé povrchy zpracovatelských zařízení, těsnění plnicích strojů a dopravníkové pásy, kde je ceněna jeho inertnost a hygienická nezávadnost (splňuje normy FDA). V automobilovém průmyslu nachází uplatnění v palivových systémech, jako materiál pro pístní kroužky a těsnění. V elektrotechnice slouží jako vysoce kvalitní izolátor, materiál pro desky plošných spojů pracujících na vysokých frekvencích a jako izolace pro koaxiální kabely. V těsnící technice se PTFE desky používají k výrobě plochých těsnění přírubových spojů v potrubních systémech, zatímco z tyčí se vyrábějí ložisková pouzdra, vodící elementy, ucpávky a těsnění ventilů. PTFE komponenty jsou také nenahraditelné v medicíně pro výrobu implantátů díky své biokompatibilitě. Materiál je ceněn zvláště v provozech, kde je vyžadována kombinace chemické odolnosti, teplotní stability a nízkého tření.

Obrábění a technologická omezení

Obrábění PTFE vyžaduje specifický přístup kvůli jedinečným vlastnostem materiálu. Při soustružení teflonu je třeba používat velmi ostré nástroje s velkým úhlem čela (15-20°), nízké posuvy a vyšší řezné rychlosti. Pro frézování se doporučují vysoké otáčky a malá hloubka záběru, aby se minimalizovalo tepelné zatížení materiálu. Při vrtání je nutné používat speciálně broušené vrtáky s úhlem špičky 90-100° a pravidelně vytahovat vrták kvůli odvodu třísek. Zásadním problémem při obrábění je vysoká teplotní roztažnost PTFE (až 20x větší než u oceli), což vyžaduje kompenzaci při navrhování přesných dílů, a elastická deformace vyžadující pevné upnutí. Teplotní limity PTFE představují další důležitý aspekt - při teplotách nad 260°C dochází k degradaci materiálu a uvolňování toxických plynů, proto je nutné vyvarovat se přehřátí při obrábění. PTFE má také nízkou odolnost vůči radiaci a tendenci k deformaci pod trvalým zatížením (creep). Při skladování je nutné chránit materiál před UV zářením, které může způsobit postupnou degradaci. Pro dosažení kvalitních výsledků při CNC frézování teflonu se doporučuje používat upínací přípravky kompenzující pružnost materiálu a volit optimální řezné podmínky, které minimalizují tepelné zatížení a deformaci obrobku.