Descrição
PTFE
Também conhecido como: politetrafluoretileno ou Teflon®.
Formatos disponíveis: chapas, tarugos, tubos, buchas, películas, lençóis, fitas, monofilamentos, gaxetas, revestimentos, etc.
O PTFE é amplamente utilizado em todos os segmentos da indústria devido às suas inigualáveis propriedades de:
- Inércia química;
- Excelente resistência térmica, com temperatura de serviço de 260ºC;
- Baixo coeficiente de atrito;
- Excelentes propriedades elétricas.
Mas, a crescente exigência de performance mecânica pela indústria, criou a necessidade de combinar as propriedades do PTFE às de cargas minerais e metálicas, visando elevar as propriedades mecânicas deste notável polímero; surgindo assim os materiais carregados em PTFE. Em geral, o uso de material carregado melhora a resistência do desgaste, reduz a taxa de fluência e deformação inicial, aumentando a dureza e a condutividade térmica, e diminui o coeficiente de expansão térmica.
Apesar de inúmeras cargas poderem ser incorporadas ao PTFE, a quase totalidade das exigências das aplicações são alcançadas em sete tipos de carga:
- Fibra de vidro
- Carbono
- Grafite
- Bronze
- MoS2
- Cerâmica
- CaF2
As propriedades dos compostos estão extremamente relacionadas com a quantidade de carga incorporada. Em geral, a escolha de uma determinada carga é guiada por:
| Fibra de vidro | Pequenas fibras de sílica (SiO2) com 13 micra de diâmetro, que melhoram a resistência à fluência (“creep resistance”) tanto em altas quanto em baixas temperaturas, aliadas a uma boa resistência ao desgaste e a resistência química notável, excetuando-se bases fortes e HF, boa estabilidade dimensional. As propriedades elétricas do PTFE são pouco afetadas. |
| Carbono | O carbono amorfo (croque de petróleo ou croque parcialmente grafitado) é uma das cargas mais inertes, excetuando-se ambientes oxidantes onde a fibra de vidro possui melhor performance. Aumenta a resistência ao desgaste na presença de água. Quando em combinação com grafite, constitui a melhor opção para anéis de pistão não-lubrificados. |
| Fibra de carbono | A fibra de carbono em geral traz os mesmos benefícios que a fibra de vidro, ou seja, possui menos deformação à carga, maiores módulos de flexão e compressão, e uma maior dureza. Em geral uma quantidade menor de fibra de carbono irá produzir o mesmo efeito produzido por uma quantidade maior de fibra de vidro. Pode ser usado com bases fortes e HF, onde a fibra de vidro não é recomendada. Quando utilizados na mesma proporção, compostos de fibras de carbono terão melhor e menor expansão térmica que compostos de fibras de vidro, além de serem mais leves. É amplamente utilizada como assento deslizante ou anel de vedação, como, por exemplo, em bombas de água e amortecedores, respectivamente. |
| Grafite | É uma modificação cristalina do carbono com alta pureza, sintético e de formato irregular. Os carregados de grafite possuem um dos menores coeficientes de fricção, aliados a uma excelente resistência ao desgaste, principalmente contra metais nobres. Alia altas cargas à altas velocidades de contato, sendo ainda inerte quimicamente. Geralmente está combinando com outras cargas. |
| Bronze | Liga de Cu/Sn: 9/1 que, quando incorporada ao PTFE, forma um composto com condutividade térmica e resistência à fluências superiores à maioria dos outros compostos. Muito utilizado em sistemas hidráulicos bem como em pistas deslizantes de máquinas operatrizes. Não é indicado em aplicações elétricas. Alguma descoloração nas peças em bronze ocorre nos processos de sinterização sem nenhum impacto na qualidade da peça. |
| MoS2 | Aumenta a dureza e rigidez do PTFE, aliado a uma redução da fricção, muito bom para aplicações elétricas, visto que pouco afeta as propriedades elétricas do PTFE. Boa inércia química, dissolvendo-se apenas em ácidos fortes e oxidantes. Esta carga é excelente para aplicações do tipo intermitente e suporta altas pressões, sendo o mais indicado para desgaste a seco. Geralmente é incorporado com outras cargas e sua concentração não ultrapassa 5%. |
| Cerâmica ou alumina (Al2O3) | Geralmente utilizado para aplicações elétricas, pois é um excelente isolador elétrico. É um material bem duro, e a usinagem da peça acabada deve ser evitada. Peças de formato complicado devem ser feitas por moldagem isostática. |
| Fluoreto de Cálcio (CaF2) | É uma carga usada como alternativa a meios corrosivos que atacam a fibra de vidro como HF e bases fortes. Fluoreto de cálcio de alta pureza é também utilizado para aplicações elétricas. |
| Pigmentos | É possível pigmentar o PTFE com pigmentos inorgânicos que suportam temperaturas de 400ºC. Os pigmentos não trazem mudanças significativas nas propriedades do PTFE. |
| Carga | Vastagens | Desvantagens |
|---|---|---|
| Fibra de vidro | Resiste à oxidação, bom para meios ácidos, boas propriedades elétricas e estabilidade dimensional. Resina de uso geral | Atacada por bases fortes. |
| Carbono | Inerte, boa resistência ao desgaste a seco e com água. Boa condutividade térmica. | Ruim para meios oxidantes, baixa propriedades de tensão e alongamento. |
| Grafite | Baixa fricção, inerte, melhora a resistência ao desgaste e fluência, melhor para contato com metais moles, geralmente incorporado com outras cargas. | Alto desgaste com metais duros. |
| Bronze | Resistência à compressão e dureza melhoradas, menor fluência, baixo desgaste e fricção, alta condutividade térmica e fácil de usinar. | Baixa resistência química e condutor elétrico. |
| MoS2 | Superfície dura, lubricidade, melhora desgaste a fricção, suporta altas pressões, excelente em aplicações a vácuo, intermitentes e desgaste a seco. | Difícil de processar. |
| Cerâmica | Excelentes propriedades mecânicas e elétricas. | Difícil de ser usinado. |
| CaF2 | Alternativa à fibra de vidro em ambientes alcalinos e HF. Bom para aplicações elétricas. | Checar se absorve umidade. |
Os dados abaixo devem ser utilizados somente como referência de consulta. Para cada aplicação específica são necessários testes individuais para a determinação de suas efetivas características e propriedades.
| Propriedades Mecânicas | Normas | Valores |
|---|---|---|
| Densidade | ASTM D792 | 2,13 a 2,21 g/cm³ |
| Alongamento (ruptura) | DIN EN ISO 527 | 220% |
| Tensão de Ruptura | ASTM D4894 | 70 a 210 Kgf/cm² |
| Resistência à compressão (1% de deformação) | ASTM D695 | 5 MPa |
| Resistência à compressão | ASTM D695 | 44 a 100 Kgf/cm² |
| Tensão de deformação para 1% de alongamento depois de 1000h | 1,58 | |
| Coeficiente de fricção (em aço retificado – p = 0,05 N/mm², v = 0,6 m/s) | 0,08-0,10 | |
| Desgaste (em aço retificado – p = 0,015 N/mm², v = 0,6 m/s) | 21 µm/Km | |
| Coeficiente de atrito estático | ASTM D1894 | 0,06 a 0,09 |
| Coeficiente de atrito dinâmico | ASTM D1894 | 0,13 |
| Resistência ao impacto (Charpy – 23°C) | DIN EN ISO 179 | not broken KJ/m² |
| Dureza Shore D | ASTM D2240 | 50 a 55 Shore D |
| Propriedades Térmicas | Normas | Valores |
| Temperatura de uso contínuo | -260 a 260ºC | |
| Temperatura de transição vítrea | DIN 53765 | -20ºC |
| Temperatura de distorção por calor (HDT) – método A | ISO R75 / DIN 53461 | 55ºC |
| Temperatura de distorção por calor (HDT) – método B | ISO R75 / DIN 53461 | 121ºC |
| Coeficiente de condutividade térmica (23°C) | 0,25 W/(K.m) | |
| Calor específico (23°C) | 1 J/g.K | |
| Coeficiente de expansão térmica (23°C-55°C) | DIN 53752 | 12 10^-5/k |
| Propriedades Elétricas | Normas | Valores |
|---|---|---|
| Constante Dielétrica (10^6 Hz) | DIN 53483 / IEC 250 | 2,1 |
| Fator de perda dielétrica (10^6 Hz) | DIN 53483 / IEC 250 | 0,0002 KV/mm |
| Volume específico de resistência | DIN IEC 60093 | 10^16 Ω*cm |
| Resistência superficial | DIN IEC 60093 | 10^16 Ω |
| Rigidez dielétrica | DIN 53481 / IEC 243 / VDE 0303 | 48 KV/mm |
| Resistência às correntes de fuga | DIN 53481, vde 0303 | KA3c KB>600 |
| Propriedades Físicas | Normas | Valores |
| Teor de absorção de água (23°C/50%) | DIN EN ISO 62 | <0,05% |
| Inflamabilidade | V0 |
| Propriedades Químicas |
|---|
| O PTFE é quase totalmente inerte. Somente é atacado por metais alcalinos líquidos, como também por algumas ligações de fluor sob pressão e temperaturas elevadas. Suporta temperaturas de -200ºC até +260ºC |
