PTFE – dieses Kürzel steht für Polytetrafluorethylen, den Hightechkunststoff der Superlative.
Was man über PTFE wissen sollte und warum es ein Material für Spezialisten ist.
Polytetrafluorethylen (PTFE) ist ein linear zusammengesetztes Polymer aus Fluor und Kohlenwasserstoff. Als teilkristalliner Fluorkunststoff mit höchstem Fluorierungsgrad weist PTFE eine Molekularstruktur auf, bei der zwischen den Kohlenstoff- und Fluoratomen eine extrem starke Bindung besteht. Dabei schirmen die Fluoratome die Kohlenstoffkette nahezu vollständig ab. Aus dieser Struktur resultiert eine einzigartige Kombination wertvoller Gebrauchseigenschaften.
Der Hochleistungskunststoff Polytetrafluorethylen besitzt die höchste Beständigkeit gegen Chemikalien und den niedrigsten Reibungskoeffizienten aller vergleichbaren Kunststoffe. Hinzu kommen erstklassige thermische Eigenschaften, da PTFE in einem breiten Temperaturbereich stabil ist. Da Fluor das Element mit der stärksten Elektronegativität ist, verfügt das Polymer PTFE außerdem über ausgezeichnete dielektrische Eigenschaften. Seine hohe Reinheit sowie seine Langlebigkeit sind weitere Vorzüge dieses bemerkenswerten Materials.
Aufgrund der beispiellosen Kombination bester Gebrauchseigenschaften ist PTFE inzwischen in vielen Industriezweigen der am häufigsten eingesetzte Fluorkunststoff, besser bekannt unter Handelsnamen wie Teflon®, Dyneon TM, Fluon® oder Gore-Tex®.
Einige Charakteristika, die Polytetrafluorethylen als besonders hochwertiges Polymer auszeichnen, sind bereits angesprochen worden. Darüber hinaus verfügt dieser Stoff über eine Vielzahl weiterer beachtlicher Eigenschaften.
Hervorzuheben ist die Wärmestandfestigkeit in einem Temperaturbereich von -200 bis +260 Grad Celsius, wobei PTFE bei Temperaturen von -200 bis +250 Grad Celsius selbst im Dauerbetrieb beständig ist. Auch bei kurzzeitiger Erhitzung auf mehr als 300 Grad Celsius bleibt die Substanz unlöslich.
Aufgrund seiner Reaktionsträgheit ist Polytetrafluorethylen unempfindlich gegen nahezu alle Chemikalien. Selbst aggressive Säuren können dem Material nichts anhaben. Auch gegen im Produktionsprozess eingesetzte Stoffe wie Alkohol, Benzin, Öl usw. ist der Polymer beständig. Ebenso robust ist PTFE gegen sämtliche Witterungseinflüsse (wie Frost, UV-Strahlung oder Nässe). Das Einwirken von Ozon oder Sauerstoff ist ebenfalls unschädlich für das Material.
PTFE nimmt kein Wasser auf, sondern stößt es ab. Überdies ist es unempfindlich gegen Wasserdampf. Im Kontakt mit offenem Feuer zerfällt der Stoff, die Flammen verlöschen von selbst.
Die ausgezeichneten Gleiteigenschaften des Materials bewirken einen Selbstschmiereffekt. Gleichzeitig ist der Reibungskoeffizient von Polytetrafluorethylen extrem gering. Da Haft- und Gleitreibung gleich groß sind, verläuft der Übergang von Stillstand zu Bewegung ohne Ruck, sodass sich kein Stick-Slip-Effekt ergibt. Die extrem niedrige Oberflächenspannung bewirkt, dass an Polytetrafluorethylen kein anderes Material haften bleibt.
PTFE besitzt extrem niedrige dielektrische Kennwerte gepaart mit einem hohen Oberflächen- wie auch spezifischen Durchgangswiderstand.
Das Material zeichnet sich außerdem durch eine hohe Reißdehnung und eine hohe Biegewechselfähigkeit aus.
Nicht zu vergessen: PTFE ist physiologisch unbedenklich, weshalb es perfekt für den Einsatz
in der Lebensmittelindustrie geeignet ist.
Durch spezielle Verfahren der Kunststoffaufbereitung (plastics compounding) können die Materialeigenschaften für spezifische Anforderungen zusätzlich modifiziert werden. Wird Polytetrafluorethylen mit organischen oder anorganischen Stoffen wie z. B. Graphit, Glasfasern oder Metallpulver vermischt, können Produkteigenschaften wie Härte, Abrieb- oder Druckfestigkeit weiter verbessert werden.
Dank seiner hervorragenden Gebrauchseigenschaften genügt Polytetrafluorethylen höchsten technischen Ansprüchen und eignet sich für vielfältige Verwendungszwecke in den unterschiedlichsten Branchen. Sowohl als Beschichtung, Dichtungs- oder Gleitmaterial als auch für stark beanspruchte Bauteile und in besonders sensiblen Produktionsprozessen hat sich das Material in der Praxis vielfach bewährt und ist inzwischen der von der Industrie am häufigsten verwendete Fluorkunststoff.
Branchen, in denen PTFE Anwendung findet:
- Chemische Industrie
- Elektrotechnik und Halbleiterindustrie
- Pharmazeutische Industrie
- Medizintechnik und medizinischer Gerätebau
- Transport- und Fördertechnik
- Textilindustrie
- Konsumgüterproduktion
- Biotechnologie
Im Alltag begegnen uns zahlreiche Produkte, die ihre besonderen Gebrauchseigenschaften dem Einsatz von PTFE verdanken.
Antihaft-Beschichtungen aus Polytetrafluorethylen auf Pfannen und Töpfen verhindern das Anbacken von Zutaten beim Braten und Kochen. Mit Polytetrafluorethylen beschichtete Brillengläser verschmutzen nicht so schnell und lassen sich leichter reinigen.
Indem sie hauchdünne PTFE-Folien nutzt, produziert die Textilindustrie atmungsaktive, wasserabweisende Stoffe, die z. B. unter dem Markennamen Gore-Tex® angeboten werden.
Darüber hinaus findet Polytetrafluorethylen branchenübergreifend in zahlreichen weiteren Bereichen Verwendung.
Die einzigartige Kombination positiver Gebrauchseigenschaften eröffnet ein sehr breites Anwendungsspektrum für den Rohstoff. Daher könnte dieses Material künftig auch für Unternehmen interessant sein, die es bisher nicht kennen und nutzen.
PTFE – alternatives Material für viele Produktionsbereiche
Als Spezialkunststoff mit exzellenten Gebrauchseigenschaften wird PTFE bereits heute in vielen Branchen erfolgreich eingesetzt. Wenn es um anspruchsvolle Systemlösungen in technischen Anwendungen geht, wird die Wahl künftig vermutlich noch häufiger auf PTFE fallen.
Zu beobachten ist, dass Polytetrafluorethylen oft eine Alternative zu bisher eingesetzten Materialien darstellt. Denn nicht nur hinsichtlich seiner Eigenschaften, sondern auch mit Blick auf Wirtschaftlichkeit und Kosteneffizienz ist dieser Thermoplast diversen herkömmlichen Materialien deutlich überlegen. Selbst wenn das entsprechende Bauteil oder Halbzeug in der Anschaffung womöglich etwas teurer ist, macht seine Langlebigkeit das allemal wett. Auf längere Sicht erweist sich der Einsatz von PTFE fast immer als günstigere Alternative. Hohe Standzeiten garantieren eine ausgezeichnete Funktionalität, bieten mehr Sicherheit und verringern den Wartungsaufwand. Gerade bei kritischen Anwendungen ergeben sich mit dem Einsatz dieses Materials handfeste Wettbewerbsvorteile.
Anwendungsbeispiele aus unterschiedlichen Branchen
Im Baugewerbe werden Beschichtungen aus PTFE genutzt, um Oberflächen (Fassaden, Dächer etc.) vor Witterungseinflüssen zu schützen.
Seine chemische Trägheit und die damit einhergehende Beständigkeit gegen fast alle Chemikalien macht Polytetrafluorethylen zum gefragten Material in der chemischen Industrie, beispielsweise für die Auskleidung von Rohrleitungen im Chemieanlagenbau.
In der Elektrotechnik wie auch in deren Spezialbereichen der Hochspannungs- und Hochfrequenztechnik wird PTFE wegen seiner hohen Durchschlags- und Teilentladungsfestigkeit unter anderem als elektrischer Isolator (z. B. Isolationsmaterial für Kabel) genutzt. Aufgrund seiner niedrigen Dielektrizitätskonstante eignet sich der Rohstoff auch als Basismaterial bei der Herstellung von Hochfrequenzleiterplatten.
Die ausgezeichneten Gleiteigenschaften von Polytetrafluorethylen werden beim Bau von Brückenlagern ebenso genutzt wie für Dichtungen unter Trockenlaufbedingungen.
Aufgrund der extrem glatten, flüssigkeitsabweisenden Oberfläche des Materials, der langen Lebensdauer und seiner ausgezeichneten physiologischen Verträglichkeit eignet sich Polytetrafluorethylen hervorragend für die Herstellung von Gefäßprothesen (Stents und Bypässe) sowie Implantaten in der plastischen Chirurgie. Beim Einbringen von Zahnimplantaten kann eine Membran aus PTFE den Knochenaufbau und eine gesteuerte Geweberegeneration unterstützen.
Von Vorteil erweist sich in der Medizin- und Labortechnik auch die Tatsache, dass PTFE unbeschadet bei Temperaturen über 100 Grad Celsius dampfsterilisiert werden kann.
Die Zusammenschau der mannigfachen Anwendungsbereiche von PTFE illustriert anschaulich, wie die erstklassigen Eigenschaften dieses technischen Materials in verschiedenen Branchen genutzt werden. Für zwei ausgewählte Industriezweige, in denen Polytetrafluorethylenkunststoff besonders häufig eingesetzt wird, soll im Folgenden exemplarisch gezeigt werden, wie vielfältig die Einsatzmöglichkeiten sind.
Hohe Funktionalität im Maschinenbau
Im Maschinen- und Anlagenbau ist PTFE aufgrund seines einzigartigen Eigenschaftsprofils ein bevorzugter Werkstoff.
In allen Produktionsbereichen, in denen Bauteile oder Halbzeuge benötigt werden, die mechanisch stark beansprucht werden, bei Reibung jedoch möglichst verschleißarm sind, eignet sich Polytetrafluorethylen perfekt.
Halbzeuge aus PTFE (wie Platten, Rund- und Hohlstäbe, Rohre etc.) können mithilfe von Zerspanungstechnik problemlos zu dimensionsstabilen, präzisen Bauteilen verarbeitet werden. Aus dem Material gefertigte Bau- und Konstruktionsteile zeichnen sich durch Langlebigkeit sowie hohe Festigkeit aus und sind nahezu wartungsfrei.
Ummantelungen und Beschichtungen aus PTFE schützen beispielsweise Kolben und Walzen vor Korrosion und vorzeitigem Verschleiß. Hier finden vor allem als Halbzeug angebotene Folien, Schläuche, Klebe- und Dichtungsbänder Verwendung.
Aufgrund seines geringen Reibungswiderstandes eignet sich PTFE auch als Festschmierstoff.
Für spezielle Einsatzgebiete können durch Beigabe ausgewählter Zusätze Mischungen von Polytetrafluorethylen hergestellt werden, die exakt auf den Verwendungszweck abgestimmt sind.
