Weitere leistungsstarke Fluorkunststoffe – PEEK, EFTE, PFA und modifiziertes PTFE

In der Familie der Fluorkunststoffe finden sich weitere Leistungsträger, bei denen bestimmte PTFE-Eigenschaften mehr oder weniger stark ausgeprägt sind. Deshalb eignen sich PEEK, EFTE, PFA und vor allem das modifizierte PTFE in seinen verschiedenen Erscheinungsformen je nach Anwendungsbereich unter Umständen besser, als PTFE selbst.


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PEEK – Polyetheretherketon

PEEK ist ein teilkristalliner thermoplastischer Kunststoff. Neben guten mechanischen Eigenschaften besitzt er hohe Gleitfähigkeit sowie hervorragende chemische Beständigkeit bei hohen Temperaturen. Das sehr leichte und gut isolierende PEEK überzeugt durch exzellente mechanische Festigkeit, sowie durch hohe Steifigkeit und Verschleißfestigkeit. Zudem verfügt der Werkstoff über eine Dauergebrauchstemperatur von rund +205 °C.

 Polyetheretherketon eignet sich als idealer Werkstoff beispielsweise für Armaturen, Ventile, Gleitlager, Kolbenringe und Zahnräder. Dementsprechend wird PEEK gerne in der Luft- und Raumfahrtindustrie, im Automotivebereich sowie in der Elektronik und Halbleitertechnik eingesetzt. Für die Medizintechnik ist dieser Kunststoff sehr geeignet, weil er sterilisierfähig und röntgendurchlässig ist. Zudem ist er für berührende Teile in der pharmazentrischen und Lebensmittelindustrie einsetzbar. Darüber hinaus ist PEEK sehr gefragt, wenn hohe mechanische, thermische und chemische Widerstandfähigkeiten gefordert sind. Dort wo hohe Temperaturen herrschen und zur selben Zeit Teile benötigt werden, die hohen Belastungen ausgesetzt sind, offenbaren sich die besten Eigenschaften von PEEK.


ETFE – Ethylentetrafluorethylen 

ETFE ist eine teilkristalline Modifizierung von PTFE, die sich mit ihrem sehr leichten Eigengewicht speziell für Folien eignet. Außerdem besitzt ETFE eine hohe Lichtdurchlässigkeit sowie Stabilität gegen ultraviolettes Licht. Ethylentetrafluorethylen verfügt über eine Dauergebrauchstemperatur von rund +155°C und eine höhere Steifigkeit und Festigkeit als PTFE. Zudem ist der Werkstoff sterilisierbar sowie UV- und witterungsstabil.

ETFE ist gegenüber der Beta- und Gammastrahlung resistenter als PTFE, besonders dann, wenn es Sauerstoff ausgesetzt ist. Die gute Beständigkeit gegen aggressive Chemikalien sorgt dafür, dass ETFE sich bestens als Beschichtungsmaterial im chemischen und technischen Behälter- und Apparatebau eignet. Zudem wird ETFE bevorzugt für Dicht- und Ventilsysteme, Kabelummantelungen, Bedachungen und Wandverkleidungen sowie für Chemieschläuche verwendet.

 

PFA – Perfluoralkoxy

Als vollständig fluorierter Kunststoff besitzt PFA geringe Festigkeit und Härte, ist beständig gegenüber  vielen, auch aggressiven Chemikalien und hat eine hohe Hitzebeständigkeit, die eine Dauergebrauchstemperatur von +260°C ermöglicht. Der Werkstoff besitzt nur 1/100 des Molekulargewichts von PTFE und verfügt über einen geringen Reibwert, ist sterilisierbar sowie UV- und witterungsbeständig. PFA ist frei von Weichmachern und aufgrund seiner physiologischen Unbedenklichkeit absolut lebensmittelecht.

Perfluoralkoxy wird in der Regel im Spritzgussverfahren verarbeitet. Wegen seiner Chemikalienbeständigkeit nutzt man PFA unter anderem gerne als Schlauch- und Fittingwerkstoff.
Auch als Wärmeträger ist er gut geeignet. Aufgrund seiner Eigenschaften kommt PFA häufig in der Nahrungsmittelindustrie, in der Medizin- und Labortechnik, im Chemie- und Anlagenbau und nicht zuletzt in vielen Bereichen der Starkstrom- und Elektrotechnik zum Einsatz.

 

Modifiziertes PTFE

Der Unterschied zum herkömmlichen PTFE besteht darin, dass hier der chemische Modifier PPVE (Perfluorpropylvinylether) zugesetzt wird. Modifiziertes PTFE erscheint in der Branche unter unterschiedlichen Bezeichnungen, so zum Beispiel als 3M™, Dyneon™, TFM™, High Density PTFE oder HD PTFE. Mit seinen Eigenschaften schließt es im Prinzip eine Lücke zwischen PTFE und PFA.

Modifiziertes PTFE hat nur etwa 20 Prozent des Molekulargewichts von klassischem PTFE und verringert damit deutlich die Viskosität der Polymerschmelze. Bei der Verschmelzung entsteht ein sehr dichtes Polymergefüge mit einem äußerst geringen Porengehalt. Vorteile dieses qualitativ hochwertigen Werkstoffs gegenüber herkömmlichem PTFE liegen darin, dass sich die Barrierewirkung verbessert und die Permeationsrate gesenkt wird. Modifiziertes PTFE kann im Temperaturbereich von -200 bis +260°C eingesetzt werden und bietet insbesondere bei Prozessen mit sehr hohen Temperaturen einen intensivierten Korrosionsschutz.

Dazu kommen eine sehr breite Chemikalienbeständigkeit sowie sehr gute elektrische Isolations- und Gleiteigenschaften. Im Vergleich zum klassischen PTFE verfügt die modifizierte Variante also über eine optimierte, nahezu porenfreie Oberfläche und sie lässt sich – zum Beispiel bei der Korrosionsschutzauskleidung von Behältern im Sinterverfahren – besser verschweißen. Der reduzierte Stretch-Void-Index von modifiziertem PTFE sorgt für eine hohe Dichtigkeit, sodass beispielsweise bei Dehnprozessen weniger Poren entstehen. In der Verarbeitung bewährt sich der Werkstoff zudem durch eine vergleichsweise minimale Deformation unter Last und durch ein gutes Rückstellverhalten bei Lastwechseln.

Anwendungsbereiche für modifiziertes PTFE sind überall dort, wo möglichst porenfreie Oberflächen benötigt werden. Ideal ist der Einsatz in allen Industriezweigen, in denen Chemikalien hergestellt, transportiert und gelagert werden. Die dichte, glatte Fläche verhindert, dass sich fremde Substanzen anhaften und lässt sich darüber hinaus sehr einfach reinigen. Aus diesem Grund sind Rohrauskleidungen mit modifiziertem PTFE – vor allem in der chemischen Industrie – das Mittel der Wahl. Des Weiteren kommt der porenfreie Werkstoff in der Labor- und Galvanisierungstechnik sowie in der Halbleiterindustrie und der Nassprozesstechnik häufig zum Einsatz.

Modifiziertes PTFE wird je nach Produktanforderung entweder im Sinterverfahren (Auskleidung von Behältern und Kolonnen) oder im Pastenextrusionsverfahren (Auskleidung zum Korrosionsschutz von Stahlrohren) verarbeitet. Die flexible Pastenextrusion ermöglicht wesentlich höhere Fertigungslängen und Dimensionen als die Herstellung mit isostatischen Pressen.