Dr. Michael Henes, Leiter Entwicklung

Dr. Michael Henes
Leiter Entwicklung

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michael.henes@berghof.com

Werkstoffe

Werkstoffe

Ein Werkstoff – faszinierende Vielfalt

PTFE ist aufgrund seiner einzigartigen, positiven Eigenschaften einer der vielseitigsten Werkstoffe überhaupt und aus technischen Anwendungen nicht mehr wegzudenken. Durch das ausgeklügelte Kombinieren mit Zusatzstoffen, oft auch als Additive oder Füllstoffe bezeichnet, sind wir in der Lage, diese einzigartigen Eigenschaften sogar noch zu optimieren und zu erweitern.

 

Verarbeitung

Molekulargewicht, Kristallinität und Porengehalt der Formteile und damit die Qualität werden durch die Verarbeitung wesentlich beeinflusst. Deshalb ist es wichtig, bei allen Verarbeitungsschritten immer auf höchste Sorgfalt zu achten. Beim Verarbeiten von PTFE führen wir folgende Verfahrensstufen durch:

  • Verdichten
  • Sintern
  • Abkühlen

 

 

 

PTFE

Polytetrafluorethylen (PTFE) ist ein chemisch höchst widerstandsfähiger und der mit Abstand wichtigste Fluorkunststoff. Die Handelsnamen von PTFE sind: Teflon®, DyneonTM, Fluon®. Berghof Fluoroplastics fertigt daraus Produkte und Materiallösungen in unterschiedlichen Formen und Größen sowie ein umfangreiches Sortiment an Zubehörteilen. Wir sprechen bei unseren Produkten aus virginalem PTFE von High Density PTFE (HD PTFE), um auf die einzigartige Qualität und die porenfreie Beschaffenheit des Werkstoffs hinzuweisen.

 

Eigenschaften

  • Temperaturbeständig von –200 bis +260 °C im Dauerbetrieb
  • Nahezu absolut chemikalienbeständig 
  • Extrem antihaftend
  • Niedriger Reibungskoeffizient – kein Stick-Slip-Effekt
  • Niedrigste Dielektrizitätszahl und niedrigster Verlustfaktor aller Kunststoffe sowie hoher spezifischer Durchgangswiderstand und Oberflächenwiderstand
  • Nahezu unbegrenzte UV- und Witterungsbeständigkeit
  • Inhärente Flammwidrigkeit UL 94 V-0
  • Physiologisch unbedenklich
  • Für Lebensmittelkontakt geeignet

Modifiziertes PTFE

Modifiziertes PTFE füllt in idealer Weise die „Eigenschaftslücke“ zwischen PTFE und PFA, ohne dass es wie PFA in einem Spritzgussverfahren verarbeitet werden muss. Es ist auch unter dem Handelsnamen 3MTM DyneonTM TFMTM bekannt. Das Molekulargewicht beträgt nur ca. 1/5 von PTFE, während PFA nur 1/100 des Molekulargewichts von PTFE besitzt. Wir sprechen bei unseren Produkten aus modifiziertem PTFE von High Density PTFE (HD PTFE), um auf die einzigartige Qualität und die porenfreie Beschaffenheit des Werkstoffs hinzuweisen.

Erweiterte Eigenschaften

  • Geringerer Porengehalt, dadurch verringerte Permeationsrate von Gasen als durch herkömmliches PTFE und nur unwesentlich höher als durch PFA

  • Optimierte Oberflächenbeschaffenheit gegenüber PTFE

  • Bessere Verschweißbarkeit

  • Geringerer Kaltfluss

  • Reduzierter Stretch-Void-Index

Anwendungen

Modifiziertes PTFE kommt vorzugsweise dort zum Einsatz, wo Anwender Wert auf besonders geschlossene und porenfreie Oberflächen legen. Bei der Herstellung, dem Transport und der Lagerung von Reinstchemikalien sowie bei nasschemischen Prozessen erweisen sich Produkte aus modifiziertem PTFE mit besonders glatten Flächen als Vorteil. Ein Anhaften der verschiedenen Substanzen ist nur erschwert möglich, Reinigungsverfahren sind wesentlich effizienter, Stillstandszeiten deutlich kürzer.

 

PTFE-Compound

Unter der Bezeichnung Compound bietet Berghof eine Reihe von Mischungen aus PTFE oder modifiziertem PTFE mit anorganischen Zusatzstoffen, oft auch als Additive oder Füllstoffe bezeichnet, an. Compounds haben sich für kritische und sehr spezifische Anwendungen zu einem zuverlässigen Werkstoff entwickelt. Durch ausgewählte Füllstoffe verändern wir die physikalischen Eigenschaften von PTFE bzw. modifiziertem PTFE und passen sie damit genau auf die spezifische Anwendung des Werkstoffes an.

 

Erweiterte Eigenschaften

Der Einsatzbereich von PTFE-Compounds wächst stetig. Durch die Vielzahl positiver Eigenschaften, die wir durch ausgewählte Zusatzstoffe – oft auch als Additive oder Füllstoffe bezeichnet – erreichen, entsteht ein enormer Wettbewerbsvorteil gegenüber anderen Werkstoffen. So erzielen wir mit unseren PTFE-Compounds folgende wichtige Optimierungen:

  • Höhere Druckbeständigkeit

  • Bessere Wärmeleitfähigkeit   

  • Höhere Verschleißfestigkeit

  • Verminderte thermische Ausdehnung

  • Niedrigere Kaltflusseigenschaften

     

Verarbeitung

Je nach Anforderung an den Werkstoff setzt Berghof Fluoroplastics dem PTFE verschiedene Zusatzstoffe zu. Aus der Vielzahl der Möglichkeiten haben sich folgende Zusatzstoffe als besonders geeignet erwiesen:

  • Glas (meist in Form von Kurzfasern)
  • Kohle
  • Graphit
  • Metallpulver (Bronze, Chromnickelstahl)
  • Molybdändisulfid
  • PEEK
  • sowie Gemische daraus

PTFE-/Mod. PTFE-Compounds werden in rieselfähiger und nicht rieselfähiger Form angeboten. Die Verarbeitung entspricht der des ungefüllten Fluorpolymers, jedoch sind höhere Pressdrücke erforderlich. Je nach Füllstoffgehalt liegen diese Drücke zwischen 300 bis 700 bar, beim automatischen Pressen können sie bis 1500 bar ansteigen.

Je nach Art des Zusatzstoffes und des Verwendungszweckes der Mischung enthalten PTFE-/Mod. PTFE-Compounds 0,2 bis 60 Vol.-% Zusatzstoff. Wichtig ist hierbei, dass die Zusatzstoffe eine Temperatur von +380 °C bei der Sinterung überstehen. 

Anwendungen

  • PTFE/Mod. PTFE – ungefüllt: im Maschinenbau, in der Elektrotechnik, als Isolator, im chem. Apparatebau für Dichtungen und chemikalienbeständige Bauteile, für Faltenbälge und Laborgeräte
  • PTFE/Mod. PTFE – Kohle: für hydraulische Dichtelemente, für Teile mit guter Wärmeleitfähigkeit für druck- und verschleißfeste Lagerbuchsen und Dichtungen für Ventilsitze
  • PTFE/Mod. PTFE – Graphit: gute Wärmeleitfähigkeit bei ausreichender Elastizität und guten Lagereigenschaften, für Dichtelemente, speziell Lippendichtungen
  • PTFE/Mod. PTFE – Glasfaser: druckbeständig auch bei höheren Temperaturen, geringer Kaltfluss, für Chemiepumpen, Lagerbuchsen und Dichtungen
  • PTFE – Bronze: hohe Druck- und Verschleißfestigkeit, für Lager und Führungen besonders geeignet

Poröses PTFE

Berghof Fluoroplastics hat die einzigartigen Eigenschaften von PTFE um eine poröse Struktur ergänzt – eine wichtige Innovation, die einen eigenen Namen hat: Permeaflon®. Auf der Basis von Permeaflon® erschließen wir mit der Entwicklung kundenspezifischer Lösungen neue und vielseitige Anwendungsfelder im Bereich poröser Stoffe.

 

Erweiterte Eigenschaften

  • Symmetrisch poröse Struktur (keine Vorzugsrichtung)

  • Atmungsaktiv, semipermeabel

  • Extrem hydrophob

  • Optional oleophob

  • Frei von Perfluoroctansäure (PFOA)

Verarbeitung

Durch den Einsatz speziell entwickelter Ausgangsgranulate und Herstellungsverfahren ist es Berghof Fluoroplastics möglich, PTFE-Produkte um poröse Eigenschaften zu ergänzen. Bei der Herstellung unterziehen wir unser poröses PTFE einem Sinterprozess von über 300 °C. Dies verleiht den Produkten höchste Temperatur- und Formbeständigkeit. Somit können wir selbst anspruchsvollste Herausforderungen durch den Einsatz von Permeaflon® realisieren.

Anwendungen

Chemie- und Halbleitertechnik:

  • Filter für Gase und Flüssigkeiten

  • Katalysatorträger/Diaphragmen

  • Perleatoren zur Gaseinleitung bzw. Gasverteilung

  • Druckausgleichselemente für Behälter und Batterien

 
Filter- und Sicherheitstechnik:

  • Filtermembranen

  • Schutzhülsen

  • Staubfilter

  • Sensorschutzelemente

  • Schalldämpfer

 
Automotive, Luft- und Raumfahrtechnik:

Optisches PTFE

Durch seine Reinheit und seine außergewöhnliche Oberflächenstruktur erreicht Optisches PTFE von Berghof ein nahezu ideales Lambertsches Reflexionsverhalten bei einem Reflexionsgrad von bis zu >99 Prozent in einem breiten Wellenlängenbereich von 250 bis 2.500 nm. Dies macht es zum Material mit der höchsten bekannten diffusen Reflexion.

Erweiterte Eigenschaften

  • Extrem hohe diffuse Reflexion bis > 99 %R (250–2.500 nm)
  • Optisch konstant verlaufendes Reflexionsspektrum
  • Lambertsches Reflexionsverhalten (BRDF)
  • Hohe UV-Stabilität
  • Formstabil und flexibel in der Formgebung
  • In unterschiedlichen Grauabstufungen erhältlich

Reflexionsgrad

Verarbeitung

Das spezielle Herstellungsverfahren, das isostatische Verdichten des Ausgangsmaterials, gewährleistet eine absolut diffuse Reflexion über die gesamte Bauteiloberfläche hinweg. Daneben verleihen die ausgezeichneten Eigenschaften des PTFE, wie die hohe thermische Stabilität von –200°C bis +260°C und die UV-Beständigkeit, den Bauteilen Schutz vor Verfärbung und Versprödung. Dies garantiert eine dauerhafte Formstabilität und Funktionalität über eine lange Lebensdauer.

Anwendungen

  • Lambertsche Reflektoren und Diffusoren
  • Reflexions- und Fluoreszenzstandards in Abstufungen
  • Laserkavitäten
  • Ulbrichtkugeln
  • UV-basierte Trocknungskammern
  • UV-basierte Luft- und Wassersterilisatoren
  • Hinterleuchtung von Displays
  • Reflektoren und Mischungskammern für LED und OLED
  • Photobioreaktoren