Quelles sont les causes des fissures dans le processus d’imprégnation du PTFE ?

En tant que fabricant professionnel de tissus PTFE haute température, Jiangsu Aokai New Materials expliquera les causes de fissuration du tissu en fibre de verre après imprégnation avec une émulsion de PTFE (polytétrafluoroéthylène). Il s'agit d'un problème de processus courant dans la fabrication de matériaux composites, qui se produit généralement lors du séchage (élimination de l'humidité et des tensioactifs) ou du frittage à haute température (fusion des particules de PTFE en un film continu).

1. Grave inadéquation des coefficients de dilatation thermique

C'est la cause physique fondamentale.

Il existe une énorme différence dans les coefficients de dilatation thermique entre la fibre de verre et le PTFE : le coefficient de dilatation linéaire de la fibre de verre est d'environ 5 × 10⁻⁶/℃ , tandis que celui du PTFE est d'environ 100 × 10⁻⁶/℃ à 200 × 10⁻⁶/℃  (environ 20 fois celui de la fibre de verre).

Pendant le refroidissement (d'une température de frittage d'environ 380 ℃ à 400 ℃ jusqu'à température ambiante), le PTFE rétrécit beaucoup plus que l'armature en fibre de verre. Étant donné que le tissu en fibre de verre agit comme un squelette rigide, le PTFE est contraint lors du retrait, générant une contrainte thermique de traction interne importante. Lorsque cette contrainte dépasse la résistance à la traction du film PTFE ou la force de liaison interfaciale entre le PTFE et la fibre de verre, une fissuration se produit pour libérer la contrainte.

2. Contrôle inapproprié des processus de séchage et de frittage

Les paramètres de chauffage du matériau imprégné affectent directement la fissuration :

·  Vitesse de chauffe trop rapide : Notamment autour de 100℃ (vaporisation rapide de l'humidité) et 200℃–250℃ (décomposition des tensioactifs dans l'émulsion et la zone de transition cristalline avant frittage du PTFE). Un chauffage rapide provoque des contraintes internes et un impact gazeux dû à la volatilisation instantanée des solvants et des additifs, entraînant une fissuration du revêtement.

·  Vitesse de refroidissement trop rapide : L'exposition directe à l'air ambiant pour un refroidissement rapide après frittage crée une contrainte de retrait instantanée intense due à de grandes différences de température, qui induit facilement de fines fissures de réseau.

·  Température de frittage trop élevée ou temps de frittage trop long : Cela provoque une dégradation du poids moléculaire du PTFE et une fluidité excessive, rendant le matériau plus susceptible de se fissurer sous contrainte.

3. Problèmes liés au processus d'imprégnation et à la concentration de l'émulsion

L'épaisseur, l'uniformité et la profondeur de pénétration de la couche imprégnée affectent directement la sensibilité à la fissuration :

·  Couche d'imprégnation unique trop épaisse : Dans un souci d'épaisseur ou d'efficacité de production, un revêtement PTFE trop épais est appliqué en un seul passage. Pendant le séchage et le frittage, un revêtement épais a un trajet plus long pour l'élimination du solvant et subit un retrait volumétrique plus important (l'émulsion PTFE a généralement une teneur en matières solides d'environ 60 %, ce qui signifie qu'environ 40 % d'humidité doit être éliminée), ce qui provoque fréquemment des fissures en surface.

·  Imprégnation inégale : Une accumulation excessive localisée de PTFE ou une répartition inégale de l'émulsion sur la surface du tissu entraînent une contrainte de retrait concentrée.

·  Pénétration insuffisante de l'émulsion : Si le tissu en fibre de verre n'est pas déciré ou mal traité en surface, l'émulsion PTFE ne pénètre pas complètement dans les faisceaux de fibres et ne forme qu'un « film cutané » superficiel. Ce film présente un faible ancrage au substrat et a tendance à se détacher ou à se fissurer lorsqu'il est chauffé.

4. Facteurs liés au substrat

·  Tissu en fibre de verre non ciré : Le tissu en fibre de verre contient des agents d'encollage (paraffine, époxy...) issus du processus de tissage. Sans décirage à haute température ni nettoyage chimique avant imprégnation, ces substances organiques se carbonisent et se volatilisent lors du frittage ultérieur, générant des gaz qui rompent le revêtement ou affaiblissent la liaison entre le PTFE et la fibre de verre, entraînant des fissures.

·  Structure et épaisseur du tissu en fibre de verre : un tissu en fibre de verre plus épais et plus dense (tel qu'un tissu satiné épais) présente une plus grande rigidité et une plus grande retenue sur le retrait du PTFE. Parallèlement, des rainures plus profondes entre les faisceaux de fibres ont tendance à provoquer une concentration de contraintes et des fissures au niveau des bords des rainures pendant le séchage.

Les informations ci-dessus sont fournies par Jiangsu Aokai New Materials Technology Co., Ltd.

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