PTFE 함침 공정에서 균열이 발생하는 원인은 무엇입니까?

PTFE 고온 직물의 전문 소스 제조업체인 Jiangsu Aokai New Materials는 PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌) 에멀젼을 함침한 후 유리 섬유 천에 균열이 발생하는 원인을 설명합니다. 이는 일반적으로 건조(수분 및 계면활성제 제거) 또는 고온 소결(PTFE 입자를 연속 필름으로 녹임) 중에 발생하는 복합 재료 제조의 일반적인 공정 문제입니다.

1. 열팽창계수의 심각한 불일치

이것이 근본적인 물리적 원인입니다.

유리 섬유와 PTFE 사이의 열팽창 계수에는 큰 차이가 있습니다. 유리 섬유의 선팽창 계수는 약 5×10⁻⁶/℃ 인 반면, PTFE의 선팽창 계수는 약 100×10⁻⁶/℃ ~ 200×10⁻⁶/℃  (유리 섬유의 약 20배)입니다.

냉각하는 동안(약 380℃~400℃의 소결 온도에서 실온까지) PTFE는 유리 섬유 프레임워크보다 훨씬 더 크게 수축합니다. 유리 섬유 천은 견고한 골격 역할을 하기 때문에 PTFE는 수축 중에 구속되어 상당한 내부 인장 열 응력을 생성합니다. 이 응력이 PTFE 필름의 인장강도나 PTFE와 유리섬유 사이의 계면결합강도를 초과하면 균열이 발생하여 응력이 해소됩니다.

2. 건조 및 소결 공정의 부적절한 제어

함침된 재료의 가열 매개변수는 균열에 직접적인 영향을 미칩니다.

·  지나치게 빠른 가열속도 : 특히 100℃ 부근(수분의 급속한 기화)과 200℃~250℃(PTFE 소결 전 결정전이대 및 에멀젼 내 계면활성제 분해)에서 발생합니다. 급속 가열은 용제 및 첨가제의 순간적인 휘발로 인해 내부 응력 및 가스 충격을 유발하여 코팅 균열을 발생시킵니다.

·  지나치게 빠른 냉각 속도 : 소결 후 급속 냉각을 위해 주변 공기에 직접 노출되면 큰 온도차로 인해 강렬한 순간 수축 응력이 발생하여 미세한 네트워크 균열이 쉽게 발생합니다.

·  지나치게 높은 소결 온도 또는 지나치게 긴 소결 시간 : PTFE의 분자량이 저하되고 유동성이 과도해지며 응력에 의해 재료가 깨지기 쉽습니다.

3. 함침과정 및 유제농도의 문제점

함침층의 두께, 균일성 및 침투 깊이는 균열 민감도에 직접적인 영향을 미칩니다.

·  지나치게 두꺼운 단일 함침층 : 두께나 생산 효율성을 추구하여 지나치게 두꺼운 PTFE 코팅을 한 번에 적용합니다. 건조 및 소결 중에 두꺼운 코팅은 용매 제거 경로가 더 길고 부피 수축이 더 커집니다(PTFE 에멀젼은 일반적으로 약 60%의 고체 함량을 가지며, 이는 대략 40%의 수분을 제거해야 함을 의미). 이로 인해 표면 균열이 자주 발생합니다.

·  불균일한 함침 : 국부적으로 과도한 PTFE 축적 또는 직물 표면의 불균일한 유제 분포로 인해 수축 응력이 집중됩니다.

·  불충분한 에멀전 침투 : 유리섬유 천의 탈랍 또는 표면 처리가 불량한 경우 PTFE 에멀젼은 섬유 다발에 완전히 침투하지 못하고 표면의 '스킨 필름'만 형성합니다. 이 필름은 기판과의 고정력이 약하여 가열 시 분리되거나 갈라지는 경향이 있습니다.

4. 기판 관련 요소

·  왁스처리되지 않은 유리섬유포 : 유리섬유포에는 직조과정에서 발생하는 사이징제(파라핀, 에폭시 등)가 함유되어 있습니다. 함침 전 고온 탈랍이나 화학적 세척을 거치지 않으면 이러한 유기물질이 후속 소결 과정에서 탄화 및 휘발되어 코팅을 파괴하는 가스가 발생하거나 PTFE와 유리섬유 사이의 결합을 약화시켜 균열이 발생하게 됩니다.

·  유리 섬유 천의 구조 및 두께 : 두껍고 밀도가 높은 유리 섬유 천(예: 두꺼운 새틴 천)은 강성이 더 높고 PTFE 수축을 더 강력하게 억제합니다. 한편, 섬유 다발 사이의 홈이 깊어지면 건조 중에 홈 가장자리에 응력 집중과 균열이 발생하는 경향이 있습니다.

위 정보는 Jiangsu Aokai New Materials Technology Co., Ltd. 에서 제공한 것입니다.

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