Gdy Wysokotemperaturowa taśma samoprzylepna PTFE jest stosowana w zastosowaniach wymagających długotrwałego napięcia, siły docisku lub stałego obciążenia – np. przytrzymywania izolacji na miejscu na gorącej rurze lub działania jako połączenie strukturalne pod stałym naprężeniem – może pojawić się ukryty problem: pełzanie.
Pełzanie to powolne, trwałe odkształcenie materiału pod stałym obciążeniem w czasie. W temperaturze pokojowej taśma PTFE może wydawać się stabilna. Jednak w temperaturze 200°C lub nawet 260°C – w typowym zakresie roboczym – warstwa kleju może zmięknąć i płynnąć, a podłoże PTFE może ulegać „płynięciu na zimno” (pełzaniu poniżej temperatury topnienia).
Firma Aokai PTFE testowała zachowanie pełzania przez tysiące godzin. W tym artykule wyjaśniono, w jaki sposób ocenia się pełzanie, jaki wpływ mają na to warstwa kleju i podłoże oraz które konstrukcje taśm są najlepiej odporne na pełzanie.
Co to jest pełzanie w taśmie PTFE – dwa wymiary
Pełzanie zasadniczo odnosi się do lepkosprężystej reakcji materiałów. Warstwa kleju i podłoże działają poprzez różne mechanizmy, jednak oba drastycznie wpływają na ogólną odporność na odkształcenia.
Część
Mechanizm pełzania
Kluczowe czynniki
Warstwa klejąca (silikon PSA)
Lepki przepływ pod długotrwałym naprężeniem ścinającym
Gęstość usieciowania, masa cząsteczkowa, wzmocnienie wypełniacza, grubość powłoki
Podłoże (tkanina pokryta PTFE)
Przepływ na zimno (przesuwanie się łańcucha polimerowego)
Wyzwanie związane z warunkami pracy: taśmy PTFE często poddawane są stałym obciążeniom w temperaturze 200–260°C, znacznie przekraczającym limity konwencjonalnych klejów samoprzylepnych. Wymagane są rozszerzone testy w wysokiej temperaturze.
Właściwości warstwy klejącej – silikon PSA
W większości taśm samoprzylepnych PTFE stosuje się kleje wrażliwe na nacisk na bazie silikonu, których odporność na pełzanie w wysokiej temperaturze zależy od następujących czynników:
Czynnik
Wpływ na odporność na pełzanie
Optymalny kierunek
Gęstość usieciowania
Wyższe usieciowanie tworzy pełną elastyczną sieć → mniejsze odkształcenie trwałe
Zwiększenie (ale nie tak duże, aby początkowa przyczepność została utracona)
Masa cząsteczkowa i struktura
Wysoka masa cząsteczkowa + modyfikacja winylu/fenylu → poprawiona wytrzymałość kohezyjna
Wyższa MW, silikon fenylowy do wysokich temperatur
Wypełniacz wzmacniający (np. krzemionka koloidalna)
Znacznie zwiększa wytrzymałość spoistą, umożliwia elastyczne odbicie (jak guma) w porównaniu z lepkim przepływem (jak guma do żucia)
Dodaj 5-15% wypełniacza wzmacniającego
Grubość powłoki klejącej
Grubsza warstwa umożliwia większy poślizg przy ścinaniu → większe pełzanie pod tym samym obciążeniem
Do zastosowań zapobiegających pełzaniu należy stosować cienką, jednolitą powłokę
Przyczepność międzyfazowa
Słabe wiązanie powoduje odrywanie się kleju od podłoża → poślizg międzyfazowy (nie pełzanie objętościowe)
Użyj podkładu silikonowego, upewnij się, że powierzchnia jest czysta
Kluczowy wniosek: Słabo usieciowany klej silikonowy ulega szybkiemu uszkodzeniu w wyniku pełzania w podwyższonych temperaturach. Wysokiej jakości taśmy zapobiegające pełzaniu wykorzystują silikon o dużej gęstości usieciowania ze wzmacniającymi wypełniaczami i kontrolowaną cienką powłoką.
Aokai PTFE wykorzystuje silikon PSA o dużej gęstości usieciowania ze wzmocnieniem z krzemionki koloidalnej. Taśma wysokotemperaturowa Niezależne badanie statycznego ścinania w temperaturze 260°C (obciążenie 1000 g, zakładka 12,5 × 25 mm) wykazało >150 godzin do uszkodzenia – odpowiednie do wymagających zastosowań przy stałym obciążeniu w wysokiej temperaturze.
Właściwości podłoża – włókno szklane powlekane PTFE a folia z czystego PTFE
Do taśm PTFE stosowane są dwa główne podłoża, charakteryzujące się drastycznie różnymi parametrami pełzania:
Typ podłoża
Odporność na pełzanie
Mechanizm
Czysta folia PTFE
Słabe – podatne na dobrze znane płynięcie na zimno (pełzanie na zimno). Nawet przy łagodnych, stałych obciążeniach znacznie poniżej temperatury topnienia (327°C) następuje nieodwracalne, duże odkształcenie spowodowane przesuwaniem się łańcucha molekularnego.
Niewzmocniony polimer → łańcuchy ślizgają się obok siebie pod długotrwałym naprężeniem
Tkanina z włókna szklanego impregnowana PTFE (dominuje w taśmach wysokotemperaturowych)
Struktura kompozytowa: włókna szklane przenoszą obciążenie, PTFE zapewnia nieprzywieralność
W przypadku podłoża wzmocnionego włóknem szklanym odporność na pełzanie określa się za pomocą:
Czynnik
Efekt
Gęstość i grubość splotu
Tkaniny o dużej gęstości i gramaturze → wysoki moduł sprężystości → niskie pełzanie
Zmodyfikowany wypełniony PTFE
Dodatki (proszek z włókna szklanego, grafit, włókno węglowe) ograniczają ruch cząsteczek PTFE → zwiększają sztywność podłoża i odporność na pełzanie
Obróbka tkanin i pełna impregnacja
W pełni spiekany PTFE całkowicie otaczający włókno szklane tworzy zintegrowany kompozyt, aby uniknąć poślizgu przy ścinaniu międzywarstwowym. Niewystarczająca impregnacja → resztkowy PTFE wewnątrz oczek tkaniny pełza pod obciążeniem
Grubość i płaskość podłoża
Grube, równomiernie płaskie podłoża → wysoka sztywność na zginanie → równomierny rozkład naprężeń → zapobiega miejscowemu przedwczesnemu pełzaniu w wyniku koncentracji naprężeń
Kluczowy wniosek: W przypadku zastosowań ze stałym obciążeniem i wysoką temperaturą nigdy nie używaj czystej taśmy foliowej PTEF – będzie ona nieodwracalnie pełzać. Zawsze wybieraj taśmę PTFE wzmocnioną włóknem szklanym.
Podsumowanie – Jak zapewnić odporność na pełzanie w taśmie PTFE
Czynnik
Czego szukać
Czego unikać
Typ kleju
Silikon PSA o dużej gęstości usieciowania z wypełniaczem z krzemionki koloidalnej
Silikon słabo usieciowany, akryl PSA (pełza w niższej temperaturze)
Grubość kleju
Cienka, jednolita powłoka (docelowa 0,02-0,05 mm)
Gruba warstwa kleju (>0,08 mm) – umożliwia poślizg przy ścinaniu
Rodzaj podłoża
PTFE wzmocniony włóknem szklanym
Czysta folia PTFE (zimne pełzanie)
Jakość podłoża
Splot o dużej gęstości, w pełni impregnowany, w pełni spiekany
Luźny splot, niewystarczająca impregnacja, częściowo spiekany
Wiązanie międzyfazowe
Obróbka gruntująca pomiędzy klejem a podłożem
Brak podkładu → łuszczenie się kleju zamiast pełzania objętościowego
Zalecenia praktyczne: W przypadku zastosowań ze stałym obciążeniem w wysokiej temperaturze (np. owijanie izolacji rur pod napięciem, utrzymywanie elementów na podgrzewanych płytach dociskowych) należy zażądać danych dotyczących ścinania statycznego w określonej temperaturze i obciążeniu. Wybierz taśmę PTFE wzmocnioną włóknem szklanym, a nie taśmę foliową. Sprawdź, czy klej jest silikonem o dużej gęstości usieciowania z wypełniaczem.
Podsumowując , odporność na pełzanie wysokotemperaturowej taśmy klejącej PTFE przy długotrwałym stałym obciążeniu zależy od dwóch składników. Warstwa silikonowego PSA musi mieć wysoką gęstość usieciowania, wypełniacze wzmacniające (krzemionka koloidalna) i cienką, jednolitą powłokę odporną na lepkie płynięcie. Podłoże musi być PTFE wzmocnione włóknem szklanym – czysta folia PTFE ulegnie nieodwracalnemu pełzaniu na zimno w wysokich temperaturach. Szkielet z włókna szklanego przenosi obciążenie i zapewnia stabilność wymiarową kompozytu.
Wybierając taśmę PTFE do zastosowań przy stałym obciążeniu i wysokiej temperaturze, nigdy nie zadowalaj się taśmą z czystej folii PTFE. Zawsze pytaj o dane dotyczące ścinania statycznego w temperaturze roboczej. I pamiętaj: wiązanie między klejem a podłożem również ma znaczenie – powierzchnie pokryte podkładem zapobiegają poślizgowi międzyfazowemu.
Potrzebujesz odpornej na pełzanie taśmy PTFE do stałego obciążenia w wysokiej temperaturze? Aokai PTFE oferuje taśmę wzmocnioną włóknem szklanym z silikonem PSA o dużej gęstości usieciowania, potwierdzoną testem statycznego ścinania w temperaturze 260°C. Skontaktuj się z nami, aby podać wymagania dotyczące obciążenia, temperatury i czasu trwania.
Jeśli potrzebujesz dalszych specyfikacji, przewodników zastosowań i niestandardowych rozwiązań dla naszej pełnej gamy produktów, w tym tkaniny PTFE odpornej na wysoką temperaturę, taśmy samoprzylepnej PTFE, przenośnika taśmowego z siatką PTFE, bezszwowej taśmy utrwalającej, jednostronnej tkaniny PTFE, taśmy przenośnikowej odpornej na wysokie temperatury i odpornej na ciepło tkaniny z włókna szklanego , skontaktuj się z nami:
