Это не дефект – это особенность материала. Высокотемпературная ткань из ПТФЭ превосходно противостоит теплу, химическим веществам и прилипанию, но устойчивость к изгибу (выносливость к многократному складыванию) является ее самым слабым механическим свойством.
ПТФЭ Aokai прошел испытания на изгиб при любой толщине и переплетении. В этой статье объясняется, почему ткань плохо складывается, сравнивается ее с другими материалами и приводятся практические способы обойти это ограничение.
Почему ткань из ПТФЭ имеет низкую устойчивость к изгибу?
Основной причиной является подложка из стекловолокна , а не покрытие из ПТФЭ.
1. Стекловолокно – прочное, но хрупкое.
Стеклянные волокна имеют чрезвычайно высокую прочность на разрыв, но очень низкое удлинение при разрыве (обычно 2-4%). При многократном сгибании отдельные нити подвергаются усталости и разрушению. Как только несколько волокон рвутся, нагрузка концентрируется на оставшихся, что приводит к быстрому распространению волокон – ткань легко рвется.
2. Покрытие из ПТФЭ – ограниченный буфер.
Слой ПТФЭ смазывает пряди волокна, уменьшая внутреннее трение и слегка улучшая гибкость. Однако он не может устранить хрупкость стекла. Это лишь незначительно задерживает разрыв волокна.
Как он соотносится с другими материалами?
Материал
Сопротивление изгибу (относительное)
Почему
Стекловолокно с покрытием из ПТФЭ (эта статья)
Бедный
Хрупкие стекловолокна трескаются при многократном сгибании.
Пленка из чистого ПТФЭ (обрезанная)
Отлично (сотни тысяч циклов)
Без армирования, гибкие молекулярные цепи
Ткань из стекловолокна без покрытия
Хуже, чем с покрытием
Покрытие из ПТФЭ уменьшает межволоконное истирание, поэтому покрытие немного лучше
Арамидная ткань (например, Номекс)
Хороший
Органические волокна по своей природе более гибкие.
Ткань PPS или полиэстер.
Хороший
Меньшая термостойкость, но гораздо лучший срок службы при изгибе.
Ключевой вывод: стекловолокно с покрытием из ПТФЭ занимает среднее и нижнее положение среди высокотемпературных тканей по устойчивости к изгибу. Это лучше, чем голое стекло, но намного хуже, чем пленка из чистого ПТФЭ.
Ключевые факторы, влияющие на сопротивление изгибу
1. Толщина – наиболее важный фактор
Толщина
Приблизительная выносливость при складывании
Режим отказа
0,08 мм
От сотен до ~ 1000 складок
Постепенное микрорастрескивание
0,13 мм
От десятков до нескольких сотен складок
Белая складка после резкого сгиба
0,25 мм и выше
Десятки складок – видимые трещины в течение 50 циклов
Хрупкое разрушение, отслоение покрытия
Эмпирическое правило: более тонкие ткани лучше сгибаются. Для применений, требующих многократного изгиба, укажите самый тонкий сорт, который соответствует вашим другим потребностям (прочность, температура).
2. Конструкция плетения
Атласное переплетение – более длинные поплавки позволяют пряже слегка скользить, распределяя нагрузку на изгиб. Лучше гибкая ткань, чем простое переплетение.
Полотняное переплетение – пряжи плотно переплетаются в точках; напряжение концентрируется на перекрестках. Худшее сопротивление изгибу.
3. Рабочая температура
При повышенных температурах (200-260°С) покрытие из ПТФЭ размягчается и механическая прочность стекловолокна снижается. Это еще больше ухудшает сопротивление усталости при изгибе. Если ваше применение предполагает как высокую температуру, так и частые изгибы, ожидайте более короткого срока службы.
4. Радиус изгиба
Больший радиус = более длительный срок службы. Резкое сгибание (радиус <1 мм) создает мертвые складки с мгновенным разрывом волокон. Для направляющих роликов используйте наибольший практичный диаметр. Приблизительно рекомендуемый минимальный диаметр валика в 10–20 раз превышает толщину ткани.
Данные внутренних испытаний (Aokai PTFE) : Для ткани сатинового переплетения толщиной 0,13 мм при изгибе на оправке диаметром 10 мм достигается 500–800 циклов до появления видимых трещин. На оправке 5 мм количество циклов упало до 100-150. При толщине оправки 2 мм (острая складка) разрушение происходило в течение 20 циклов.
Рекомендации по практическому применению
Если ваше оборудование требует частого возвратно-поступательного изгиба, например:
Приводные ремни для высокочастотных сварочных аппаратов
Натяжные ремни, которые наматываются на небольшие шкивы
Разборка конвейерных лент с резкими поворотами
У вас есть три варианта:
1. Вариант 1 – Оптимизировать выбор ткани из ПТФЭ в пределах ее возможностей.
Выбирайте более тонкие сорта (от 0,08 до 0,13 мм) вместо тяжелых.
Запросите данные испытаний на гибкость MIT у своего поставщика (ASTM D2176 или аналогичный).
Конструкция для больших радиусов изгиба в компоновке станка
Принимайте ткань из ПТФЭ в качестве расходного материала – запланируйте периодическую замену (каждые несколько месяцев в зависимости от количества циклов).
2. Вариант 2 – переход на твердую пленку из ПТФЭ.
Пленка из чистого ПТФЭ (обработанная) обладает исключительной устойчивостью к изгибу. Однако в нем отсутствует армирование из стекловолокна, поэтому он имеет меньшую прочность на разрыв и легче рвется при растяжении. Он подходит для легких работ по гибке с низким напряжением.
3. Вариант 3. Используйте ткань из арамида или другого органического волокна.
Ткань из арамида (например, Nomex) или ППС, покрытая ПТФЭ, обеспечивает более длительный срок службы при изгибе, чем ткань из ПТФЭ на основе стекла. Компромисс: более низкая устойчивость к постоянным температурам (обычно ≤200°C) и другие свойства поверхности. Для применений при температуре ниже 200°C и сильном изгибе рассмотрите эти альтернативы.
Aokai PTFE производит по запросу арамидную ткань с покрытием из PTFE. Свяжитесь с нами для получения данных о температуре и гибкости.
Резюме: знайте пределы, проектируйте соответственно
Высокотемпературная ткань из ПТФЭ хорошо выдерживает растяжение, высокую температуру (260°C) и химическое воздействие. Но его низкая устойчивость к изгибу является настоящим препятствием. Он не выдерживает резкого многократного складывания, как резиновые ленты или пленка из чистого ПТФЭ.
Используйте его там, где изгибы легкие или нечастые. Если резкий или частый изгиб неизбежен, сделайте тоньше, используйте атласное переплетение, увеличьте радиус изгиба или смените материал.
Aokai PTFE предоставляет данные испытаний на изгиб для всех наших марок тканей. Мы можем помочь вам выбрать правильную толщину и переплетение в соответствии с требованиями гибки вашего применения.
