Kedy PTFE vysokoteplotná lepiaca páska sa používa v aplikáciách, ktoré zahŕňajú trvalé napätie, upínaciu silu alebo konštantné zaťaženie – ako je držanie izolácie na mieste na horúcom potrubí alebo pôsobenie ako konštrukčné spojenie pri stálom namáhaní – môže sa objaviť skrytý problém: tečenie.
Creep je pomalá, trvalá deformácia materiálu pri konštantnom zaťažení v priebehu času. Pri izbovej teplote sa páska PTFE môže zdať stabilná. Ale pri 200 °C alebo dokonca 260 °C – čo je typický prevádzkový rozsah – vrstva lepidla môže zmäknúť a tiecť a PTFE substrát môže podstúpiť 'studený tok' (poklesnúť pod svoju teplotu topenia).
Aokai PTFE testoval tečenie počas tisícok hodín. Tento článok vysvetľuje, ako sa hodnotí tečenie, ako každá vrstva lepidla a substrát prispievajú a ktoré konštrukcie pásky najlepšie odolávajú tečeniu.
Čo je tečenie v PTFE páske – dva rozmery
Creep v podstate označuje viskoelastickú odozvu materiálov. Vrstva lepidla a substrát fungujú rôznymi mechanizmami, no oba drasticky ovplyvňujú celkovú odolnosť proti deformácii.
Komponent
Plazivý mechanizmus
Kľúčové faktory
Lepiaca vrstva (silikón PSA)
Viskózny tok pri trvalom šmykovom namáhaní
Hustota zosieťovania, molekulová hmotnosť, výstuž plniva, hrúbka povlaku
Problém pracovných podmienok: PTFE pásky často čelia konštantnému zaťaženiu pri 200-260 °C, čo je ďaleko za hranicou konvenčných lepidiel citlivých na tlak. Vyžaduje sa rozšírené testovanie pri vysokej teplote.
Vlastnosti lepiacej vrstvy – silikón PSA
Väčšina lepiacich pások PTFE používa lepidlá citlivé na tlak na báze silikónu, ktorých odolnosť proti tečeniu pri vysokej teplote závisí od nasledujúcich faktorov:
Faktor
Vplyv na odolnosť proti tečeniu
Optimálny smer
Hustota zosieťovania
Vyššie zosieťovanie vytvára úplnú elastickú sieť → nižšia trvalá deformácia
Zvýšiť (ale nie tak vysoko, aby sa stratila počiatočná priľnavosť)
Molekulová hmotnosť a štruktúra
Vysoká molekulová hmotnosť + modifikácia vinyl/fenyl → zlepšená kohézna pevnosť
Vyššia MW, fenyl silikón pre vysoké teplo
Vystuženie plniva (napr. pyrogénny oxid kremičitý)
Výrazne zvyšuje kohéznu pevnosť, umožňuje elastický odraz (ako guma) oproti viskóznemu toku (ako žuvačka)
Pridajte 5-15% spevňujúceho plniva
Hrúbka lepiacej vrstvy
Hrubšia vrstva umožňuje väčší šmykový sklz → vyššie dotvarovanie pri rovnakom zaťažení
Na aplikácie proti tečeniu použite tenký rovnomerný náter
Medzifázová adhézia
Zlé priľnutie spôsobuje odlupovanie lepidla od podkladu → kĺzanie medzi povrchmi (nie hromadné tečenie)
Použite silikónový základný náter, zabezpečte čistý povrch
Kľúčový poznatok: Nedostatočne zosieťované silikónové lepidlo rýchlo zlyhá pri tečení pri zvýšených teplotách. Prémiové pásky proti tečeniu používajú silikón s vysokou hustotou zosieťovania s výstužnými výplňami a kontrolovaným tenkým povlakom.
Aokai PTFE používa silikónový PSA s vysokou hustotou zosieťovania s výstužou z pyrogénneho oxidu kremičitého. Vysokoteplotná páska Nezávislé testovanie statickým šmykom pri 260 °C (1000 g zaťaženie, 12,5 × 25 mm prekrytie) ukazuje >150 hodín do zlyhania – vhodné pre náročné aplikácie s konštantným zaťažením pri vysokej teplote.
Vlastnosti substrátu – Sklolaminát potiahnutý PTFE verzus čistý PTFE film
Pre PTFE pásky sa používajú dva hlavné substráty s výrazne odlišným tečením:
Typ substrátu
Odolnosť voči tečeniu
Mechanizmus
Čistý PTFE film
Slabé – náchylné na dobre známy studený tok (studené tečenie). Dokonca aj pri miernom konštantnom zaťažení hlboko pod bodom topenia (327 °C) dochádza k nevratnej veľkej deformácii v dôsledku kĺzania molekulárneho reťazca.
Nevystužený polymér → reťazce kĺžu po sebe pri trvalom namáhaní
Sklolaminátová tkanina impregnovaná PTFE (dominantná pre vysokoteplotné pásky)
Kompozitná štruktúra: sklenené vlákna nesú záťaž, PTFE poskytuje nepriľnavosť
Pre substrát vystužený sklenými vláknami je odolnosť proti tečeniu určená:
Faktor
Effect
Hustota a hrúbka väzby
Tkaniny s vysokou hustotou a vysokou hmotnosťou → vysoký modul pevnosti v ťahu → nízke dotvarovanie
Modifikovaný plnený PTFE
Prísady (prášok zo sklenených vlákien, grafit, uhlíkové vlákno) obmedzujú pohyb molekúl PTFE → zvyšujú tuhosť substrátu a odolnosť proti tečeniu
Ošetrenie látky a úplná impregnácia
Plne spekaný PTFE úplne zapuzdrený zo sklenených vlákien tvorí integrovaný kompozit, aby sa zabránilo šmykovému sklzu medzi vrstvami. Nedostatočná impregnácia → zvyškový PTFE vo vnútri sieťoviny tkaniny pri zaťažení tečie
Hrúbka a rovinnosť podkladu
Hrubé, rovnomerne ploché podklady → vysoká tuhosť v ohybe → rovnomerné rozloženie napätia → zabraňuje lokalizovanému predčasnému tečeniu z koncentrácie napätia
Kľúčové informácie: Pre aplikácie s konštantným zaťažením pri vysokej teplote nikdy nepoužívajte pásku s čistou fóliou z PTEF – nenávratne sa zvlní. Vždy si vyberte pásku PTFE vystuženú sklenými vláknami.
Zhrnutie – Ako zabezpečiť odolnosť proti tečeniu v PTFE páske
Faktor
Čo hľadať
Čomu sa vyhnúť
Typ lepidla
Silikón PSA s vysokou hustotou zosieťovania s plnivom z pyrogénneho oxidu kremičitého
Nedostatočne zosieťovaný silikón, akryl PSA (tečie pri nižšej teplote)
Hrúbka lepidla
Tenký, rovnomerný povlak (cieľ 0,02-0,05 mm)
Hrubá lepiaca vrstva (>0,08 mm) – umožňuje šmykový sklz
Typ substrátu
PTFE vystužený sklenenými vláknami
Čistý PTFE film (tečie za studena)
Kvalita substrátu
Vysokohustotná väzba, plne impregnovaná, plne spekaná
Voľná väzba, nedostatočná impregnácia, čiastočne spekané
Medzifázová väzba
Ošetrenie základného náteru medzi lepidlom a podkladom
Žiadny základný náter → adhézne odlupovanie namiesto hromadného tečenia
Praktické odporúčanie: Pre aplikácie s konštantným zaťažením pri vysokej teplote (napr. obalenie izolácie potrubia pod napätím, držanie komponentov na vyhrievaných doskách) si vyžiadajte údaje o statickom šmyku pri vašej špecifickej teplote a zaťažení. Špecifikujte PTFE pásku vystuženú sklenými vláknami, nie filmovú pásku. Overte si, že lepidlo je silikón s vysokou hustotou zosieťovania s plnivom.
Stručne povedané , odolnosť PTFE vysokoteplotnej lepiacej pásky pri dlhodobom konštantnom zaťažení závisí od dvoch zložiek. Silikónová vrstva PSA musí mať vysokú hustotu zosieťovania, spevňujúce plnivá (pyrogénny oxid kremičitý) a tenký rovnomerný povlak, aby odolal viskóznemu toku. Podklad musí byť PTFE vystužený sklenými vláknami – čistý PTFE film podstúpi pri vysokých teplotách nezvratné tečenie za studena. Sklolaminátová kostra nesie zaťaženie a udržuje kompozit tvarovo stabilný.
Pri výbere PTFE pásky pre aplikácie s konštantným zaťažením pri vysokých teplotách sa nikdy neuspokojte s čistou páskou z PTFE filmu. Vždy si vyžiadajte údaje o statickom šmyku pri vašej prevádzkovej teplote. A pamätajte: na väzbe medzi lepidlom a substrátom záleží tiež – rozhrania ošetrené základným náterom zabraňujú skĺznutiu medzi povrchmi.
Potrebujete PTFE pásku odolnú voči tečeniu pre vysokoteplotné konštantné zaťaženie? Aokai PTFE ponúka pásku vystuženú sklenými vláknami so silikónom PSA s vysokou hustotou zosieťovania, overený statickým šmykovým testom pri 260 °C. Kontaktujte nás s požiadavkami na zaťaženie, teplotu a trvanie.
