Hochleistungskunststoffe für anspruchsvolle Einsatzbereiche

Fluorpolymere sind langkettige Polymere, bei denen meist ein großer Teil oder sogar alle enthaltenen Wasserstoffe durch Fluor ersetzt sind. Fluoratome besitzen die höchste Elektro Negativität, wodurch die Kohlenstoff-Fluor-Verbindung eine sehr hohe Bindungsenergie aufweist. Aus diesem Grund weisen Fluorpolymere eine extrem hohe Temperatur- und Chemikalienbeständigkeit auf. Zudem besitzen sie gute elektrische Isoliereigenschaften, hervorragende Witterungsbeständigkeit, eine gute Kerbschlagzähigkeit, antiadhäsives Verhalten und sie sind selbstverlöschend.​

Klassische Einsatzbereiche von Fluorpolymeren sind:​

 
 
 

Thermische Eigenschaften​

mechanische Eigenschaften​

elektrische Eigenschaften​

Brandeigenschaften
Kurzzeichen Chemische Bezeichnung VDE Bez. Dauer-betriebstemperatur 3000h [°C]​

Dauer-betriebstemperatur 20.000h [°C]​

Schmelz-bereich [°C] Zug-festigkeit [Mpa] Dehnung [%] Härte Spez. Durchgangs-widerstand bei 20°C​ Durchschlags-festigkeit​ Dielektrizitätszahl bei 1MHz, 20°C​ LOI Flammwidrigkeit Halogenfrei
PTFE Polytetrafluorethylen 5Y 300 -190 to 260​ 320 - 330 >20 >200 55D - 65D

10^18​

20 2,0 >95 ausgezeichnet nein
PFA

Perfluoralkoxy-Tetrafluorethylen-Copolymer​

51Y 260

-190 to 250​

300 - 310 >20 >200

55D - 60D​

10^17​

25 2,1 >95 ausgezeichnet nein
FEP

Perfluorethylen-propylen-Copolymer​

6Y 220

-100 to 200​

255 - 275​

>15 >200

55D - 60D​

10^18​

25 2,1 >95 ausgezeichnet nein
ETFE

Ethylen-Tetrafluorethylen-Copolymer​

7Y 180

-100 to 135​

250 - 280 >30 >150

70D - 75D​

10^16​

36 2,3-2,6 >30 ausgezeichnet nein

Fluorpolymere werden in thermoplastisch Verarbeitbare (FEP, ETFE, PFA, etc.) und nicht thermoplastisch Verarbeitbare (PTFE) Kunststoffe eingeteilt. Daraus ergeben sich unterschiedliche Verarbeitungsmethoden. ​Während die thermoplastischen Fluorpolymere mittels Extrudern aufgeschmolzen und anschließend auf den Leiter aufgebracht und abgekühlt werden, lässt sich PTFE aufgrund des hohen Molekulargewichts nicht aufschmelzen. Daher müssen verschiedene Press- und Sintertechniken eingesetzt werden, um das pulverförmige PTFE zu verarbeiten.

Fertigungskompetenzen PTFE

PTFE-Puppe

Pasten-Extrusion​

Bei der Pasten-Extrusion wird das PTFE in einem diskontinuierlichen Prozess unter hohem Druck auf den Leiter gepresst. Bevor das PTFE in dem Pasten-Extruder eingesetzt werden kann, muss zunächst ein Formling (eine sog. Puppe) hergestellt werden. Hierfür wird das PTFE Pulver zusammen mit einem Gleitmittel und der Farbe vorgemischt und verpresst. Diese zylinderförmigen Puppen werden in den Pasten-Extruder gefüllt und auf den Leiter gepresst. Anschließend wird die Leitung bei sehr hohen Temperaturen gesintert. Bei diesen, aus der Keramik bekannten, Sinter-Prozess, sintern die kompaktierten Pulverteilchen zu einem homogenen Gefüge zusammen.​

PTFE-Bandherstellung

PTFE-Band-Herstellung​

Wie bei der Pasten-Extrusion muss für die Band-Herstellung zunächst auch das PTFE Pulver vorgemischt und ein Formling hergestellt werden. Dieser unterscheidet sich dahingehend, dass das PTFE nicht zu einem Zylinder sondern zu einem vollen Rundstab verpresst wird. Dieser Rundstab wird anschließen zu einem langen dicken Faden „Wurm“ genannt verarbeitet. Der Wurm wird im nächsten Prozess auf die gewünschte Breite und Dicke zu einem Band kalandriert.​

Mit den Bändern lassen sich in einem weiteren Prozess unterschiedliche Kabel und Leitungen bandieren. Bevor auch hier das PTFE gesintert wird müssen die Leitungen in einem Vakuumofen zunächst „entfettet“ werden und anschließend bei hohen Temperaturen gesintert.

Expandierte Folien (Hei-Tape)​

Zur Herstellung von expandierten Folien (Hei-Tape) wird uneingefärbtest PTFE Pulver ebenfalls zu einem vollen Rundstab verpresst. Dieser wird dann mittels einer Breitschlitzdüse zu einem dicken und breiten Band gepresst. Dieses Band wird auf einer speziellen Anlage zu sehr dünnen Bändchen verstreckt. Die Verstreckung wird durch unterschiedlich schnell drehenden Walzensysteme realisiert. Dabei wird zwischen mono- und biaxialer Verstreckung unterschieden. Bei der monoaxialen Verstreckungen lassen sich Reckgrade von bis zu 1000% erreichen. Diese „expandierten“ Folien sind teilgesintert und werden als Trennfolien oder Isolations-Folien eingesetzt