Ciężar właściwy fluoroplastu. Rodzaje fluoroplastu i ich charakterystyka
Fluoroplast, bardziej znany konsumentom pod nazwą „teflon”, został odkryty przez amerykańską firmę Kinetic Chemicals w 1938 roku. Tetrafluoroetylen w stanie gazowym przypadkowo odkrył chemik Roy Plunkett. Gdy gaz wtłoczono do cylindra pod ciśnieniem, w procesie polimeryzacji powstał biały proszek o wyjątkowych właściwościach.
Charakterystyka i obszar zastosowania fluoroplastu
Jego podstawowe przeznaczenie wynikało z unikalnych właściwości dielektrycznych. Jednocześnie dodatkowe cechy, takie jak:
-
niewielki ciężar właściwy fluoroplastu,
-
duży zakres tolerowanych temperatur,
-
plastyczność,
-
wytrzymałość,
-
odporność na wilgoć,
-
niska adhezja powierzchni, czyli możliwość samooczyszczania,
-
odporność na promieniowanie ultrafioletowe i jonizujące,
-
odporność na zużycie i działanie ścierne,
-
bioobojętność,
-
prostota obróbki
umożliwiły stosowanie materiału w bardzo różnych sferach. Jest powszechnie używany w życiu codziennym, przemyśle spożywczym, motoryzacji, medycynie i innych gałęziach produkcji. Z fluoroplastu wykonuje się wiele otaczających nas wyrobów. Są to między innymi:
-
izolacja przewodów, węże, rury, różne pojemniki i żyłki,
-
nietkane materiały niepalne, tkaniny techniczne i folie ochronne,
-
membrany odporne na temperaturę, łożyska, elementy części samochodowych,
-
części pomp i stacji mieszających, zawory, komponenty wodociągowe,
-
elementy stosowane przy produkcji instalacji kablowych i kondensatorów,
-
rurociągi wysokociśnieniowe do chemicznie aktywnych środowisk i inne wyroby.
Przy dopuszczalnych warunkach eksploatacji fluoroplast nie szkodzi organizmom żywym. Do negatywnych cech można zaliczyć:
-
konieczność użycia drogiego sprzętu do spajania form,
-
potrzebę silnej wentylacji wyciągowej podczas obróbki materiału,
-
po przekroczeniu granicznie wysokich temperatur polimer staje się niebezpieczny dla zdrowia człowieka.
Rodzaje fluoroplastu
Wyróżnia się kilka marek tego polimeru w zależności od liczby monomerów łańcucha i rozmiaru cząsteczek. Ciężar właściwy, czyli gęstość fluoroplastu, wynosi od 1700 do 2240 kg/m³ w zależności od rodzaju. Wyróżnia się następujące rodzaje fluoroplastu:
-
F4 - materiał maksymalnie gęsty, małoporowaty, hydrofobowy, odporny na temperatury do +260 °C.
-
F3 - mniej odporny chemicznie i termicznie, ale gęstszy niż F4; topi się, co pozwala wygodniej wykorzystywać go w procesie odlewania i prasowania, ma dobrą adhezję do metali i często jest stosowany jako powłoka antykorozyjna.
-
F2 - odporny na ścieranie, nie zawiera plastyfikatorów, jest wytrzymały, stosowany do agresywnych środowisk oraz produkcji rur i pojemników.
-
F40 - wytrzymały, odporny na wrzące kwasy i niektóre rozpuszczalniki, nie pali się, nie przepuszcza promieniowania UV ani promieniowania jonizującego.
| Właściwości | F2 | F3 | F4 | F40 | |
| Ciężar właściwy (kg/m³) | 1780 | 2090-2160 | 2150-2240 | 1700 | |
| Naprężenie niszczące, MPa | Rozciąganie | 44-45 | 35-43 | 16-35 | 27-50 |
| Ściskanie | - | 55-60 | 10-12 | 50 | |
| Zginanie | - | 60-80 | 14-18 | 34 | |
| Temperatura, °C | Topnienie | 150-175 | 210-215 | 270-327 | 265-275 |
| Zeszklenie | -30...-20 | 50 | 127 | -90 | |
| Rozkład | 400 | 320 | 425 | 400 | |
| Eksploatacja | -45...+150 | -195...+190 | -260...+260 | -200...+200 | |
| Rezystywność (Ω*m) | 1010-1013 | 1015-1017 | 1017-1018 | 1016 | |
Formy fluoroplastów mogą być bardzo różnorodne. Należą do nich kręgi, płyty, arkusze, folie, pręty, granulaty i proszki.
Najbardziej rozpowszechnione są:
-
Fluoroplast arkuszowy. Masa arkusza o wymiarach 1000 mm x 1000 mm i grubości 1 mm wynosi 2,5 kg.
-
Fluoroplast w prętach jest wygodnym półfabrykatem do wykonywania różnych części. Orientacyjna masa fluoroplastu w postaci pręta o długości 1000 mm i średnicy 10 mm wynosi 0,18 kg.
Najczęstsze pytania
Czy gęstości materiału fluoroplastu można używać do dokładnych obliczeń?
Wartości gęstości i masy materiału fluoroplastu w tym artykule są wartościami referencyjnymi. Nadają się do wstępnych szacunków, ale obliczenia projektowe, budowlane, produkcyjne i inne obliczenia krytyczne trzeba sprawdzać na podstawie norm, kart technicznych materiału albo wyników pomiarów.
Dlaczego rzeczywista masa materiału fluoroplastu może różnić się od tabeli?
Rzeczywista masa materiału fluoroplastu zależy od składu, wilgotności, temperatury, porowatości, wielkości frakcji, klasy materiału i warunków pomiaru. Dlatego rzeczywiste wartości mogą różnić się od średnich danych tabelarycznych.
Jak obliczyć masę materiału fluoroplastu na podstawie gęstości?
Do obliczenia orientacyjnego użyj wzoru: masa = gęstość x objętość. Jeśli gęstość materiału fluoroplastu jest podana w kg/m³, a objętość w m³, wynik będzie w kilogramach.