Применение фторопласта: отрасли, технологии и примеры

Применение фторопласта: отрасли, технологии и примеры

Фторопласт (тефлон) – полимер, содержащий фтор. Впервые он был открыт почти случайно еще в 30-х годах ХХ века, но в нашей стране долго оставался засекреченным. Сегодня его популярность вполне соответствует уникальным эксплуатационным свойствам. Область применения фторопласта нельзя ограничить отдельными отраслями промышленности, его используют в самых разнообразных сферах, как для улучшения традиционных механизмов, так и в совершенно новых технологиях.

Машиностроение

Фторопласт незаменим в производстве транспорта, промышленных машин и станков, оборудования и механизмов. Здесь особенно ценятся антифрикционные свойства полимера и его способность к самосмазыванию. Коэффициент трения тефлона – наименьший среди всех доступных на сегодня конструкционных материалов.

Способы и технологии применения:

• Тефлоном покрывают подшипники и скользящие элементы, в результате чего существенно снижается коэффициент трения в работающих узлах. Такие узлы могут работать без дополнительной смазки, под воздействием высокой или низкой температуры, в условиях вакуума, в химически агрессивной среде.
• Мелкодисперсный порошок полимера включают в состав смазок. Фторопласт создает тонкую пленку на рабочих поверхностях, и даже если смазку вовремя не добавить, механизм сможет работать еще какое-то время только за счет образовавшегося тефлонового «покрытия».
• Из тефлона изготавливают сильфоны, сальниковые и другие виды уплотнений в трубопроводах и гидравлических системах, работающих под высоким давлением. Из него же делают и трубки или шланги для этих гидросистем. Такие системы можно найти во множестве различных машин от авиации до промышленного оборудования.
• Фторопластовые прокладки и шайбы в неподвижных соединениях – также распространенное решение, которое приобретает все большую популярность. Эти уплотнители не боятся воздействия кислот, масел и бензинов, не подвергаются коррозии или старению, не «прикипают» к уплотняемым поверхностям.
• В подвижных соединениях, кроме тефлоновых покрытий, также используют отдельные элементы из фторопласта – опоры, подвижные уплотнители поршневых колец, манжеты.
• Из фторопластовых волокон изготавливают теплостойкие прокладки, высокотемпературные фильтры и фильтры общего назначения, специальные промышленные ткани.
• Конструкционные элементы машин и оборудования из фторопласта – тоже не редкость. Например, из него делают ректификационные колонны, детали механизмов, взаимодействующие с агрессивными средами или высокими температурами.

Кроме фторопласта-4, в машиностроении используют фторопласт-3. Но он очень дорогой и задействуется лишь там, где нужны его особые свойства – высокая оптическая прозрачность и повышенная стойкость к химически агрессивным веществам. Из фторопласта-3 изготавливают смотровые стекла и глазки, уплотнители и мембраны, прозрачные элементы насосного и измерительного оборудования.

Электротехника, электроника, приборостроение

В этой сфере полезны диэлектрические свойства фторопласта и его способность сохранять эксплуатационные свойства как при очень высоких, так и при критически низких температурах. Способы применения:

• Тефлоновой пленкой изолируют провода и кабели. Из него изготавливают первичную обмотку высоковольтных проводов, изоляцию нагревательных кабелей (в системах электрических теплых полов и другом обогревательном оборудовании), а также проводов, устойчивых к высоким температурам и агрессивным средам (марки МС, МГТФ).
• Для изоляции разъемов используют фторопластовые трубки, обычные или термоусадочные.
• Фторопластовая изоляция применяется также в производстве конденсаторов, катушек, печатных плат, электрических машин, СВЧ-техники.
• Отдельное направление – создание антипригарных и антиадгезионных покрытий на рабочих поверхностях электроприборов и инструментов (утюги, парикмахерские щипцы, лезвия бритв, насадки паяльников и аппаратов для сварки пластмассы и пр.).

При этом следует учитывать не только преимущества, но и недостатки фторопласта. К примеру, провода в тефлоновой оболочке защищены от высоких температур – их нельзя случайно проплавить паяльником. Но холодная текучесть полимера делает проводку уязвимой к длительной механической нагрузке – оболочка быстро «протрется» и оголит провод, если на нем будет стоять ножка дивана или стола.

Химическая и нефтехимическая промышленность, энергетика

Здесь важнейшие свойства фторопласта – устойчивость к агрессивным средам даже при критически высоких температурах и давлениях. По сути, этот полимер можно использовать с любыми, даже самыми агрессивными химикатами (он «боится» только расплавов щелочных металлов и некоторых соединений фтора). Такая стойкость делает материал незаменимым в химической промышленности и смежных отраслях.

Из фторопласта изготавливают:

• Элементы трубопроводных систем – трубки, шланги.
• Детали трубопроводной арматуры (сальниковые и седельные уплотнения).
• Уплотнители трубопроводов, оборудования и емкостей (в частности, прокладки для фланцевых и резьбовых соединений).
• Покрытия (футеровку) металлических элементов и деталей, которые необходимо защитить от агрессивной среды или обеспечить скольжение (подшипники, поршневые цилиндры, корпуса и рабочие элементы запорной и регулирующей арматуры, колонных реакторов, экстракторов, емкостей).
• Наполнители для использования в высокотемпературных мембранных фильтрах.

Фармацевтическая отрасль и медицина

В этой сфере важнее всего химическая инертность тефлона. Он не взаимодействует с биологическими жидкостями и перерабатываемым фармацевтическим сырьем, не выделяет вредных веществ и не вызывает отторжения, даже если длительно находится в организме человека.

Способы и технологии применения фторопласта:

• Как и в случае с химической промышленностью, его используют как материал для создания конструкционных элементов, уплотнителей и защитных покрытий в производственном оборудовании, емкостях для хранения и транспортировки фармацевтического сырья и продукции.
• Широко применяются тефлоновые контейнеры для хранения крови и плазмы, а также элементы систем переливания крови и оборудования для диализа. Реже материал используют для упаковки лекарств.
• Из тефлона изготавливают протезы. Самые популярные области их применения – хирургия, кардиология, стоматология, офтальмология. В кардиологии это гибкие искусственные сосуды, сердечные клапаны и стимуляторы, в хирургии – элементы костей и суставов, которые ранее изготавливали из титана. Фторопласт имеет ряд преимуществ перед титановыми протезами. Производятся и хирургические шовные материалы из тефлона. В стоматологии полимер в виде мембран применяют в технологиях направленной костной регенерации, в пластической хирургии – для восстановления носовой перегородки.

Пищевая промышленность и кухонные принадлежности

Химическая инертность фторопласта нашла применение и в этой отрасли. Полимер не взаимодействует с пищевым сырьем и готовой продукцией, не меняет вкус и запах пищи, не выделяет в нее вредных соединений. Кроме того, здесь полезна термостойкость тефлона и его низкая адгезия. Компоненты пищевых продуктов не налипают и не пригорают к тефлоновым поверхностям.

Способы и технологии применения:

• Фторопластовые покрытия наносят на внутренние поверхности трубопроводов для перекачивания растительных масел, животных жиров, молочных продуктов, лецитина. Они защищают трубы от налипания пищи, облегчают мытье технологических линий. С этой же целью тефлоновую защиту наносят при изготовлении экструзионных форм (для мучных, макаронных, кондитерских изделий).
• Тефлоновый слой используется в качестве антипригарного покрытия в емкостях и оборудовании для термической обработки продуктов. Эта технология также широко используется на пекарнях (формы для выпечки), в общественном питании и быту (сковороды, кастрюли, противни, мешалки).
• Сальниковые уплотнения арматуры и насосного оборудования, уплотнители фланцевых соединений, крышек и люков выдерживают воздействие высоких температур и химически агрессивных компонентов пищи.

Строительство

В строительстве фторопласт используют в двух основных направлениях:

• Тонкая уплотнительная тефлоновая лента (ФУМ) – надежный и долговечный вариант для уплотнения резьбовых соединений в трубопроводных коммуникациях (водопровод, отопление). В других неподвижных соединениях применяются прокладки, вырезанные из тефлоновых листов. В этом направлении фторопласт показал себя более удобным и выгодным материалом, чем традиционные резиновые уплотнения или пакля. Он не «прикипает» к поверхностям даже при установке на трубопроводы с горячей водой или паром. Тефлоновое уплотнение также не начинает протекать со временем (в отличие от резины, которая постепенно стареет).
• Низкое трение фторопласта востребовано в инженерных сооружениях, которым нужно обеспечить определенную подвижность. Скользящие фторопластовые пластины используют в строительстве мостов, эстакад, галерей, пролетных путепроводов. В сейсмических зонах их применяют при возведении жилых домов и других зданий (такие «прокладки» устанавливают между колоннами и плитами перекрытия, а также на фундаментах).

Текстильное производство

Благодаря тефлону удалось создать высокотехнологичные ткани с особыми свойствами –водонепроницаемые, грязеотталкивающие и ветрозащитные. При этом они прочные, легкие и удобные, а главное – паропроницаемые, то есть дышащие.

Из таких материалов шьют спортивную и туристическую одежду, снаряжение (рюкзаки, палатки), спецодежду, обувь. Благодаря тому, что тефлоновые ткани отталкивают грязь и легко очищаются, из них изготавливают мебельную обивку, текстильные изделия для HoReCa и бытового использования (скатерти, фартуки, покрывала).

Пока существуют две популярные технологии производства такого текстиля:

• В первом случае тончайший слой тефлона наносится на готовую ткань. Это может быть любой материал – натуральный или синтетический, тканый или трикотажный. На наружной, «рабочей» поверхности ткани создается защитное тефлоновое покрытие.
• Вторая технология – Gore-tex – предполагает изготовление многослойного материала. На внутреннюю поверхность ткани ламинируют тефлоновую мембрану. Это тонкая пленка со множеством пор. Она не пропускает внутрь воду даже под высоким давлением, но легко пропускает наружу пар. Мембрану обязательно защищают изнутри еще одним тканевым слоем или обычной подкладкой.

Это лишь основные отрасли применения фторопласта. Он все быстрее завоевывает рынок, появляются новые технологии и способы использования. Материал, который еще недавно был известен только узкому кругу радиотехников и химиков-технологов, стал незаменимым в медицине и популярным в быту.

Если вы хотите использовать наш фторопласт в своем производстве, но не уверены, что он подойдет, напишите нам. Наши инженеры подробно расскажут о характеристиках материала и помогут решить, можно ли использовать его для ваших целей.