Seleccionar el grado adecuado de varilla de PTFE es fundamental para equilibrar el rendimiento y el coste. Aunque el PTFE virgen es suficiente para aplicaciones de uso general, muchos entornos exigentes requieren una mayor resistencia mecánica, una mayor rigidez, un menor desgaste o una mejor conductividad térmica.
Los fabricantes consiguen estas mejoras combinando el PTFE con rellenos, como fibras de vidrio, bronce, carbono, grafito, disulfuro de molibdeno (MoS₂) y otros.
En este artículo, exploraremos los diferentes grados de varillas de PTFE, incluyendo sus composiciones, propiedades y aplicaciones comunes.
1. Varillas de PTFE virgen
El PTFE virgen es la forma más pura de PTFE, sin rellenos ni refuerzos añadidos. Se fabrica mediante la polimerización de tetrafluoroetileno sin aditivos.
Propiedades clave:
- Coeficiente de fricción excepcionalmente bajo (~0,05-0,10)
- Alta rigidez dieléctrica
- Químicamente inerte a casi todas las sustancias
- Amplio rango de temperaturas de servicio (-200 °C a +260 °C)
- Superficie antiadherente e hidrófoba
- Aprobado por la FDA para el contacto con alimentos
Aplicaciones:
- Sellos y juntas
- Aislantes eléctricos
- Componentes de grado alimentario
- Dispositivos médicos
- Equipos de laboratorio
2. Varillas de PTFE reprocesado (reciclado)
El PTFE reprocesado se fabrica a partir de PTFE virgen de desecho que se recoge, se limpia y se vuelve a moldear o extruir. Suele tener un color grisáceo o blanquecino en comparación con el blanco brillante del PTFE virgen.
Propiedades clave:
- Menor coste que el PTFE virgen
- Pureza y resistencia mecánica reducidas
- Resistencia química ligeramente inferior
- No apto para uso alimentario o médico
Aplicaciones:
- Componentes no críticos
- Espacadores y bujes
- Aislamiento industrial
- Prototipos
3. Barras de PTFE rellenas de vidrio
El PTFE relleno de vidrio está reforzado con fibras de vidrio (normalmente entre un 5 % y un 25 %) para mejorar la resistencia mecánica y la estabilidad dimensional.
Propiedades clave:
- Mayor resistencia al desgaste y a la compresión
- Mayor estabilidad dimensional bajo carga
- Menor fluencia en comparación con el PTFE virgen
- Dureza ligeramente superior
Aplicaciones:
- Asientos de válvulas
- Anillos de pistón
- Rodamientos
- Componentes estructurales en entornos químicos
4. Varillas de PTFE rellenas de carbono
Este grado incluye polvo de carbono o grafito (normalmente entre un 10 % y un 35 %) como relleno, lo que mejora la conductividad, la dureza y el rendimiento frente al desgaste.
Propiedades clave:
- Mayor resistencia al desgaste
- Buena conductividad térmica
- Mayor resistencia a la deformación
- Menor fricción en entornos secos
Aplicaciones:
- Cojinetes y bujes en entornos de funcionamiento en seco
- Elementos deslizantes en bombas y compresores
- Aplicaciones antiestáticas
5. Varillas de PTFE rellenas de bronce
El PTFE relleno de bronce incorpora bronce finamente pulverizado (normalmente un 40 % o más), lo que aumenta significativamente la resistencia y la resistencia al desgaste.
Propiedades clave:
- Alta capacidad de carga
- Estabilidad dimensional mejorada
- Buena conductividad térmica
- Resistencia química reducida en comparación con el PTFE virgen
Aplicaciones:
- Rodamientos de alta carga
- Anillos de desgaste y elementos de guía
- Componentes hidráulicos
6. Varillas de PTFE con disulfuro de molibdeno (MoS₂)
Este grado especial de PTFE incluye disulfuro de molibdeno, que ofrece unas propiedades excepcionales de resistencia a la carga y lubricación.
Propiedades clave:
- Mayor resistencia al desgaste y a la abrasión
- Excelente lubricación en seco
- Alta capacidad de carga
- Menor fricción bajo carga
Aplicaciones:
- Componentes deslizantes de alto rendimiento
- Rodamientos de alta resistencia
- Tiras de desgaste
7. PTFE con rellenos poliméricos (por ejemplo, PEEK, PI)
La mezcla de PTFE con polímeros de alto rendimiento como el PEEK o la poliimida puede dar lugar a un material compuesto que conserva la baja fricción del PTFE, pero gana en resistencia y resistencia a la temperatura.
Propiedades clave:
- Resistencia mecánica superior
- Excelente estabilidad térmica
- Resistencia química mejorada
- Alta precisión dimensional
Aplicaciones:
- Bujes para la industria aeroespacial
- Equipos de procesamiento de semiconductores
- Sistemas de sellado para altas temperaturas
Selección del grado adecuado para su aplicación
La elección del grado óptimo de varilla de PTFE implica equilibrar los requisitos de rendimiento, el entorno operativo y las restricciones de coste. A continuación se indican los factores clave que hay que tener en cuenta:
Carga y desgaste
- Para aplicaciones de baja carga y deslizamiento (por ejemplo, casquillos de baja fricción), suele ser suficiente el PTFE virgen o relleno de carbono.
- Para cargas pesadas o alta abrasión, los grados rellenos de bronce, MoS₂ o grafito proporcionan una vida útil superior.
Estabilidad dimensional y resistencia a la fluencia
- Las aplicaciones que exigen tolerancias estrictas bajo cargas estáticas se benefician del PTFE relleno de vidrio o de carbono.
- Si la fluencia bajo cargas compresivas es un problema (por ejemplo, anillos de sellado), evite el PTFE virgen.
Gestión térmica
- El PTFE con relleno de bronce ofrece una conductividad térmica mejorada (alrededor de 0,5-1,5 W/m·K frente a 0,25 W/m·K para el PTFE virgen), lo que permite la disipación del calor de las superficies calientes.
- Para contactos deslizantes a altas temperaturas (por ejemplo, cojinetes cerca de 200 °C), los grados con relleno de grafito o MoS₂ mantienen una baja fricción.
Exposición a productos químicos
- En entornos altamente corrosivos o de gran pureza (farmacéutico, semiconductores), el PTFE virgen o con relleno de carbono garantiza la máxima inercia química.
- Los grados con relleno de bronce o metal corren el riesgo de corrosión o lixiviación si se exponen a ácidos fuertes, bases o agua ultrapura.
Propiedades eléctricas
- Para aislantes, el PTFE virgen o con relleno de vidrio proporciona rigidez dieléctrica de hasta 60-80 kV/mm.
- Cuando se necesita cierta conductividad o disipación estática, por ejemplo, en soportes de electrodos, es preferible el PTFE con carbono o grafito.
Consideraciones de coste
- El PTFE virgen suele ser el más rentable.
- Los grados rellenos tienen un coste adicional: los rellenos de vidrio y carbono son de gama media, mientras que los compuestos de bronce o especiales tienen precios más elevados.
Tabla comparativa de los diferentes grados de varillas de PTFE
| Grado | Tipo de relleno | Color | Puntos fuertes | Limitaciones | Aplicaciones típicas |
|---|---|---|---|---|---|
| PTFE virgen | Ninguno | Blanco | Excelente resistencia química, aislamiento eléctrico, baja fricción | Menor resistencia mecánica, flujo en frío | Procesamiento de alimentos, medicina, aislamiento eléctrico |
| PTFE reprocesado | PTFE reciclado | Gris/Blanco roto | Económico, adecuado para usos no críticos | Pureza reducida, no apto para uso alimentario ni médico, menor potencia | Prototipos, espaciadores, casquillos industriales |
| PTFE relleno de vidrio | 5-25 % Fibra de vidrio | Blanco roto/Grisáceo | Mayor resistencia a la compresión, estabilidad dimensional | Flexibilidad reducida, puede provocar abrasión en las superficies de contacto | Rodamientos, anillos de pistón, asientos de válvulas |
| PTFE relleno de carbono | 10-35 % de carbono/grafito | Negro | Buena conductividad térmica, resistencia al desgaste, antiestático | Resistencia química ligeramente inferior | Rodamientos de funcionamiento en seco, piezas antiestáticas |
| PTFE relleno de bronce | ~40 % polvo de bronce | Marronáceo | Alta capacidad de carga, conductividad térmica | Reducida resistencia química, más pesado | Sistemas hidráulicos, rodamientos para cargas elevadas |
| PTFE relleno de MoS₂ | Disulfuro de molibdeno | Gris oscuro | Excelente lubricación en seco, capacidad de soportar cargas | No es ideal para productos químicos corrosivos | Rodamientos de alta resistencia, bandas de desgaste |
| PTFE relleno de polímeros | PEEK, PI, etc. | Varies (usually dark) | Alta resistencia, resistencia al calor, dimensiones estables | Mayor costo | Aeroespacial, equipos semiconductores, sellos para altas temperaturas |