Le choix du grade de tige PTFE approprié est essentiel pour équilibrer performances et coût. Si le PTFE vierge suffit pour les applications générales, de nombreux environnements exigeants nécessitent une résistance mécanique accrue, une rigidité améliorée, une usure réduite ou une meilleure conductivité thermique.
Les fabricants obtiennent ces améliorations en mélangeant le PTFE avec des charges telles que des fibres de verre, du bronze, du carbone, du graphite, du disulfure de molybdène (MoS₂), etc.
Dans cet article, nous allons explorer les différentes qualités de tiges en PTFE, notamment leur composition, leurs propriétés et leurs applications courantes.
1. Tiges en PTFE vierge
Le PTFE vierge est la forme la plus pure du PTFE, sans additifs ni renforts. Il est fabriqué par polymérisation du tétrafluoroéthylène sans aucun additif.
Propriétés clés :
- Coefficient de frottement exceptionnellement faible (~0,05-0,10)
- Résistance diélectrique élevée
- Chimiquement inerte à presque toutes les substances
- Large plage de températures de service (-200 °C à +260 °C)
- Surface antiadhésive et hydrophobe
- Approuvé par la FDA pour le contact alimentaire
Applications :
- Joints et garnitures
- Isolants électriques
- Composants de qualité alimentaire
- Dispositifs médicaux
- Équipements de laboratoire
2. Tiges en PTFE retraité (recyclé)
Le PTFE retraité est fabriqué à partir de déchets de PTFE vierge qui ont été collectés, nettoyés, puis moulés ou extrudés à nouveau. Il présente généralement une couleur grisâtre ou blanc cassé, contrairement au blanc brillant du PTFE vierge.
Propriétés clés :
- Coût inférieur à celui du PTFE vierge
- Pureté et résistance mécanique réduites
- Résistance chimique légèrement inférieure
- Ne convient pas à un usage alimentaire ou médical.
Applications
- Composants non critiques
- Entretoises et bagues
- Isolation industrielle
- Prototypage
3. Tiges en PTFE chargé de verre
Le PTFE chargé de verre est renforcé par des fibres de verre (généralement 5 % à 25 %) afin d’améliorer sa résistance mécanique et sa stabilité dimensionnelle.
Propriétés clés
- Meilleure résistance à l’usure et à la compression
- Stabilité dimensionnelle améliorée sous charge
- Fluage réduit par rapport au PTFE vierge
- Dureté légèrement supérieure
Applications
- Sièges de soupapes
- Segments de piston
- Roulements
- Composants structurels dans des environnements chimiques
4. Tiges en PTFE chargé de carbone
Cette qualité comprend de la poudre de carbone ou du graphite (généralement entre 10 % et 35 %) comme charge, ce qui améliore la conductivité, la dureté et la résistance à l’usure.
Propriétés clés :
- Résistance à l’usure améliorée
- Bonne conductivité thermique
- Résistance à la déformation améliorée
- Friction réduite dans les environnements secs
Applications
- Roulements et bagues dans les environnements secs
- Éléments coulissants dans les pompes et les compresseurs
- Applications antistatiques
5. Tiges en PTFE chargé de bronze
Le PTFE chargé de bronze contient du bronze finement pulvérisé (généralement 40 % ou plus), ce qui augmente considérablement sa résistance et sa résistance à l’usure.
Propriétés clés :
- Capacité de charge élevée
- Stabilité dimensionnelle améliorée
- Bonne conductivité thermique
- Résistance chimique réduite par rapport au PTFE vierge
Applications :
- Roulements à forte charge
- Bagues d’usure et éléments de guidage
- Composants hydrauliques
6. Tiges en PTFE chargé de disulfure de molybdène (MoS₂)
Cette qualité spéciale de PTFE contient du disulfure de molybdène, qui offre des propriétés exceptionnelles en termes de résistance à la charge et de lubrification.
Propriétés clés
- Résistance accrue à l’usure et à l’abrasion
- Excellente lubrification à sec
- Capacité de charge élevée
- Friction réduite sous charge.
Applications
- Composants coulissants haute performance
- Roulements pour applications lourdes
- Bandes d’usure
7. PTFE avec charges polymères (par exemple, PEEK, PI)
Le mélange du PTFE avec des polymères haute performance tels que le PEEK ou le polyimide permet d’obtenir un matériau composite qui conserve le faible coefficient de frottement du PTFE tout en gagnant en résistance et en résistance à la température.
Propriétés clés :
- Résistance mécanique supérieure
- Excellente stabilité thermique
- Résistance chimique améliorée
- Haute précision dimensionnelle
Applications
- Bagues pour l’aérospatiale
- Équipements de traitement des semi-conducteurs
- Systèmes d’étanchéité haute température
Choisir la qualité adaptée à votre application
Le choix du grade de tige en PTFE optimal implique de trouver un équilibre entre les exigences de performance, l’environnement d’utilisation et les contraintes budgétaires. Voici les principaux facteurs à prendre en compte :
Charge et usure
- Pour les applications à faible charge et à glissement (par exemple, les bagues à faible frottement), le PTFE vierge ou chargé en carbone est souvent suffisant.
- Pour les charges lourdes ou l’abrasion élevée, les grades chargés en bronze, en MoS₂ ou en graphite offrent une durée de vie supérieure.
Stabilité dimensionnelle et résistance au fluage
- Les applications exigeant des tolérances serrées sous des charges statiques bénéficient du PTFE chargé de verre ou de carbone.
- Si le fluage sous des charges compressives est un problème (par exemple, bagues d’étanchéité), évitez le PTFE vierge.
Gestion thermique
- Le PTFE chargé de bronze offre une conductivité thermique améliorée (environ 0,5 à 1,5 W/m·K contre 0,25 W/m·K pour le PTFE vierge), ce qui permet la dissipation de la chaleur des surfaces chaudes.
- Pour les contacts glissants à haute température (par exemple, les roulements à près de 200 °C), les grades chargés de graphite ou de MoS₂ maintiennent un faible frottement.
Exposition aux produits chimiques
- Dans les environnements hautement corrosifs ou très purs (pharmaceutique, semi-conducteurs), le PTFE vierge ou chargé de carbone garantit une inertie chimique maximale.
- Les grades chargés de bronze ou de métal risquent de se corroder ou de se lixivier s’ils sont exposés à des acides forts, des bases ou de l’eau ultra-pure.
Propriétés électriques
- Pour les isolants, le PTFE vierge ou chargé de verre offre une rigidité diélectrique pouvant atteindre 60 à 80 kV/mm.
- Lorsqu’une certaine conductivité ou dissipation statique est nécessaire, par exemple pour les porte-électrodes, le PTFE chargé de carbone ou de graphite est préférable.
Considérations relatives au coût
- Le PTFE vierge est généralement le plus rentable.
- Les grades chargés sont plus coûteux : les grades chargés de verre et de carbone se situent dans la gamme moyenne, tandis que les composites de bronze ou spéciaux sont plus chers.
Tableau comparatif des différentes qualités de joncs en PTFE
| Note | Type de remplissage | Couleur | Principaux points forts | Limites | Applications typiques |
|---|---|---|---|---|---|
| PTFE vierge | Aucun | Blanc | Excellente résistance chimique, isolation électrique, faible frottement | Résistance mécanique réduite, écoulement à froid | Transformation alimentaire, médical, isolation électrique |
| PTFE retraité | PTFE recyclé | Gris/blanc cassé | Économique, adapté aux utilisations non critiques | Pureté réduite, non alimentaire/non médical, moins puissant | Prototypes, entretoises, bagues industrielles |
| PTFE chargé de verre | 5-25% Fibre de verre | Blanc cassé/Gris | Résistance à la compression accrue, stabilité dimensionnelle | Flexibilité réduite, peut user les surfaces d’accouplement | Roulements, segments de piston, sièges de soupape |
| PTFE chargé de carbone | 10 à 35 % de carbone/graphite | Noir | Bonne conductivité thermique, résistance à l’usure, antistatique | Résistance chimique légèrement inférieure | Roulements à fonctionnement à sec, pièces antistatiques |
| PTFE chargé de bronze | ~40% de poudre de bronze | Brunâtre | Capacité de charge élevée, conductivité thermique | Résistance chimique réduite, plus lourd | Systèmes hydrauliques, roulements pour charges élevées |
| PTFE chargé de MoS₂ | Disulfure de molybdène | Gris foncé | Excellente lubrification à sec, capacité de charge élevée | Non adapté aux produits chimiques corrosifs | Roulements robustes, bandes d’usure |
| PTFE chargé de polymère | PEEK, PI, etc. | Variable (généralement sombre) | Haute résistance, résistance à la chaleur, dimensions stables | Coût plus élevé | Aérospatiale, équipement pour semi-conducteurs, joints haute température |