¿Qué es el PTFE? La guía definitiva

El PTFE es un material versátil fluoropolímero Se utiliza en diversas industrias gracias a su alto rendimiento. Es una combinación de átomos de flúor y carbono.

Algunos otros nombres de este material:

1. Teflón
2. Politetrafluoroetileno

Elementos clave del politetrafluoroetileno

El politetrafluoroetileno está compuesto por elementos principales únicos. A continuación, se presentan algunos detalles:

Estructura molecular o química del PTFE.

Estructura molecular del teflón [CF₂-CF₂]n puede compararse con el del PE o el polietileno. La principal diferencia entre ambos radica en que todos los átomos de hidrógeno se sustituyen por flúor.

Vínculo

Las moléculas de teflón constan de enlaces CF y CC. Estas energías de enlace son de 4,6-5,0 y 3,3 eV, respectivamente. Otros elementos del teflón incluyen agua, ácido fluorhídrico, cloroformo y espato flúor.

Más recursos:

• PTFE – Fuente: Wikipedia
• Politetrafluoroetileno – Fuente: Science Direct

Historia del PTFE

En 1938, Roy J. Plunkett descubrió por casualidad el teflón. Esto ocurrió cuando intentaba fabricar nuevos gases refrigerantes. Plunkett midió la botella para asegurarse de la cantidad de gas que consumía.

Sin embargo, su interés se centró en el origen del peso. Así que partió la botella en dos.

Vio una sustancia blanca, cerosa, en la botella, que además era bastante resbaladiza. Tras realizar más análisis, supo que se trataba de perfluoroetileno polimerizado.

En 1941, Kinetic Chemicals patentó el material como un nuevo tipo de plástico fluorado. Posteriormente, en 1945, se registró como marca registrada de teflón.

Como Marc Gregoire, ingeniero francés, ya utilizaba este material en sus equipos de pesca, decidió probarlo en los utensilios de cocina de su esposa (Colette Gregoire). Esto ocurrió en el año 1954. Marc desarrolló entonces los primeros utensilios de cocina antiadherentes recubiertos de PTFE bajo la marca Tefal.

Fue hasta 1961, en Estados Unidos, que Marion A. Trozzolo creó los primeros utensilios de cocina antiadherentes. Desde entonces, las sartenes antiadherentes se han vuelto muy famosas en todo el mundo. Ahora se encuentran en millones de hogares con diferentes marcas.

Ventajas del politetrafluoroetileno

Hay muchas razones por las que debería considerar el teflón para sus aplicaciones:

 

• Alta resistencia química
• Buenas propiedades dieléctricas.
• Un amplio rango de temperaturas de -400°F a 400°F.
• Es antiadherente.
• Tiene un coeficiente de fricción bajo.
• Buen aislante eléctrico o características de aislamiento.
• Cumple con la normativa de grado alimenticio.
• Altamente resistente al desgaste.
• Es capaz de resistir la intemperie.
• No tiene problemas de envejecimiento ni fragilización.
• Buenas características de protección contra la corrosión.
• Altas características de resistencia al fuego.
• Buenas características de estabilidad térmica.

Limitaciones del PTFE

El politetrafluoroetileno convencional presenta algunas limitaciones en su uso. Conocerlas le ayudará a comprender cómo utilizar el material.

Algunos de ellos incluyen:

• Dado que el PTFE es naturalmente antiadherente, es bastante difícil de unir.
• Es corrosivo y muy propenso a emitir humos tóxicos.
• Sensibilidad a la abrasión y al deslizamiento.
• Tiene baja resistencia a la radiación.

Propiedades del material de PTFE

Actualmente, el teflón es uno de los pocos materiales de ingeniería con propiedades mecánicas, físicas y químicas superiores.

Por lo tanto, incluso al elegir el material de PTFE, es importante tener en cuenta lo siguiente:

Propiedades mecánicas

• Módulo de tracción de 50 MPa
• 300% – 550% Alargamiento de rotura
• Coeficiente de fricción 0,300
• 0 dureza máxima Rockwell R
• Resistencia a la flexión de 2 MPa

Propiedades físicas

• Es un material naturalmente suave.
• Se pueden añadir rellenos para garantizar que aumente su dureza.
• El teflón sin relleno no absorbe agua. Sin embargo, con relleno, puede absorber una pequeña cantidad de humedad. 0,100% porcentaje de absorción de agua.
• El teflón tiene una densidad de entre 2,1 y 2,3 g/cm.³
• Velocidad de fusión de 1 a 10 GPa por segundo.
• 18 dinas/g de energía superficial

Propiedades químicas

• Buenas características químicamente inertes.
• Tiene buenas características de resistencia a la temperatura.
• Buenas capacidades de resistencia al calor.

Propiedades térmicas

• El teflón tiene una estabilidad térmica elevada por debajo de los 440 °C y no presenta degradación aparente.
• Temperatura de fusión de 317 – 337 °C
• Su punto de fusión se sitúa a 327°C.

Propiedades eléctricas

• Ideal para fines de aislamiento eléctrico.
• Rigidez dieléctrica -19,7 kV/mm
• Su constante dieléctrica es 2,0

Más recursos:

• Propiedades del PTFE – Fuente: HANSA
• Rango de temperatura de PTFE – Fuente: HANSA

Proceso de fabricación de PTFE

 

El proceso de fabricación del teflón es muy sencillo si se cuenta con la información adecuada. A continuación, se presenta una guía paso a paso:

Paso 1 – Adquirir materias primas

Para comenzar o iniciar la fabricación de PTFE, necesitará fluorita, agua, cloroformo y ácido fluorhídrico.

Paso 2 – Calentar la materia prima

Se combinan todas las materias primas y se calientan a temperaturas más altas (pirolisis). El resultado final, mayormente gaseoso, se transforma posteriormente en líquido. Esto ocurre a muy alta presión y a bajas temperaturas.

Paso 3 – Llene la cámara de reacción

Llene las cámaras de reacción con agua limpia y los iniciadores. Añada también el líquido obtenido al calentar la materia prima. Inmediatamente después de que el teflón líquido entre en contacto con el iniciador, comienza la polimerización y se forman granos sólidos. Estos granos permanecen en la superficie del agua.

Paso 4 – Drenaje de agua

Una vez alcanzado el peso ideal del teflón, el proceso de polimerización se detendrá automáticamente. Al detenerse, comenzará el drenaje de agua de la cámara de reacción.

Paso 5 – Secado y pulverización del teflón

El resto de los granos de teflón se secan y luego se pulverizan utilizando un molino.

Paso 7 – Se forma el PTFE

Para lograr un secado perfecto, se puede usar un horno. Se requiere un calentamiento superior a 360 °C para garantizar que el teflón adquiera formas únicas. Usar un horno es la mejor manera de lograr un secado perfecto. Durante este tiempo, se convierte en un gel y se obtiene el teflón.

Más recursos:

• Fabricación de PTFE – Fuente: HANSA
• ¿Cómo se fabrica el teflón? – Fuente: HPM

Mecanizado y fabricación de PTFE

Hay muchas maneras de transformar los materiales de PTFE en productos útiles. Lo mejor es que mecanizar el PTFE es muy sencillo.

Por ejemplo, algunas formas de mecanizado y fabricación incluyen:

Corte de PTFE – punzonado, troquelado, taladrado, etc.

Uniendo PTFE – soldar material PTFE, utilizar fijaciones, doblar, etc.

Proceso de formación – El moldeo por compresión de PTFE es una forma popular de fabricar muchas piezas.

Recuerde que el moldeo por inyección de PTFE es prácticamente imposible. Esto se debe a que difícilmente fluirá por encima del punto de fusión. Por lo tanto, requiere una técnica de procesamiento especial.

Además de esto, el mecanizado CNC de PTFE es una técnica de procesamiento popular. Se pueden fabricar numerosas piezas de PTFE personalizadas. Entre los procesos clave del mecanizado CNC se encuentran:

• Fresado CNC de PTFE
• Torneado CNC de PTFE
• Perforación CNC de PTFE

Nuevamente, incluso mientras mecaniza PFTE, debe prestar atención a las siguientes variables clave:

• Lograr tolerancias ajustadas puede resultar complicado debido a la fluencia por tensión. Otra variable que puede dificultar este logro es el alto coeficiente de expansión.
• La naturaleza blanda aumenta la posibilidad de vibraciones en la herramienta.
• La presión extrema puede provocar la deformación de la pieza de PTFE.
• El alto calor generado durante el proceso de mecanizado dificulta la fabricación de secciones desequilibradas.

Generalmente, una herramienta de carburo cementado es adecuada para el mecanizado de PTFE.

Más recursos:

• Moldeo por compresión de PTFE – Fuente: PTi
• Mecanizado de teflón – Fuente: WayKen

PTFE mejorado o reforzado

El teflón reforzado es importante porque ayuda a formar películas de barrera. Estas películas de barrera dificultan la adhesión de los materiales a los tejidos recubiertos. Ofrece propiedades de durabilidad muy estables y, además, es asequible.

Razones por las que se añaden rellenos al PTFE

• Los rellenos ayudan a mejorar las propiedades de temperatura del PTFE.
• Sus propiedades químicas dependerán del tipo de relleno que se utilice.
• La porosidad del PTFE (propiedades eléctricas) se mejora con estos aditivos.
• Mejora la resistencia a la fluencia.

Diferentes grados/tipos de relleno de PTFE

Para reforzar el teflón, el uso de fibra de vidrio es muy conocido. Además de la fibra de vidrio utilizada para reforzar el PTFE, existen diferentes grados de teflón, destacando el PTFE virgen.

Impacto de los diferentes rellenos en el material PTFE

PTFE virgen

Este tipo de grado no tiene rellenos. Es decir, es teflón sin rellenos. Algunas de sus propiedades únicas incluyen:

• Altamente seguro e higiénico.
• Su resistencia química es buena.
• Viene con las mejores propiedades eléctricas.
• Buenas características de flexión.
• Tiene una estabilidad térmica excepcional.

Algunas de sus aplicaciones únicas son juntas, contacto y medicina, alimentos, fuelles, usos en consumo humano, etc.

PTFE relleno de fibra de vidrio

Al añadir vidrio al PTFE, este se vuelve más duradero y resistente. Además, reduce su flexibilidad y su tendencia a la fluencia. Algunas de sus propiedades únicas incluyen:

• Tiene una resistencia a la compresión muy alta.
• Buena resistencia química.
• Mayor resistencia al desgaste bajo carga.
• Este tipo de PTFE es altamente abrasivo que el PTFE virgen.

Algunas aplicaciones de este grado incluyen almohadillas de apoyo para puentes, almohadillas de soporte de tuberías, piezas de válvulas de bola, etc.

PTFE relleno de carbono

Al añadir carbono al PTFE, se mejora su resistencia a la compresión. Esto le confiere una alta resistencia al desgaste y reduce la deformación.

• Tiene una resistencia a la compresión muy alta.
• Tiene altos niveles de resistencia química.

Algunas de sus aplicaciones son los anillos de pistón y los anillos de compresor de aire.

PTFE relleno de grafito

Al añadirse al PTFE, el grafito ofrece ventajas muy similares a las del carbono. Sin embargo, el teflón relleno de grafito no ofrece la misma resistencia al desgaste.

• Mayor resistencia a la fricción.
• Mejor conductividad eléctrica.

Se pueden utilizar como ejes, cojinetes, etc.

PTFE relleno de bronce

La adición de bronce al teflón aporta estos beneficios:

• Mayor resistencia al desgaste
• Se genera una mejor conductividad térmica.
• Se vuelve más resistente a la presión.
• Es capaz de resistir más el deslizamiento.
• Buena conductividad térmica.

Algunas aplicaciones comunes de este tipo de PTFE incluyen bujes, cojinetes, anillos de pistón, etc.

Teflón relleno de acero inoxidable

Cuando se agrega acero inoxidable al PTFE, mejora sus características de las siguientes maneras:

• Alta resistencia al desgaste
• Tiene mejor resistencia química en comparación con los tipos rellenos de bronce.

Se utilizan en la fabricación de piezas o componentes utilizados en entornos de vapor.

Relleno de calcio Teflón

Es recomendable añadir fluoruro de calcio al teflón cuando su aplicación requiera contacto con sustancias químicas como álcalis fuertes y ácido fluorhídrico. Se utiliza principalmente en aplicaciones electrónicas, eléctricas y automotrices, entre otras.

Ministerio de Estado₂ Teflón relleno

Este relleno se utiliza para mejorar las propiedades antifricción del teflón, ya que posee un efecto lubricante. También se utiliza con bronce y vidrio. Otros rellenos que se pueden añadir al PTFE incluyen poliimida, mica, alúmina, etc.

Existen formas de material de PTFE

Puede obtener material de PTFE en muchas formas y configuraciones según sus requisitos y especificaciones únicos.

Láminas de PTFE

 

Estas láminas vienen en diferentes tamaños. Según sus necesidades, puede elegir entre 8 mm y 50 mm de grosor. Tienen un aspecto plano y son delgadas. Sin embargo, su ancho también se puede ajustar según sus necesidades.

Varillas de PTFE

Estas varillas son redondas y largas. Vienen en diferentes tamaños, por lo que deberá comprarlas según sus necesidades. Las encontrará con un diámetro de entre 4 mm y 120 mm de grosor. Además, las longitudes pueden variar.

Polvo de PTFE

El polvo de teflón se presenta principalmente en diferentes colores, siendo el blanco el predominante. Se vende en paquetes únicos con diferentes cantidades.

Dispersiones de PTFE

Las dispersiones de teflón están diseñadas para liberar recubrimientos e impregnar medios. Suelen presentarse en forma líquida.

Tejido de PTFE/Empaquetadura de PTFE

 

Las telas de PTFE están diseñadas principalmente para venir en diferentes niveles de espesor, con o sin respaldo autoadhesivo, superficies quebradizas o lisas, diferentes colores, etc.

Están trenzados a partir de filamentos de PTFE formando selladores fuertes y duraderos.

Comparación del PTFE con otros materiales

Material PFA frente a PTFE

Propiedades	PFA	PTFE
Nombres sintéticos	Perfluoroalcoxi	Politetrafluoroetileno
Nombres de marca	Teflón PFA	Teflón
Punto de fusión	575 – 590 °F / 300 – 310 °C	327°C
Resistencia a la tracción	4060 – 4500 psi	1500 – 3000 psi
Resistencia a la intemperie	Excelente	Excelente
Aplicaciones	Ya no se utiliza en la industria de utensilios de cocina para recubrimientos. Algunas aplicaciones incluyen intercambiadores de calor, tubos de PFA médicos, revestimientos de bidones, etc.	Muy famoso en la industria de utensilios de cocina debido a su uso en el recubrimiento de ollas o sartenes, etc. Otras aplicaciones incluyen sellos, piezas de bombas, etc.
Estructura	Dos átomos de carbono unidos como uno a través de átomos de oxígeno, con todos los átomos de carbono completamente fluorados.	Sólo átomos de flúor y carbono.

 

Material ETFE frente a PTFE

Propiedades	ETFE	PTFE
Nombres sintéticos	Etilentetrafluoroetileno	Politetrafluoroetileno
Estructura	Hecho de flúor, carbono e hidrógeno.	Hecho de átomos de flúor y carbono.
Aplicaciones	Se utiliza más en la construcción de estructuras de marco.	Se utiliza para aplicaciones de cable y 5G.
Punto de fusión	225 – 270 °C	327°C
Resistencia a la tracción	5500 – 7000 psi	1500 – 3000 psi

 

Material FEP frente a PTFE

Propiedades	FEP	PTFE
Nombre sintético	Copolímero de etileno propileno fluorado	Politetrafluoroetileno
Punto de fusión	Bastante alto	Bastante bajo (unos 40° más bajo)
Factores de disipación	Más de 6 veces superior en comparación con el PTFE	Bastante bajo
Flexibilidad	Bastante flexible	Bastante baja flexibilidad
Aplicaciones	Algunas aplicaciones de recubrimiento que tienen que ver con la exposición a detergentes, etc.	Ideal en la producción o fabricación de tuberías, recipientes, etc.

 

Grados de material de PTFE

Además del PTFE de relleno, el material está disponible en diferentes grados según las necesidades específicas del usuario. Puede elegir entre:

Material de PTFE de grado alimenticio

El PTFE cumple con los requisitos de grado alimentario de la FDA o está aprobado. Por lo tanto, se puede utilizar para recubrir utensilios de cocina, procesar alimentos y más. Su bajo coeficiente de fricción lo hace ideal para otras aplicaciones, como bujes, rodamientos, etc.

Material de PTFE de grado mecánico

Es cierto que este material no posee propiedades que superen al PTFE virgen. Sin embargo, presenta un coeficiente de fricción bastante bajo. Esto lo hace ideal para componentes de alto rendimiento, piezas mecánicas, etc.

Material de recubrimiento de PTFE

Los materiales de recubrimiento de teflón resisten fácilmente productos químicos agresivos y altas temperaturas. Sus recubrimientos industriales ofrecen temperaturas de funcionamiento muy altas (260 °C) y un coeficiente de fricción muy bajo.

Material compuesto de PTFE

Algunas de sus propiedades que debes tener en cuenta son las siguientes:

• Resistente químicamente.
• Autolubricante.
• Absorbe la humedad.
• Estabilidad térmica.
• Alta resistencia mecánica.
• Resiste la contaminación.
• Aislamiento eléctrico

Material de junta de PTFE expandido

El material de PTFE expandido tiene propiedades únicas que lo convierten en la opción perfecta para muchos requisitos de aplicaciones.

Algunas características únicas incluyen:

• El material de junta de ePTFE es muy suave y flexible en comparación con las juntas de lámina de PTFE. Por lo tanto, se adapta fácilmente a superficies rugosas e irregulares.
• Este material es fácil de comprimir, lo que reduce fácilmente la fluencia y el flujo en frío.
• También se puede encontrar PTFE expandido en rollos como sellador de juntas.
• Buena resistencia química.
• Es capaz de trabajar a temperaturas de +260°C.
• No es corrosivo, no humectante y no tiene olor.

Uso de material de politetrafluoroetileno

Aislamiento de PTFE

Se utiliza aquí para fabricar cables aislantes, alambres, etc. Esto se debe a sus propiedades de poder soportar los niveles más altos de temperatura, buena rigidez dieléctrica y también resistir productos químicos.

Junta de PTFE

Estas juntas proporcionan un buen aislamiento térmico y son resistentes a productos químicos corrosivos o nocivos. Se emplean en equipos que manipulan productos químicos y petroquímicos.

Tuberías y accesorios de PTFE

Son ideales para la fabricación de anillos de compresor, bujes y otros productos. Esto se debe a su inercia química, estabilidad, alta rigidez dieléctrica y un rango de temperatura ideal de hasta +260 °C.

Cojinetes de PTFE

Los rodamientos vienen en diferentes tipos, como rodamientos deslizantes, rodamientos de manguito, rodamientos de bolas, cojinetes de apoyo, rodamientos lineales, rodamientos axiales, etc. Estos rodamientos se utilizan principalmente en aplicaciones con cargas elevadas y velocidades limitadas. Su ventaja es que no requieren mantenimiento.

Sellos de PTFE

Se trata principalmente de selladores. Algunas aplicaciones que requieren el uso de estos sellos son compresores, sellos mecánicos, equipos petrolíferos, sistemas de frenos, motores de aeronaves, etc. Existen sellos de eje, anillos de sellado, sellos de aceite, cintas de sellado, etc.

Utensilios de cocina de PTFE

Los utensilios de cocina antiadherentes, como cacerolas, sartenes y otros, suelen estar recubiertos con PTFE. Esto evita que los alimentos se peguen. Además, facilita enormemente la preparación de alimentos. Está aprobado por la FDA y es seguro.

Lubricante de PTFE

Es un lubricante de película único que se utiliza, como la grasa o el aceite, para reducir la fricción entre dos superficies. También se utiliza para recubrir artículos como utensilios de cocina y para lubricar cerraduras, bisagras, guías deslizantes, etc. También se conoce como lubricante de PTFE.

Válvulas de PTFE

Debido a las buenas propiedades del PTFE, su uso en la fabricación de válvulas industriales es reconocido. Es resistente a productos químicos corrosivos y químicamente inerte. Encontrará en el mercado válvulas de retención químicas, válvulas de bola, asientos de válvula, válvulas de control, válvulas de diafragma, válvulas de mariposa revestidas de PTFE, etc.

Piezas de máquina de PTFE

Estas piezas se utilizan principalmente para fines industriales. Generalmente, incluyen diferentes componentes para satisfacer necesidades específicas del sector manufacturero. Algunas de estas piezas incluyen válvulas, asientos de válvulas, balancines, cuerpos de válvulas, bujes, etc.

Anillo guía de PTFE

Este componente está diseñado para evitar el contacto metal con metal entre los cilindros y el pistón durante el deslizamiento. Son muy fáciles de ensamblar y resistentes al desgaste.

Junta tórica de PTFE

El PTFE, al utilizarse en juntas tóricas, presenta características excepcionales, como su resistencia a todo tipo de productos químicos y fluidos hasta +260 °C. Estos componentes se emplean principalmente en las industrias farmacéutica, química y de ingeniería médica.

Otros productos relacionados incluyen arandelas de PTFE,

Bujes de PTFE

Estos bujes se utilizan en diversas aplicaciones como cojinetes de ejes, asientos de válvulas, carcasas de bombas, juntas, etc. Son perfectos para aplicaciones en la industria química y otras industrias donde se necesitan las mejores características de resistencia a la corrosión.

Material de PCB de PTFE

Los materiales de PCB fabricados con recubrimientos o materiales de PTFE son muy comunes en el ámbito de los laminados de PCB. Esto se debe a su capacidad para ofrecer propiedades dieléctricas constantes. También se conoce como placa de circuito impreso de PTFE.

Material para techos de PTFE

También conocido como membrana recubierta de PTFE, este material es una membrana tejida de fibra de vidrio con un alto nivel de durabilidad, resistente a la intemperie y muy sustentable para techos.

Material de cinta de PTFE

Esta cinta es única y versátil. Se utiliza para sellar gas, agua y aire, asegurando que no se produzcan fugas a través de sus conexiones roscadas. Es especialmente necesaria en líneas con alta presión. Existen algunos tipos de cintas de PTFE diseñados para satisfacer necesidades específicas.

Diferentes industrias que utilizan material PTFE

Diversas industrias a nivel mundial utilizan materiales de PTFE en sus diferentes formas para lograr los mejores resultados en sus diversas áreas de producción. Algunas industrias donde las aplicaciones de PTFE prosperan incluyen:

• Industria informática: se utiliza para fabricar ratones para juegos.
• Industria aeroespacial: ideal para engranajes, bujes, sellos, etc.
• Industria industrial: se encuentra en prendas de exterior, juntas y lubricantes.
• Industria de utensilios de cocina: se utiliza para recubrir ollas y sartenes antiadherentes.
• Industria de la confección: Se utiliza para fabricar prendas de vestir.
• Industria médica: Para fabricar equipos o dispositivos de recolección de orina, membranas de filtración para suministrar medicamentos, tuberías, tes, espaciadores, etc.
• Industria de seguridad: se utiliza para equipos de extinción de incendios.
• Industria de artículos de consumo – Cuerdas de guitarra.
• Industria de la construcción – aisladores, instalaciones eléctricas, soportes de carga, etc.
• Industria química – válvulas, tuberías, mangueras, juntas tóricas, etc.

Preguntas frecuentes rápidas

1. ¿El PTFE es teflón?

Sí. Son lo mismo. Teflón es la marca del PTFE.

2. ¿El PTFE está aprobado por la FDA?

Sí. El politetrafluoroetileno virgen está aprobado por la Autoridad de Alimentos y Medicamentos (FDA).

3. ¿El PTFE es plástico o caucho?

No es ni plástico ni goma.

4. ¿Cómo se comparan el PTFE y el PVC?

Aunque ambos materiales tienen las mejores características de desgaste y durabilidad, el PTFE tiene una vida útil más larga y puede mantener mejor su color y rendimiento.

Conclusión

La característica del material PTFE de ser antiadherente y fácilmente mecanizable lo convierte en uno de los materiales famosos utilizados en diversas aplicaciones.

En cuanto a sus limitaciones, añadir rellenos puede solucionar la mayoría de ellas. Esto significa que su uso ofrece numerosas ventajas.

Para todos sus materiales de PTFE, Contáctanos ahora.