Uszczelki PTFE – zalety, wady i zjawisko płynięcia na zimno

Dlaczego PTFE w ogóle trafia do uszczelek

PTFE (politetrafluoroetylen, potocznie teflon) to tworzywo, które w praktyce nie reaguje z niemal żadnym medium spotykanym w zakładzie. Kwasy mineralne, ługi, rozpuszczalniki, utleniacze, paliwa – większość z nich nie robi na nim wrażenia. Wyjątków jest niewiele i są dość egzotyczne: stopione metale alkaliczne, elementarny fluor i niektóre związki fluoru w podwyższonej temperaturze.

Do tego dochodzą bardzo szeroki zakres temperatur pracy, brak pęcznienia, nieprzywieranie do kołnierzy i fizjologiczna obojętność, dzięki której PTFE często wybiera się w przemyśle spożywczym i farmaceutycznym. Dlatego wszędzie tam, gdzie guma czy płyta z włóknami i spoiwem elastomerowym nie wytrzymują chemii, uszczelka z PTFE jest pierwszym kandydatem.

Trzy odmiany: czysty, modyfikowany i ekspandowany

Pod hasłem „uszczelka teflonowa” kryją się w rzeczywistości trzy różne materiały, które zachowują się w kołnierzu zupełnie inaczej:

• PTFE czysty (spiekany) – biała, sztywna płyta lub folia. Najwyższa czystość i odporność chemiczna, ale też największa skłonność do płynięcia pod naciskiem.
• PTFE modyfikowany (napełniany) – PTFE z dodatkiem wypełniaczy mineralnych, np. krzemionki, siarczanu baru albo mikrosfer szklanych. Wypełniacz ogranicza płynięcie, a jego rodzaj dobiera się do medium – krzemionka lepiej znosi kwasy, siarczan baru środowisko zasadowe.
• PTFE ekspandowany (ePTFE) – PTFE rozciągnięty do struktury mikroporowatej. Jest miękki i bardzo ściśliwy, dobrze wypełnia nierówności i pracuje przy niższym nacisku śrub, w postaci płyt lub taśm.

Porównanie odmian PTFE

Tabela pokazuje tendencje, a nie wartości katalogowe. Konkretne parametry podaje zawsze karta techniczna danej płyty – warto ją sprawdzić przed zamówieniem.

Płynięcie na zimno – największa wada PTFE

Płynięcie na zimno (pełzanie, ang. cold flow) to powolne odkształcanie się materiału pod stałym obciążeniem, nawet w temperaturze pokojowej. PTFE jest na nie wyjątkowo podatny: uszczelka ściśnięta między kołnierzami z czasem rozpływa się na boki i robi się cieńsza. Skutek jest prosty – spada naprężenie w śrubach, a razem z nim nacisk na uszczelkę. Połączenie, które po montażu było szczelne, po kilku dniach lub tygodniach zaczyna przeciekać.

Zjawisko nasila się wraz z temperaturą i grubością uszczelki oraz wtedy, gdy materiał nie ma się o co oprzeć, czyli przy płaskich kołnierzach bez przylgi ograniczającej. Na pracę PTFE niekorzystnie wpływają też cykle grzania i chłodzenia, bo materiał ma dużą rozszerzalność cieplną w porównaniu ze stalą.

Jak ograniczyć pełzanie przy montażu

Płynięcia nie da się wyeliminować całkowicie, ale można je skutecznie ograniczyć:

• Wybierz właściwą odmianę. Do typowych kołnierzy rurociągów zamiast czystego PTFE lepiej sprawdzają się płyty modyfikowane albo ePTFE.
• Nie przesadzaj z grubością. Im grubsza uszczelka, tym więcej materiału może „uciec”. Grubość dobiera się do stanu kołnierzy, nie „na zapas” – więcej piszemy w poradniku Jaką grubość uszczelki z płyty wybrać?.
• Dokręcaj równomiernie, na krzyż, w kilku przejściach, zgodnie z zaleceniami producenta płyty co do nacisku.
• Dociągnij śruby po pewnym czasie, jeśli producent i procedury zakładu na to pozwalają – zwykle przed uruchomieniem lub po pierwszym nagrzaniu, ale wyłącznie na instalacji bez ciśnienia.
• Ogranicz możliwość rozpływania – kołnierze z przylgą typu wpust-pióro albo uszczelka w rowku znacznie lepiej trzymają PTFE niż gładkie przylgi.
• Rozważ podkładki sprężyste pod nakrętki, które częściowo kompensują spadek naprężenia w śrubach.

Temperatura i ciśnienie

Producenci podają dla PTFE zakres pracy ciągłej sięgający od temperatur kriogenicznych do około +260°C. W uszczelce kołnierzowej ta górna granica jest jednak tylko teoretyczna, bo wraz z temperaturą szybko rośnie pełzanie. Dopuszczalne połączenie temperatury i ciśnienia dla konkretnej płyty określa jej karta techniczna, często w formie wykresu pT – i to ona powinna decydować o doborze, nie ogólne dane o tworzywie.

Do pary i wysokich temperatur zwykle lepszym wyborem są płyty grafitowe albo płyty z włóknami i wkładką metalową. Do mediów agresywnych w umiarkowanej temperaturze – właśnie PTFE.

Gdzie PTFE się sprawdza, a gdzie nie

Uszczelki z PTFE dobrze pracują w instalacjach chemicznych i galwanizerniach, przy kwasach i ługach, w przemyśle spożywczym i farmaceutycznym, na kołnierzach emaliowanych, szklanych i z tworzyw (zwłaszcza ePTFE) oraz jako podkładki izolujące i ślizgowe. Słabiej radzą sobie przy dużych i częstych zmianach temperatury, przy niskim nacisku śrub (dotyczy PTFE czystego i modyfikowanego) oraz tam, gdzie uszczelka ma być sprężysta – PTFE nie wraca do pierwotnej grubości jak guma.

Jeżeli medium nie jest agresywne, a potrzebna jest elastyczność, warto rozważyć gumę techniczną – porównanie znajdziesz w poradniku EPDM, NBR, FKM czy silikon.

Uszczelki PTFE wycięte na wymiar

W PLASTCAR wycinamy uszczelki z PTFE i innych materiałów nożem oscylacyjnym CNC – od jednej sztuki do wielotysięcznych serii, według rysunku, pliku DXF lub starej uszczelki. Wymiary kołnierza i parametry pracy możesz wpisać w konfiguratorze uszczelek albo przesłać w zapytaniu. Podaj medium, temperaturę i ciśnienie, a pomożemy wybrać między PTFE czystym, modyfikowanym i ekspandowanym oraz przygotujemy wycenę.