Волокна из фторопласта-4 и ткани на их основе

Волокно из фторопласта-4 (ПТФЭ, политетрафторэтилен) — одно из самых химически стойких синтетических волокон. Из него делают комплексные нити и мононити, штапельное (резаное) волокно, ткани, иглопробивной войлок (фетр), швейные нити и шнуры. Изделия из волокна Ф-4 работают от криогенных температур до +260 °C, не смачиваются водой, не горят на воздухе и выдерживают концентрированные кислоты, щёлочи и растворители. В торговле ткани из таких волокон нередко называют фторлоновыми: «фторлоны» — старое техническое название фторопластов.

Заявки на волокно, нити и ткани из фторопласта-4 принимаем на 5052082@mail.ru.

Почему волокно из фторопласта-4 трудно получить

Обычные химические волокна формуют из раствора или из расплава. С фторопластом-4 не работает ни то, ни другое:

• он не растворяется ни в одном промышленном растворителе;
• кристаллы плавятся при 327 °C, но расплав почти не течёт: его вязкость при 380 °C порядка 10¹⁰ Па·с и выше, поэтому продавить его через фильеру, как полиэфир или полипропилен, нельзя.

Поэтому для Ф-4 разработаны особые способы получения волокна. От способа зависят форма и толщина волокон, их прочность, цвет и цена.

Способы получения волокна ПТФЭ

Матричное (эмульсионное) формование

Водную дисперсию фторопласта смешивают с раствором полимера-носителя (вискозы или эфира целлюлозы) и выдавливают через фильеру в осадительную ванну. Носитель держит частицы ПТФЭ в форме нити, пока её сушат и нагревают выше температуры плавления: частицы спекаются в сплошное волокно, после чего нить вытягивают. Носитель при спекании обугливается, поэтому такое волокно тёмно-коричневое; для светлых изделий его отбеливают. Способ даёт длинные комплексные нити, пригодные для ткачества и шитья.

Резка плёнки (плёночные волокна)

Плёнку из Ф-4 режут на узкие ленты, вытягивают и расщепляют. Получаются плоские волокна неправильного сечения с разлохмаченными краями. Ширину лент трудно выдержать одинаковой, поэтому плёночные волокна обычно режут на штапель и делают из него иглопробивной войлок для пылеулавливающих фильтров.

Пастовая экструзия с растяжением

Тонкодисперсный порошок Ф-4 смешивают со смазкой, продавливают через фильеру, удаляют смазку и быстро растягивают при температуре ниже плавления, затем спекают. Получаются прочные мононити и ленты с микропористой структурой «узлы — волокна». При растяжении прочность полимерного каркаса возрастает многократно, поэтому это самые прочные волокна из Ф-4. Та же структура в объёмных изделиях описана в статье «Пористые изделия из фторопласта-4».

Твердофазное формование

Фторопласт-4 при определённых условиях деформирования проявляет сверхпластичность: заготовку можно вытянуть в волокно без растворения и без плавления. Способ проще и безопаснее матричного: нет носителя, осадительных ванн и его обугливания.

Электроформование

Тончайшие волокна диаметром в десятые доли микрометра получают в электрическом поле. Для Ф-4 этот путь сложен: формуют дисперсию вместе с полимером-носителем и затем спекают. Такие волокна идут в фильтры тонкой очистки — подробнее в статье «Нановолокнистые фильтры».

Какой способ выбрать

• Для швейных нитей, тканей и шнуров — комплексные нити матричного или твердофазного формования: они ровные и длинные.
• Для иглопробивного войлока фильтров горячих газов и агрессивных сред — штапельное волокно: плёночное или твердофазное.
• Для самых нагруженных нитей и лент — растянутые мононити после пастовой экструзии.

Оптимального способа «на всё» нет: под заданную среду, температуру и нагрузку подбираем вид волокна и конструкцию нити или полотна.

Свойства волокна из фторопласта-4

Волокно сохраняет свойства самого полимера. Нормы для полимера — по ГОСТ 10007-80 «Фторопласт-4. Технические условия».

Показатель	Значение
Плотность	2,1–2,2 г/см³
Температура плавления кристаллов	327 °C
Рабочая температура	от −269 до +260 °C
Температура разложения	выше 415 °C
Кислородный индекс	95 % (не горит на воздухе)
Водопоглощение за 24 ч	практически нулевое
Химическая стойкость	концентрированные кислоты, щёлочи, окислители, органические растворители
Не стоек	расплавы щелочных металлов, элементарный фтор, трёхфтористый хлор при повышенной температуре

Прочность и удлинение волокна зависят от способа получения и степени вытяжки и различаются в разы. Поэтому их задают в заявке и подтверждают паспортом партии.

Ограничения, которые нужно учесть

• Ползучесть. Под постоянной нагрузкой Ф-4 медленно течёт даже при комнатной температуре. Натяжение нитей и прижим уплотнений рассчитывают с запасом.
• Усадка при нагреве. Для работы при высоких температурах берут термофиксированные нити и ткани, а усадку при рабочей температуре проверяют по паспорту партии.
• Выделения при перегреве. По ГОСТ 10007-80 выше 260 °C могут выделяться фтористый водород и перфторизобутилен — работы с нагревом ведут под вытяжкой.
• Ионизирующее излучение. Радиационная стойкость фторопласта-4 низкая (по справочным данным ГОСТ 10007-80 — 2 Мрад).

Ткани, войлок и нити из волокна Ф-4

Ткани из фторопласта

Ткут из комплексных нитей полотняным, саржевым и другими переплетениями. Задают поверхностную плотность (г/м²), ширину, толщину, воздухопроницаемость. Ткани применяют для фильтрации агрессивных жидкостей и газов, как прокладочный и антиадгезионный материал, для чехлов и мешков.

Иглопробивной войлок (фетр)

Штапельное волокно Ф-4 прочёсывают в холст и иглопробивают, обычно на армирующей тканой сетке. Из фетра шьют рукава фильтров для горячих газов и кислых паров, а также фильтровальные мешки для агрессивных жидкостей.

Швейные нити и шнуры

Фильтры и чехлы из фторопластовых полотен шьют нитью из того же материала, иначе шов разрушится раньше полотна. Подробно о линейной плотности швейных нитей — в статье «Нить PTFE».

Где применяют волокна и ткани из фторопласта-4

• рукавные и карманные фильтры для горячих и химически агрессивных газов;
• фильтровальные мешки и салфетки для кислот, щелочей, растворителей, гальванических растворов, в том числе анодные чехлы (см. «Чехлы анодные PTFE»);
• уплотнения, сальниковые набивки и прокладки для агрессивных сред;
• антифрикционные слои подшипников скольжения.

Формы поставки и что указать в заявке

• вид: комплексная нить, мононить, штапельное волокно, ткань, иглопробивной войлок, шнур;
• линейная плотность нити (текс или денье), число элементарных нитей, длина штапеля;
• для полотен — поверхностная плотность, ширина, толщина, нужна ли армирующая сетка;
• цвет (натуральный белый или коричневый), нужна ли активация поверхности под пропитку и склеивание;
• среда, температура, нагрузка — подберём вид волокна и конструкцию полотна;
• количество.

Вопросы и ответы

Почему одни ткани из фторопласта белые, а другие коричневые?

Коричневый цвет даёт обугленный носитель, оставшийся в волокне после матричного формования. Отбелённые матричные, плёночные и растянутые волокна — белые. На химическую стойкость цвет почти не влияет; там, где недопустимы следы углерода в изделии, выбирают белое волокно.

Какую температуру выдерживает ткань из фторопласта-4?

Длительно — до +260 °C, кратковременный перегрев выше этой температуры сокращает срок службы и требует вентиляции. Нижний предел по ГОСТ 10007-80 — минус 269 °C.

Можно ли клеить ткань из фторопласта?

Чистая поверхность Ф-4 почти не клеится. Под клей и пропитку волокно или ткань активируют химически или коронным разрядом — это указывают в заявке.

Заказать волокна и ткани из фторопласта-4

Поставляем волокно, нити, ткани, иглопробивной войлок и шнуры из фторопласта-4 по техническому заданию. Пришлите описание задачи или чертёж изделия на 5052082@mail.ru — подберём материал и сообщим сроки.