요약하자면, 10% 카본 충전 테프론 볼은 향상된 기계적 강도와 내구성을 위해 설계된 고성능 재료입니다. 이 재료는 2.25g/cm³의 밀도, 63(쇼어 D)의 경도, 15MPa의 인장 강도 및 100MPa의 높은 압축 강도를 가집니다. 이 복합 재료는 테프론의 뛰어난 열 안정성을 유지하여 -200°C에서 260°C(-328°F에서 500°F)까지 연속적으로 작동합니다.
테프론(PTFE)에 카본을 첨가하는 핵심 목적은 경도, 압축 강도 및 내마모성을 크게 높이는 것입니다. 이를 통해 충전되지 않은 PTFE가 너무 부드럽거나 하중 하에서 변형될 수 있는 까다로운 기계적 응용 분야에 이상적인 재료가 만들어집니다.
PTFE에서 카본 충전재의 역할
카본과 같은 충전재를 추가하면 기본 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 폴리머의 특성이 근본적으로 변경됩니다. 이 관계를 이해하는 것이 올바른 재료를 선택하는 데 중요합니다.
기준: 미가공 버진 PTFE
버진 PTFE는 극도의 화학적 불활성과 매우 낮은 마찰 계수로 유명합니다. 또한 탁월한 전기 절연체이기도 합니다.
그러나 다른 엔지니어링 플라스틱에 비해 기계적 및 내마모성이 낮은 비교적 부드러운 재료입니다. 지속적인 하중 하에서 "크리프" 또는 변형되기 쉽습니다.
강화: 10% 카본 추가
카본은 PTFE 매트릭스 내에서 보강재 역할을 합니다. 이는 미가공 버전보다 여러 가지 중요한 이점을 가진 복합 재료를 만듭니다.
주요 이점은 기계적 특성이 크게 향상되어 하중 지지 또는 고마모 시나리오에 대해 재료가 훨씬 더 견고해진다는 것입니다.
주요 특성 분석
각 기술 사양은 특정 실제 성능 특성을 나타냅니다.
기계적 강도 및 경도
압축 강도 100MPa 및 경도 63 쇼어 D를 통해 카본 충전 PTFE는 버진 PTFE(약 55 쇼어 D)보다 훨씬 더 강하고 단단합니다.
이는 압력 하에서 작동하는 밸브 시트, 베어링 및 씰과 같은 응용 분야에 적합합니다. 재료가 변형될 가능성이 훨씬 적습니다.
마찰 특성
동적 마찰 계수는 0.12-0.14입니다. 여전히 매우 낮지만 유리 충전 PTFE와 같은 다른 PTFE 변형보다 약간 높습니다.
여기서 주요 이점은 내마모성입니다. 카본 충전재는 재료를 자가 윤활하게 만들어 미가공 PTFE보다 마모와 마찰을 훨씬 더 잘 견딜 수 있게 합니다.
열 성능
두드러진 특징은 -200°C에서 260°C(-328°F에서 500°F)에 이르는 광범위한 작동 온도 범위입니다.
카본 충전재는 또한 열전도율을 향상시켜 미가공 PTFE보다 접촉 지점에서 발생하는 열을 더 효과적으로 분산시키는 데 도움이 됩니다. 이는 고속 또는 고부하 응용 분야에서 성능을 더욱 향상시킵니다.
내화학성
PTFE 매트릭스는 복합 재료가 거의 모든 산업용 산, 용매 및 부식성 물질에 대한 뛰어난 내성을 유지하도록 보장합니다.
이러한 기계적 강도와 화학적 불활성의 조합은 이 재료를 공격적인 산업 환경에서 매우 가치 있게 만듭니다.
상충 관계 이해
모든 응용 분야에 완벽한 재료는 없습니다. 카본 충전 PTFE를 선택하는 것은 특정 절충안을 받아들이는 것을 포함합니다.
경도 대 유연성
카본을 추가하면 경도와 강성이 증가하며, 이는 주요 목표입니다.
그러나 이는 일부 유연성을 희생해야 합니다. 파단 신율은 180%로, 파손되기 전에 상당히 늘어날 수 있음을 나타내지만 다른 PTFE 제형보다 유연성은 떨어집니다.
전기적 특성
버진 PTFE는 사용 가능한 최고의 전기 절연체 중 하나입니다. 그러나 카본은 전기 전도성이 있습니다.
카본 충전재를 추가하면 PTFE의 절연 특성이 저하됩니다. 결과 복합 재료는 정전기 방산성이 더 높아져 정전기 축적 방지에 이점이 될 수 있지만 고전압 절연 응용 분야에는 적합하지 않습니다.
방사선 및 UV 저항성
미가공 제품과 마찬가지로 카본 충전 PTFE는 전자기 복사에 대한 저항성이 낮습니다.
그러나 UV 광에 의한 분해에 대한 PTFE의 우수한 저항성을 유지하므로 실외 노출에 적합합니다.
응용 분야에 맞는 올바른 선택
올바른 재료 구성을 선택하는 것은 구성 요소의 성공과 수명에 매우 중요합니다.
- 전기 절연이 주요 초점인 경우: 높은 유전 강도로 인해 버진(미가공) PTFE가 더 나은 선택입니다.
- 기계적 강도 및 내마모성이 주요 초점인 경우: 10% 카본 충전 PTFE는 베어링, 씰 및 압축 하중 하의 구성 요소에 탁월한 옵션입니다.
- 절대적으로 가장 낮은 마찰이 주요 초점인 경우: 유리 충전 PTFE는 종종 훨씬 더 낮은 마찰 계수를 나타내므로 더 나은 대안일 수 있습니다.
궁극적으로 응용 분야의 특정 기계적, 열적 및 전기적 요구 사항에 가장 가깝게 일치하는 특성을 가진 재료를 선택해야 합니다.
요약표:
| 속성 | 값 |
|---|---|
| 밀도 | 2.25 g/cm³ |
| 경도 (쇼어 D) | 63 |
| 인장 강도 | 15 MPa |
| 압축 강도 | 100 MPa |
| 마찰 계수 | 0.12 - 0.14 |
| 작동 온도 | -200°C ~ 260°C (-328°F ~ 500°F) |
| 파단 신율 | 180% |
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