Efectos de las variables de sinterización en la microestructura de piezas de PTFE prensadas isostáticamente

Effects of Sintering Variables on the Microstructure of Isostatically Pressed PTFE Parts

El politetrafluoretileno (PTFE) se utiliza en una amplia gama de aplicaciones críticas por su extraordinaria resistencia química y térmica, su baja energía superficial y sus propiedades tribológicas especiales. Debido a su elevada viscosidad de fusión, el PTFE no puede procesarse con los métodos tradicionales de extrusión e inyección. La principal técnica de procesamiento es el prensado en frío seguido de la sinterización por encima de su temperatura de fusión. El tiempo de sinterización se define en función de las dimensiones de la pieza fabricada y puede durar desde unas horas hasta varios días en el caso de piezas de gran tamaño. Los estudios sobre la influencia del tiempo y la temperatura de sinterización en la microestructura cristalina del PTFE son escasos en la literatura científica, siendo éste el principal objetivo de este estudio. Las placas de PTFE fueron prensadas isostáticamente y sinterizadas a temperaturas de 360 ○C y 390 ○C durante periodos de tiempo comprendidos entre 10 e 10.000 min. 

Se realizaron Calorimetría Diferencial de Barrido (DSC), mediciones de pérdida de masa y densidad y Microscopía Electrónica de Barrido (SEM). Los resultados de la pérdida de masa indicaron que la degradación aumenta con el tiempo y la temperatura de sinterización. El análisis de las entalpías de fusión y las mediciones de densidad indican indirectamente la reducción del peso molecular y el aumento del grado de cristalinidad con el incremento de la temperatura y el tiempo de sinterización. El análisis SEM permitió observar directamente la microestructura cristalina, indicando una tendencia al aumento de la anchura de las láminas cristalinas con el tiempo y la temperatura de sinterización. Estos datos permiten idear formas de ajustar la microestructura del PTFE durante el procesado, lo que resulta útil para la fabricación de piezas de PTFE con un rendimiento optimizado.

INTRODUCCIÓN

El politetrafluoroetileno (PTFE), conocido por la marca comercial Teflon®, fue desarrollado por DuPont a finales de la Segunda Guerra Mundial como parte del Proyecto Manhattan. Se utiliza en una variedad de aplicaciones, desde revestimientos antiadherentes hasta aislamiento eléctrico y piezas técnicas en la industria automotriz.

El PTFE se destaca por su excepcional estabilidad química y térmica debido a los fuertes enlaces carbono-flúor en su estructura molecular. Estos enlaces tienen una alta energía y confieren al PTFE una mayor estabilidad en comparación con otros enlaces como carbono-hidrógeno o carbono-carbono. Sin embargo, a pesar de estos enlaces fuertes, la cadena polimérica del PTFE es simétrica y no ramificada, lo que resulta en una molécula apolar con interacciones intermoleculares débiles basadas en fuerzas de dispersión.