Glossar
PFA - Perfluoralkoxy (Teflon® PFA, Hostaflon® PFA, Chemfluor®)
Perfluoralkoxy andere Bezeichnungen: Poly[tetrafluorethylen-perfluor(alkoxyvinylether)] Kurzzeichen: PFA CAS-Nr.: 26655-00-5 |
Wichtige Handelsnamen und Markeneigner DYNEON® PFA – Dyneon / 3M HOSTAFLON® PFA - Dyneon / 3M HYFLON® PFA - Solvay Plastics NEOFLON® PFA - Daikin Industries, Ltd. SYMALIT® PFA - Daikin Industries, Ltd. TEFLON® PFA - DuPont |
Geschichtliches PFA wurde im Jahre 1972 von DuPont unter der Bezeichnung Teflon®PFA erfolgreich am Markt platziert. Nach dem Auslaufen der Patente wird PFA weltweit auch von anderen Herstellern produziert. |
Allgemeine Beschreibung PFA ist ein perfluorierter, teilkristalliner, thermoplastischer Kunststoff. Er vereint die hervorragenden chemischen Eigenschaften von Teflon® (PTFE) mit den mechanisch-technischen Eigenschaften von Poly-Fluorethylenpropylen (FEP). |
Verarbeitung PFA ist zersetzungsfrei schmelzbar, so dass der Kunststoff durch thermische Formgebungsverfahren, wie Spritzgießen, Pressen und Extrudieren, bei Arbeitstemperaturen zwischen +320 °C und +420 °C zu Halbzeugen und Serienprodukten verarbeitet werden kann. Halbzeuge werden vorwiegend durch spanabhebende Verfahren, wie durch Fräsen, Drehen oder Hobeln weiterverarbeitet. Kleben ist nach Primerbehandlung möglich. |
Verwendung PFA ist, wie alle perfluorierten Kunststoffe, sehr chemikalienresistent und temperaturbeständig. Es findet daher im Chemieanlagen- und im Laborbau verbreitet Anwendung, sowohl als Beschichtungswerkstoff für thermisch dauerbelastete, korrosionsgefährdete Konstruktionen als auch für Labor-Kleinmaterialien, wie Schläuche, Fittings und Dichtungen. Seiner antiadhäsiven Eigenschaften halber wird PFA auch für substanzkontaktierende Bauteile und Gefäße in chemischen Spurenanalysegeräten verbaut. Da PFA die strengen FDA-Richtlinien erfüllt, kann es ebenso im Apparatebau für die Lebensmittel- und Pharmaindustrie eingesetzt werden. PFA ersetzt vor allem bei Großserienprodukten gewichts- und kostenmindernd metallische oder keramische Werkstoffe. Da PFA UV-strahlungsbeständig ist, kann es ohne weiteres für Außenkonstruktionen eingesetzt werden. Die herausragenden elektrischen Eigenschaften des Kunststoffs PFA haben auch Einsatzgebiete in der Starkstromtechnik und Elektronik erschlossen, etwa für Hochleistungs-Kabel- und Drahtisolierungen. |
Chemische Eigenschaften PFA ist ein Co-Polymer der zwei monomeren Komponenten Tetrafluorethylen (CF2═CF2) und Perfluoralkoxyethylen (CF2═CF-O-R). Ihre Anteile m : n im Makromolekül (siehe Formelbild oben) sind von den Polymerisationsbedingungen abhängig. Zudem ist die Länge der über die Sauerstoffbrücke (Etherbrücke) gebundene Fluorcarbon-Seitenkette der allgemeinen Zusammensetzung R = CXF2X + 1 variabel. Hieraus ergeben sich für PFA eine Vielzahl von Produktvarianten. Da in der Praxis das Verhältnis m : n üblicherweise auf einen Wert von etwa 1 : 50 eingestellt wird und x = 3 beträgt, unterscheiden sich die Produkte unterschiedlicher Hersteller meist nur marginal. Die herstellereigenen Qualitätskennzeichnungen erfolgen durch den jeweiligen Markennamen in Verbindung mit der Kurzbezeichnung PFA. PFA ist weichmacherfrei und physiologisch unbedenklich. Es kann mit allen herkömmlichen Methoden sterilisiert werden. Der schwere, thermoplastische Kunststoff ist nicht selbstbrennend, zersetzt sich jedoch bei höheren Temperaturen, wie im Brandfall, unter Freisetzung giftiger und ätzender Brandgase, die Kohlenmonoxid, Fluorwasserstoff sowie niedermolekulare Fluorkohlenwasserstoffe enthalten. PFA ist gegenüber nahezu allen Chemikalien stabil, ebenso ist der Kunststoff äußerst witterungsbeständig und strahlungsresistent. Aufgrund dieser hohen chemischen Stabilität verrottet der Kunststoff nicht. Daher sind PFA-Rest- und Abfallstoffe auf Abfalldeponien zwar nicht unmittelbar problematisch, sie sollten aber nach Möglichkeit in Recyclings einbezogen werden, weil das Langzeitverhalten von PFA wie auch das aller anderen fluorierten Kunststoffe unter den in Deponiekörpern herrschenden Bedingungen noch weitgehend unbekannt ist. Probleme bereitet jedoch die thermische Aufbereitung (Verbrennung) von PFA-Rest- und Abfallstoffen sowie von PFA-beschichteten Metallen. Wegen der von dem Kunststoff bei hohen Temperaturen freigesetzten gasförmigen Giftstoffe sind dafür speziell ausgerüstete Anlagen nötig. |
Handelsformen PFA wird als Granulat für die Weiterverarbeitung zu Halbzeugen, wie Folien, Platten, Profilen, Stäben, Schläuchen und Rohren, sowie für die Massenproduktion von Fertig-Kleinteilen angeboten. |
Technische Daten | |
allgemeine Eigenschaften | |
Dichte | 2,10-2,17 g/cm3 (DIN 53479) |
Farbe | weiß-opak, einfärbbar |
Wasseraufnahme | |
in Atmosphäre +23 °C/50% rel. Feuchte | nicht meßbar |
in Wasser +23 °C/Wassersättigung | <0,05 % |
LOI-Index | >95 % O2 |
Brandklasse UL 94 | V-0 (DIN IEC 60695-11-10) |
thermische Eigenschaften | |
Wärmeleitfähigkeit | 0,22 W/K · m |
Schmelztemperatur | +300 bis +310 °C (ISO 11357-1/3) |
thermische Verarbeitungstemperatur | +320 bis +420 °C |
Zersetzungstemperatur | > +375 °C |
linearer Wärmeausdehnungskoeffizient | 1,3 · 10-4 / K (ISO 11359) |
maximale Einsatztemperatur | |
kurzzeitig | +280 °C |
dauerhaft | +260 °C |
minimale Einsatztemperatur | -200 °C |
elektrische Eigenschaften | |
Dielektrizitätskonstante (50 Hz) | 2,1 (IEC 60250) |
Dielektrizitätskonstante (1 MHz) | 2,1 (IEC 60250) |
Dielektrischer Verlustfaktor (50 Hz) | 0,9·10-4 (IEC 60250) |
Dielektrischer Verlustfaktor (1 MHz) | 1,1·10-4 (IEC 60250) |
Durchschlagfestigkeit | 20 kV / mm (IEC 60243-1) |
spezifischer Durchgangswiderstand | 1018 Ω / m(IEC 60093) |
spezifischer Oberflächenwiderstand | 1017 Ω / cm2 (IEC 60093) |
mechanische Eigenschaften | |
Shore-Härte (D) | 60 - 65 (DIN 53505) |
Kugeldruckhärte | 25 - 30 MPa(ISO 2029-1) |
Reißdehnung | 300 % (ISO 527) |
Zugfestigkeit | 25 MPa (ISO 527) |
Streckspannung | 31 MPa (ISO 527) |
Kerbschlagfestigkeit | 690 J / m2 |
chemische Beständigkeit | |
Benzin und andere aliphatische Kohlenwasserstoffe | beständig |
Benzol, Xylol und andere aromatische Kohlenwasserstoffe | beständig |
Phenole | beständig |
halogenierte Lösungsmittel | beständig |
Ester, Ketone | beständig |
Natron- und Kalilauge | beständig |
Ammoniaklösung und aliphatische Amine | beständig |
Anillin, Pyridin und andere aromatische Amine | beständig |
Mineralsäuren | beständig |
organische Säuren | beständig |
Wasserstoffperoxid | beständig |
Heißwasser | beständig |
UV-Strahlung | beständig |
freie Alkalimetalle | unbeständig / Zersetzung |
Weiterführende Literatur (1) M. D. Lechner, K. Gehrke, E. H. Nordmeier, Makromolekulare Chemie, Birkhäuser Verlag [2010], ISBN 978-3-7643-8890-4 (2) J. Buddrus, Grundlagen der Organischen Chemie, Verlag Walter de Gruyter, Berlin [2011], ISBN 978-3-1102-4894-4 (3) M. Biron, Thermoplastics and Thermoplastic Composites (2nd Ed.), William Andrew Publ. [2012], ISBN 978-1-4557-7898-0 (4) W. Woishins, S. Ebnesajjad (Ed.), Chemical Resistance of Speciality Thermoplastics (PDL Handbook Series), William Andrew Publ. [2012], ISBN 978-1-4557-3110-7 |