Influência de variáveis de sinterização na microestrutura de peças de PTFE moldadas por prensagem isostática

Abstract

O politetrafluoretileno (PTFE) é utilizado em extensa gama de aplicações críticas devido à sua excelente resistência química e térmica, baixa energia superficial e propriedades tribológicas. Devido à sua elevada viscosidade no estado fundido, o PTFE não pode ser transformado pelos métodos tradicionais de extrusão e injeção, sendo o principal método de transformação deste polímero a prensagem sob temperatura ambiente, seguida de sinterização a temperaturas acima do ponto de fusão. O tempo de sinterização é definido de acordo com as dimensões da peça fabricada, podendo variar de poucas horas até vários dias para peças de grande volume. Avaliações sobre a influência dos extremos de tempo e temperatura de sinterização, atualmente adotados na indústria, sobre a microestrutura cristalina do PTFE, são escassas na literatura científica, sendo o principal objetivo deste estudo. Placas em PTFE foram sinterizadas variando-se a temperatura entre 360 ○C e 390 ○C e o tempo entre 10 e 10.000 min. Calorimetria exploratória diferencial (DSC), medidas de perda de massa e de densidade e microscopia eletrônica de varredura (MEV) foram utilizadas. Os resultados das medidas de perda de massa indicaram que a degradação do PTFE aumenta com o tempo e temperatura de sinterização. Análises das entalpias de fusão e medidas de densidade apontam indiretamente a redução na massa molar e aumento no grau de cristalinidade com o aumento do tempo e temperatura de sinterização. As análises em MEV possibilitaram a observação direta da microestrutura cristalina, indicando uma tendência de aumento da largura das lamelas com o tempo e temperatura de sinterização. Os resultados obtidos podem auxiliar no controle da microestrutura do PTFE durante o processamento, o que é bastante útil para a fabricação de peças em PTFE com desempenho otimizado.Polytetrafluorethylene (PTFE) is used in a wide range of critical applications because of its outstanding chemical and thermal resistance, low surface energy and special tribological properties. Because of its high melt viscosity, PTFE cannot be processed by traditional extrusion and injection methods. Cold pressing followed by sintering above its melting temperature is the main processing technique. The sintering time is defined according to the dimensions of the manufactured part and may last from a few hours to several days for large parts. Studies of the influence of sintering time and temperature on the PTFE crystalline microstructure are scarce in the scientific literature, being the main objective of this study. PTFE plates were isostatically pressed and sintered at temperatures from 360 ○C and 390 ○C for periods of times between 10 e 10,000 min. Differential Scanning Calorimetry (DSC), measurements of mass loss and density and Scanning Electron Microscopy (SEM) were performed. The results of mass loss indicated that degradation increases with sintering time and temperature. The analysis of the enthalpies of fusion and density measurements indicates indirectly the reduction in molecular weight and increase in the crystallinity degree with increasing sintering temperature and time. The SEM analysis allowed for direct observation of crystalline microstructure, indicating a trend of increasing width for the crystalline lamellae with sintering time and temperature. These data allow one to devise ways to tune the PTFE microstructure during processing, which is useful for the manufacturing of PTFE parts with optimized performance.