Fio PTFE

Conhecendo o tipo de cabo mais versátil: fio PTFE

À medida que a tecnologia avança, a demanda por eletrônicos de alto funcionamento continua a aumentar. As indústrias estão procurando por cabos que possam atender às aplicações atuais exigentes, de alta flexibilidade e baixo tempo de inatividade. Cabos de politetrafluoretileno (PTFE) têm atraído muita atenção devido às suas propriedades favoráveis, tornando-os um tipo extremamente versátil de isolamento de fios aplicável em uma ampla gama de diferentes campos.

Os fios de PTFE também são conhecidos como Fios de teflon. Teflon é a marca original da empresa Chemours, um spin-off da DuPont, que originalmente descobriu o polímero em 1938. O uso mais conhecido do material PTFE é talvez o revestimento antiaderente em suas panelas e frigideiras em casa. As mesmas propriedades que impedem que os alimentos grudem nas superfícies de cozimento inspiraram os engenheiros a explorar outros usos, como o isolamento de fios, que é usado em fios revestidos para melhorar a transmissão de eletricidade.

O que é fio PTFE?

PTFE tem uma estrutura molecular que tem uma unidade de repetição de dois átomos de carbono que cada ligação com dois átomos de flúor (C₂F₄). Geralmente é feito de fluorita (CaF₂) dissolvendo o mineral em ácido sulfúrico para criar ácido fluorídrico. Este ácido é então desenvolvido em resinas de tetrafluoretileno, que são então extrudadas para formar blocos ou folhas de PTFE. As propriedades desejáveis ​​do PTFE são:

Hidrofóbico: O PTFE não é molhado por água ou substâncias que contenham água. Isso ocorre porque o flúor na molécula é altamente eletronegativo e tem um diâmetro atômico maior que o hidrogênio. A eletronegatividade do flúor repele a extremidade negativa das moléculas de água bipolares.

Quimicamente inerte:  PTFE é uma molécula volumosa e contém múltiplas ligações carbono-flúor fortes. Esses dois fatores combinados bloqueiam fisicamente moléculas carregadas positivamente e não polares. Como resultado, óleos e solventes orgânicos não reagem com PTFE.

Grande faixa de temperatura de operação: Os fios trançados de PTFE de alta temperatura são estáveis ​​de 250°C a 260°C. Isso se deve à sua inércia que impede a reticulação para formar um termofixo mais duro, o que, por sua vez, minimiza a inflamabilidade. Isso permite que o isolamento do fio PTFE atue como um excelente isolamento elétrico e térmico. Em baixas temperaturas, o cabo PTFE também é capaz de manter uma alta resistência à flexão sem comprometer a função do fio.

Baixo coeficiente de atrito: A ausência de grandes grupos funcionais e ligações cruzadas nas moléculas faz com que as cadeias poliméricas deslizem umas sobre as outras facilmente. Isso deixa o material plástico mecanicamente fraco, mas essa fraqueza também permite que ele absorva energia mecânica, proporcionando assim um baixo coeficiente de atrito.

O material PTFE é ideal para isolamento de fios e tem inúmeras aplicações práticas

O material isolante de cabo ideal deve ser durável e capaz de resistir a flexões repetidas e variadas. As propriedades hidrofóbicas e inertes do material PTFE descritas acima permitem que os fios isolados com PTFE resistam a múltiplas fontes de danos. A estabilidade e inércia também contribuem para sua alta resistência elétrica e rigidez dielétrica. Isso significa que o material PTFE requer uma tensão muito alta para produzir ruptura dielétrica. A excelente capacidade de suportar e resistir à passagem de uma corrente elétrica torna PTFE um isolante de alta qualidade para cabos. Sua ampla faixa de temperatura de operação permite que este tipo de fio funcione em temperaturas muito altas ou muito baixas.

Outra característica que torna o isolamento de PTFE ideal para fios é sua finura. Isso é significativo porque a tensão de flexão aumenta no material que está mais distante do eixo neutro do cabo, o que significa que quanto maior o diâmetro do fio, mais tensão de flexão ele sofrerá. Reduzir o diâmetro e o peso do fio pode aumentar muito a longevidade dos cabos.

Evidentemente, o isolamento PTFE é ideal para fios que estão constantemente expostos a produtos químicos ou temperaturas extremas. É por isso que os fios de PTFE são comumente encontrados em aplicações aeroespaciais e de computador como fios de conexão de PTFE, cabos coaxiais, etc. Dispositivos móveis e instrumentos médicos também contam com PTFE para isolamento de fios suave, confiável e compacto. À medida que os automóveis movidos a eletricidade se tornam populares, há uma demanda crescente por fios isolados mini PFTE para ajudar a alimentar esses veículos. No geral, a durabilidade e a estabilidade deste tipo de material oferecem um potencial ilimitado em diferentes campos de aplicação.

Observe que uma das preocupações do material PTFE é a liberação de flúor por longos períodos de tempo. É quando o gás constituinte do material isolante, que neste caso é o flúor, escapa do próprio material. É uma preocupação para os fios que operam em áreas fechadas, como em equipamentos de armazenamento ou naves espaciais. Isso ocorre porque os átomos de flúor livres podem produzir ácido fluorídrico corrosivo e podem danificar o ambiente e causar mau funcionamento da máquina.

Variações de condutores em fios de PTFE (Teflon) podem ser utilizadas para atender a diferentes demandas.

Os fios de cobre banhados a prata PTFE usam prata no condutor para melhorar a condutividade elétrica e térmica. Essa combinação resulta em um cabo altamente durável com condutividade superior.

Alguns fios de PTFE usam cobre niquelado como condutor porque o níquel tem boa antioxidação e resistência ao desgaste. O níquel também tem um ponto de fusão muito mais alto do que o cobre, por isso protege efetivamente o núcleo de cobre de alta temperatura, aumentando a flexibilidade e estabilidade. Uma das desvantagens dessa combinação é o aumento da resistência, por isso esse tipo de fio PTFE é geralmente usado sob temperaturas extremamente altas.

Existem também fios de PTFE que usam condutores de cobre estanhado. O estanho forma duas camadas de filme de óxido quando exposto ao oxigênio do ar, para evitar mais oxidação do núcleo de cobre. Isso melhora a resistência à oxidação do fio.

Fio PTFE vs ETFE: quais são as diferenças?

O ETFE (etileno tetrafluoroetileno), também conhecido pela marca Tefzel, é uma molécula com características semelhantes às do PTFE. Ambos os polímeros são amplamente utilizados para isolamento de fios nas indústrias aeroespacial, médica e nuclear devido à sua alta resistência à corrosão, excelentes propriedades dielétricas e capacidade de funcionar em uma ampla faixa de temperatura.

No entanto, existem algumas diferenças. Cada unidade de repetição de ETFE é construída com átomos de carbono, flúor e hidrogênio (C₄H₄F₄). Isso dá ao ETFE propriedades físicas e térmicas diferentes das do PTFE. A resistência à tração do ETFE pode ser até 34% maior, o que significa que os fios isolados com ETFE podem ser submetidos a condições operacionais mais severas. Por outro lado, o cabo PTFE é mais flexível e menos fácil de quebrar; tem um coeficiente de atrito cerca de 70% inferior ao do ETFE, tornando-o mais resistente ao desgaste, especialmente para feixes de arame que tendem a se esfregar uns contra os outros. O ponto de fusão do PTFE é 327°C, enquanto o ponto de fusão do ETFE é 267°C. Os dois materiais também diferem no índice de oxigênio limitante, que é a porcentagem mínima de concentração de oxigênio na qual o polímero queimará. O PTFE tem um índice de oxigênio limitante maior que 95%, enquanto o ETFE tem um índice de oxigênio limitante entre 30 – 36%. Portanto, o isolamento de PTFE é mais ideal em ambientes saturados de oxigênio.

No geral, se forem desejadas propriedades de baixa fricção e alto índice de oxigênio limitante, os fios de PTFE são superiores aos fios de ETFE. No entanto, os fios de ETFE são mais desejáveis ​​em ambientes de radiação de alta energia devido à sua alta resistência mecânica.

Onde comprar fio PTFE?

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