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Solid Lubricant Applications
Solid lubricants
PTFE (polytetrafluoroethylene)

Le PTFE ou 'polytetrafluoroethylene' a été inventé en 1938 par DuPont de Nemours. Il est composé exclusivement d'atomes de carbones et de fluor et possède des propriétés remarquables au sein de la famille des polymères organiques :

  • point de fusion très élevé (327°C), associé à une température d'utilisation en continu de 260°C.
  • non-combustible, il résiste à l'oxygène et aux produits chimiques jusqu'à des températures élevées.
  • très bas coefficient de friction et tension de surface.

La résine de PTFE est fabriquée par polymérisation radicalaire du tetrafluoroéthylène dans l'eau et sous pression. L'eau permet d'absorber l'importante quantité de chaleur générée par la polymérisation et de contrôler la vitesse de réaction. Le polymère obtenu possède une masse moléculaire très élevée, supérieure à 1 million. Deux méthodes de fabrication co-existent:

  • La polymérisation en suspension : En l'absence de surfactant, la croissance du polymère se fait à la surface des particules solides. Au fur et à msure que la polymérisation progresse, la taille des particules augmente jusqu'à atteindre 50 ou 100 µ.
  • La polymérisation en dispersion : un surfactant fluoré est ajouté, de sorte que la polymérisation se produit à l'intérieur de micelles. La taille est particules est contrôlée à environ 0.2-0.3 µ.

PTFE metal powders processing techniqueLa résine de PTFE ne s'écoule pas au dessus du point de fusion, mais reste une masse caoutchouteuse transparente, qui ne peut pas être mise en forme par les méthodes classiques d'extrusion ou d'injection. Des méthodes spécifiques ont été mises au point pour fabriquer des articles manufacturés en PTFE, dérivées des techniques de traitement des poudres métalliques. Le principe de base est de faire une pré-forme avec la poudre de PTFE, suivi d'un frittage à 380-400°C. Des PTFE modifiés, fabriqués par co-polymérisation, connus sous les noms de FEP et PFA, permettent de surmonter ces problèmes de mise en forme, mais au prix de propriétés dégradées, surtout en terme de température d'utilisation.

La résine de PTFE se présente sous la forme d'une poudre blanche, ayant habituellement de médiocres propriétés d'écoulement. Elle forme une masse spongieuse agglomérée sous l'effet de la pression et du cisaillement à cause d'un phénomène appelé "fibrillation" (formation de liaisons entre les particules par enchevêtrement des chaînes de polymères - photo).

Les cires de PTFE sont chimiquement identiques à la résine de PTFE, excepté du point de vue du poids moléculaire, qui est beaucoup plus faible (<50,000 g/mol). La cire a également l'apparence d'une poudre blanche mais ne s'agglomère pas. Les cires de PTFE sont facilement mélangées aux liquides et solides et sont largement utilisées comme additifs dans l'industrie chimique ou de formulation. Il est impossible de fabriquer des pièces mécaniques à partir de cires de PTFE car de telles pièces seraient extrêment fragiles et friables.