为了克服纯聚四氟乙烯的关键弱点，聚四氟乙烯包覆垫片采用了复合设计。它们将耐化学腐蚀的聚四氟乙烯（PTFE）外层与更具机械强度的芯材（如压缩无石棉纤维（CNAF）或橡胶）结合在一起。这种混合结构利用了聚四氟乙烯的耐化学性，同时利用芯材提供纯聚四氟乙烯所缺乏的机械强度、回弹性和抗变形能力。
虽然纯聚四氟乙烯具有无与伦比的耐化学性，但在压力下会因蠕变和冷流而发生机械失效。聚四氟乙烯包覆垫片通过使用更坚固的芯材来提供结构完整性，而薄薄的聚四氟乙烯外壳则保持化学保护，从而解决了这个问题。
纯聚四氟乙烯垫片的核心问题
了解纯聚四氟乙烯的局限性对于理解为什么开发替代设计至关重要。该材料在化学上表现出色，但在许多密封应用中机械性能存在缺陷。
机械弱点：蠕变和冷流
纯聚四氟乙烯是一种相对柔软的材料。在持续的压力和温度下，它极易发生两种形式的变形。
蠕变是指垫片材料在长期应力下逐渐变形。冷流是指材料在即使低应力下也有变形的趋势，尤其是在高温下。这两种现象都会导致垫片变薄，从而导致螺栓扭矩损失，并最终导致密封失效。
压缩性和密封性差
纯聚四氟乙烯垫片的刚性使其压缩性有限。这使得它们难以适应法兰表面上即使是轻微的缺陷。
要实现可靠的密封，需要完美光滑的法兰和持续的高压力，这在实际的工业环境中并不总是可行的。
包覆垫片解决方案：混合方法
聚四氟乙烯包覆垫片经过专门设计，旨在抵消纯聚四氟乙烯的机械缺陷，同时不牺牲其主要优势。
复合结构
包覆垫片由两部分组成：一个由聚四氟乙烯制成的薄外层“包覆层”和一个由不同材料制成的内芯。
该芯材通常由弹性体、橡胶或 CNAF 制成，与聚四氟乙烯相比，它们具有更优越的机械性能。
芯材如何增强性能
内芯提供了垫片的主体结构。它提供了在压力下适应法兰表面并保持紧密密封所需的回弹性和可压缩性。
这种设计显著提高了垫片抵抗蠕变和冷流的能力，确保了纯聚四氟乙烯会迅速失效的应用中的长期密封完整性。
保持化学惰性
聚四氟乙烯包覆层完全包裹着芯材，确保只有聚四氟乙烯与工艺介质接触。
这使得垫片能够像纯聚四氟乙烯垫片一样，处理高腐蚀性流体并在整个 pH 范围（0-14）内进行密封。它还允许这些垫片符合严格的 FDA 和 USP Class VI 标准。
了解替代方案和权衡
尽管包覆垫片很有效，但它并非唯一的解决方案。垫片的选择完全取决于应用的具体要求。
替代方案 1：改性聚四氟乙烯
改性聚四氟乙烯垫片不是分层的；相反，在生产过程中，玻璃纤维或石墨粉等填料被直接混合到聚四氟乙烯材料中。
这些填料增强了最终产品的强度、耐用性和抗蠕变性，形成了一种比纯聚四氟乙烯更优越的均质材料，但其回弹性可能不如包覆垫片的芯材。
替代方案 2：膨胀聚四氟乙烯 (ePTFE)
膨胀聚四氟乙烯是通过一种特殊工艺制成的，形成了多孔、高度柔韧的材料结构。
ePTFE 具有优异的抗蠕变和抗冷流能力，并且具有极佳的贴合性。其柔软、柔韧的特性使其能够在刚性较强的垫片会失效的不规则或损坏的法兰表面上有效密封。
为您的应用做出正确的选择
选择正确的垫片需要将垫片的性能与系统的压力、温度、介质和法兰状况相匹配。
- 如果您的主要关注点是具有中等压力的强腐蚀性化学品耐受性： 聚四氟乙烯包覆垫片是一个绝佳的选择，它比纯聚四氟乙烯在机械性能上有了显著提升。
- 如果您的主要关注点是密封不规则或损坏的法兰： 由于其卓越的柔韧性和可压缩性，膨胀聚四氟乙烯 (ePTFE) 是更优越的选择。
- 如果您的主要关注点是提高强度和耐用性的通用升级： 改性聚四氟乙烯在保持坚固、均质结构的同时，在机械性能上提供了均衡的改进。
最终，选择正确的聚四氟乙烯垫片是关于将材料的机械性能与您的特定操作需求相匹配。
摘要表：
| 特性 | 纯聚四氟乙烯垫片 | 聚四氟乙烯包覆垫片 |
|---|---|---|
| 耐化学性 | 极佳 | 极佳（聚四氟乙烯外层） |
| 抗蠕变和冷流性 | 差 | 极佳（坚固的芯材） |
| 机械强度 | 低 | 高 |
| 法兰贴合性 | 低 | 良好 |
| 长期密封完整性 | 差 | 极佳 |
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