Politetrafluoroetilen, ili PTFE, je vrlo čest materijal koji se široko koristi u gotovo svakoj većoj industriji. Ovaj ultra-podmazujući i višenamjenski fluoropolimer dolazi u dodiru sa svima, od vazduhoplovne i automobilske industrije (kao izolacijski premaz na kablovima) do održavanja muzičkih instrumenata (nalazi se u ulju za ventile limenih i drvenih duvačkih instrumenata za upotrebu na njihovim pokretnim dijelovima). Vjerovatno je njegova najpoznatija upotreba kao neljepljiva površina na loncima i tavama. PTFE se može oblikovati u kalupe; koristiti kao fleksibilni spojevi cijevi, tijela ventila, električni izolatori, ležajevi i zupčanici; i ekstrudirati kao cijevi.
Ekstremna hemijska otpornost i hemijska inertnost, kao i lagana, a opet čvrsta svojstva PTFE-a, čine ga veoma povoljnim u proizvodnji i upotrebi medicinskih uređaja. Zbog izuzetno niskog koeficijenta trenja (što je matematički način da se kaže da je površina izuzetno klizava),PTFE cijeviMože se koristiti za prenos jakih hemikalija ili medicinskih instrumenata čija se čistoća mora održavati i kojima je potreban siguran prolaz u tijelo tokom operacije. PTFE cijev je toliko podmazujuća, elastična i tanka da je savršena za vođenje katetera (unutrašnji promjer) gdje alati poput stentova, balona, uređaja za aterektomiju ili angioplastiku moraju slobodno kliziti bez opasnosti od zapinjanja ili začepljenja. Budući da se ništa ne lijepi za ovu tvar, ona također može ometati sposobnost bakterija i drugih zaraznih agensa da se prilijepe za cijev i izazovu bolničke infekcije.
Sva ova nevjerovatna svojstva PTFE-a znače da je gotovo uvijek vezan za nešto drugo. Ako se koristi kao premaz, kao zaptivka ili kao cijev s Pebax omotačima i plastičnim spojnim ferulama, vrlo je vjerovatno da se mora prilijepiti za drugi materijal. Možda ste primijetili ono što smo već rekli: ništa se ne lijepi za PTFE. Svojstva koja ovaj materijal čine tako privlačnim za kompanije medicinskih uređaja također imaju tendenciju stvaranja proizvodnih izazova tokom razvoja i proizvodnje proizvoda. Prianjanje premaza, elastomera i drugih komponenti uređaja na PTFE je nevjerovatno izazovno i zahtijeva stroge kontrole procesa.
Dakle, kako proizvođači ovaj široko korišteni, nevezujući materijal čine vezivim? I kako znaju da je pravilno tretiran ili pripremljen i da je zapravo spreman za lijepljenje ili premazivanje?
Važnost hemijskog nagrizanja PTFE-a
Da bi se objasnilo zašto je potrebno hemijsko nagrizanje, neophodno je razumjeti šta uzrokuje nedostatak vezivnosti PTFE-a. PTFE se sastoji od vrlo stabilnih hemijskih veza, zbog čega mu je teško spojiti se sa bilo čim drugim, čak i nakratko.
Budući da je PTFE hemijski inertan, što znači da površina ne reaguje ni sa jednim hemijskim molekulom s kojim dođe u kontakt, bilo s onima u zraku ili onima na površini drugih materijala, njegova površina mora biti hemijski modificirana kako bi se mogla pričvrstiti na kablove, metale ili cijevi na koje se nanosi.
Sva adhezija je hemijski proces u kojem gornjih 1-5 molekularnih slojeva površine interaguju s hemikalijama prisutnim u gornjih 1-5 molekularnih slojeva bilo koje površine koja se nanosi na nju. Stoga, površina PTFE-a mora biti hemijski reaktivna, a ne hemijski inertna, da bi se uspješno vezala. U nauci o materijalima, površina koja je visoko reaktivna i sklona vezivanju s drugim molekulama naziva se "visokoenergetska površina". Dakle, PTFE treba prevesti iz stanja "niske energije", što je njegovo osnovno stanje, u stanje "visoke energije", koje se može vezati.
Postoji nekoliko načina da se to uradi, uključujući tretman vakuumskom plazmom, a neki kažu da mogu postići površinu koja se može lijepiti na PTFE brušenjem, abrazijom ili korištenjem primera koji su dizajnirani za PVC ili poliolefine. Međutim, najčešća i naučno dokazana metoda je proces koji se naziva hemijsko nagrizanje.
Nagrizanje prekida neke od ugljik-fluor veza PTFE-a (koji čine sve fluoropolimere), što u suštini mijenja hemijske karakteristike nagrizenog područja, pretvarajući ga iz inertne površine u onu koja je aktivna i sposobna za hemijsku interakciju s drugim supstancama. Rezultirajuća površina je manje podmazujuća, ali je sada površina koja se može lijepiti, oblikovati ili vezati za druge materijale, kao i omogućava štampanje ili graviranje.
Nagrizanje se vrši stavljanjem PTFE-a u rastvor natrijuma, poput uobičajeno korištenog Tetra Etch-a. Rezultirajuća hemijska reakcija s površinom uklanja molekule fluora iz ugljik-fluoridne okosnice fluoropolimera, ostavljajući atome ugljika kojima nedostaju elektroni. Svježe nagrizena površina ima vrlo visoku energiju i kada je izložena zraku, molekule kisika, vodene pare i vodika mogu uletjeti i zauzeti mjesto molekula fluora, omogućavajući restauraciju elektrona. Ovaj proces restauracije rezultira reaktivnim filmom molekula na površini koji omogućava prianjanje.
Jedna od sjajnih stvari kod hemijskog nagrizanja je to što je u stanju promijeniti samo nekoliko gornjih molekularnih slojeva, a ostatak PTFE-a ostaviti netaknutim sa svim njegovim jedinstvenim svojstvima.
Kako provjeriti konzistentnost procesa hemijskog nagrizanja.
Osnovna svojstva PTFE-a ostaju ista jer hemijsko nagrizanje utiče samo na gornjih nekoliko molekularnih slojeva. Međutim, može doći do smeđe ili žućkasto-smeđe nijanse cijevi. Čini se da varijacija boje nije u korelaciji s tim koliko je površina lijepljiva, tako da ovu promjenu boje nemojte koristiti kao pravi pokazatelj koliko je dobro PTFE nagrizen.
Najbolji način da saznate da li je vaše nagrizanje stvorilo željenu površinu jeste da koristite metodu koju koriste svi profesionalni nagrizači: mjerenje kontaktnog ugla s vodom. Ova tehnika se izvodi nanošenjem kapi visoko prečišćene vode na PTFE i mjerenjem ponašanja te kapi. Sitna kapljica će se ili skupiti u kuglice jer je više privučena sebi od PTFE-a, ili će se "navlažiti" i spljoštiti uz površinu jer je toliko privučena PTFE-om. Općenito govoreći, što je hemijsko nagrizanje uspješnije, to će kontaktni ugao (,,kap ravnija) biti niži. Ovo se često naziva testiranjem "kvašenja" površine jer, u suštini, ako je površina pravilno nagrizena i kap vode se širi, više površine se smoči.
Slikaiznadprikazuje pogled odozgo na kap vode (unutar malog žuto-plavog prstena) na PTFE cijevi prije nagrizanja. Kao što vidite, rub kapi zatvara ugao od 95 stepeni sa površinom cijevi.
Gornja slika prikazuje sličnu kap vode nanesenu na PTFE cijev nakon nagrizanja. Možete vidjeti da se kap dalje proširila po površini cijevi jer je žuti i plavi prsten veći. To znači da rub kapi stvara niži kontaktni kut s površinom cijevi. A kada izmjerimo taj kut pomoću Surface Analyst uređaja, s kojeg su obje ove slike snimljene, vidimo da je kut 38 stupnjeva. Ako to ispunjava naše unaprijed određene zahtjeve za broj koji moramo postići da bismo osigurali da se ova cijev može lijepiti, onda smo upravo potvrdili da je površina dovoljno nagrizena.
Za najefikasnije korištenje testa kontaktnog ugla s vodom, važno je sarađivati sa stručnjakom za površine kako biste razumjeli koji je idealan raspon ugla koji treba postići nakon jetkanja. To vam omogućava da izgradite predvidljiv proces lijepljenja na osnovu kvantificiranih specifikacija. Jer ako znate da trebate stvoriti površinu s određenim kontaktnim uglom, onda znate da će, kada to učinite, vaša adhezija biti uspješna.
Osim toga, kako bi se osigurao efikasan proces nagrizanja, važno je izmjeriti kontaktni ugao s vodom prije samog nagrizanja. Dobijanje osnovne procjene čistoće omogućava vam da tačno znate koji parametri nagrizanja trebaju biti potrebni kako biste postigli svoje zahtjeve za kontaktni ugao.
Održavanje vašeg jetkanja
Pravilno skladištenje nagrizenog PTFE-a je ključno za uspješan proces adhezije. Skladištenje i inventar su kritične kontrolne tačke (KKT). Ove KKT se nalaze bilo gdje u cijelom procesu gdje površina materijala ima priliku da se promijeni, nabolje ili nagore, a možda i nenamjerno. KKT skladištenja je ključna za nagrizeni PTFE jer je novohemijski očišćena površina toliko reaktivna da sve s čime dođe u kontakt može promijeniti i degradirati vaš rad.
Najbolja praksa za skladištenje PTFE materijala nakon jetkanja je korištenje originalnog pakovanja u kojem je stigao, ako se može ponovo zatvoriti. Ako to nije dostupno, onda su vrećice sa UV-blokiranjem dobra alternativa. Držite PTFE dalje od zraka i vlage koliko god je to moguće, a prije nego što pokušate da ga vežete, obavezno izmjerite kontaktni ugao kako biste bili sigurni da je zadržao svoju sposobnost vezivanja.
PTFE je izvanredan materijal s bezbrojnim primjenama, ali da bi se iz njega izvukla maksimalna korist, u većini slučajeva mora se hemijski nagrizati, a zatim vezati. Da bi se osiguralo da se to učini dovoljno dobro, potrebno je koristiti test koji je osjetljiv na hemijske promjene na površini. Surađujte sa stručnjakom za materijale koji razumije vaš proizvodni proces kako biste optimizirali nagrizanje i unijeli sigurnost u svoj tijek rada.
Vrijeme objave: 17. juli 2023.