Политетрафлуороетилен, или ПТФЕ, је веома чест материјал који се широко користи у скоро свакој већој индустрији. Овај ултра-мазиви и вишеструко употребљиви флуорополимер дотиче се свих, од ваздухопловне и аутомобилске индустрије (као изолациони премаз на кабловима) до одржавања музичких инструмената (налази се у уљу за вентиле лимених и дрвених дувачких инструмената за употребу на њиховим покретним деловима). Вероватно његова најпознатија употреба је употреба као нелепљива површина на лонцима и тигањима. ПТФЕ се може обликовати у ливене делове; користити као флексибилни спојеви цеви, тела вентила, електрични изолатори, лежајеви и зупчаници; и екструдирати као цеви.
Екстремна хемијска отпорност и хемијска инертност, као и лагана, али чврста својства PTFE-а, чине га веома корисним у производњи и употреби медицинских уређаја. Због изузетно ниског коефицијента трења (што је математички начин да се каже да је површина изузетно клизава),ПТФЕ цевиМоже се користити за пренос јаких хемикалија или медицинских алата чија чистоћа мора бити одржавана и којима је потребан безбедан пролаз у тело током операције. ПТФЕ цев је толико лубрикантна, отпорна и танка да је савршена за вођење катетера (унутрашњи пречник) где алати попут стентова, балона, атеректомије или ангиопластичних уређаја морају слободно да клизе без опасности од заглављивања или опструкције. Пошто се ништа не лепи за ову материју, она такође може ометати способност бактерија и других заразних агенаса да се прилепе за цев и изазову болничке инфекције.
Сва ова невероватна својства ПТФЕ-а значе да је он скоро увек везан за нешто друго. Ако се користи као премаз, као заптивка или као цев са Пебакс облогама и пластичним спојним чаурама, веома је вероватно да мора да се лепи за други материјал. Можда сте приметили оно што смо већ рекли: ништа се не лепи за ПТФЕ. Својства која овај материјал чине тако привлачним компанијама медицинских уређаја такође имају тенденцију да стварају производне изазове током развоја и производње производа. Добијање премаза, еластомера и других компоненти уређаја који се лепе за ПТФЕ је невероватно изазовно и захтева строге контроле процеса.
Дакле, како произвођачи овај широко коришћени, нелепљиви материјал чине лепљивим? И како знају да је правилно третиран или припремљен и да је заправо спреман за лепљење или премазивање?
Значај хемијског нагризања ПТФЕ-а
Да би се објаснило зашто је потребно хемијско нагризање, неопходно је разумети шта узрокује недостатак везивости ПТФЕ-а. ПТФЕ је састављен од веома стабилних хемијских веза, што му отежава спајање са било чим другим, чак и накратко.
Пошто је ПТФЕ хемијски инертан, што значи да површина не реагује ни са једним хемијским молекулом са којим долази у контакт, било онима у ваздуху или онима на површини других материјала, његова површина мора бити хемијски модификована како би се причврстила за каблове, метале или цеви на које се наноси.
Сва адхезија је хемијски процес у коме горњих 1-5 молекуларних слојева површине интерагују са хемикалијама присутним у горњих 1-5 молекуларних слојева било које површине која се наноси на њу. Стога, површина PTFE-а мора бити хемијски реактивна, а не хемијски инертна, да би се успешно везала. У науци о материјалима, површина која је веома реактивна и спремна да се веже са другим молекулима назива се „високоенергетска површина“. Дакле, PTFE треба превести из стања „ниске енергије“, што је његово основно стање, у „високоенергетско“, стање које се може везати.
Постоји неколико начина да се то уради, укључујући вакуумску плазма обраду, а неки кажу да могу постићи лепљиву површину на PTFE-у брушењем, абразијом или употребом прајмера који су дизајнирани за PVC или полиолефине. Међутим, најчешћа и научно најдоказана метода је процес који се назива хемијско нагризање.
Нагризање прекида неке од веза угљеника и флуора у ПТФЕ-у (који чине све флуорополимере), што у ствари мења хемијске карактеристике нагризаног подручја, претварајући га из инертне површине у ону која је активна и способна да хемијски реагује са другим супстанцама. Добијена површина је мање мазива, али је сада површина која се може лепити, обликовати или спајати са другим материјалима, као и омогућава штампање или гравирање на њој.
Нагризање се врши стављањем PTFE-а у раствор натријума, попут уобичајено коришћеног Tetra Etch-а. Резултујућа хемијска реакција са површином уклања молекуле флуора из угљен-флуорног ланца флуорополимера, остављајући атоме угљеника којима недостају електрони. Свеже нагризана површина има веома високу енергију и када је изложена ваздуху, молекули кисеоника, водене паре и водоника могу да улете и заузму место молекула флуора, омогућавајући рестаурацију електрона. Овај процес рестаурације резултира реактивним филмом молекула на површини који омогућавају адхезију.
Једна од сјајних ствари код хемијског нагризања је то што је у стању да промени само неколико горњих молекуларних слојева, а остатак ПТФЕ-а остави нетакнутим са свим његовим јединственим својствима.
Како проверити конзистентност процеса хемијског нагризања.
Основна својства PTFE-а остају иста, јер хемијско нагризање утиче само на горњих неколико молекуларних слојева. Међутим, може доћи до смеђе или жућкасто-смеђе нијансе цеви. Варијација боје изгледа не корелира са тим колико је површина лепљива, па немојте користити ову промену боје као прави показатељ колико је PTFE добро нагризан.
Најбољи начин да сазнате да ли је ваше нагризање створило површину коју желите јесте да користите методу коју користе сви професионални нагризачи: мерење контактног угла воде. Ова техника се изводи тако што се кап високо пречишћене воде нанесе на PTFE и мери како се та кап понаша. Мала кап ће се или скупити у капљице јер је више привучена сама себи него PTFE, или ће се „навлажити“ и спљоштити уз површину јер је толико привучена PTFE. Генерално говорећи, што је хемијско нагризање успешније - то ће контактни угао (што је капљица равнија) бити мањи. Ово се често назива тестирањем „квасивости“ површине јер, у суштини, ако је површина правилно нагризана и кап воде се шири, већи део површине се покваси.
Сликаизнадприказује поглед одозго надоле на кап воде (унутар малог жутог и плавог прстена) на PTFE цеви пре него што је нагризана. Као што видите, ивица капи заклапа угао од 95 степени са површином цеви.
Горња слика приказује сличну кап воде наталожену на PTFE цеви након нагризања. Можете видети да се кап даље проширила по површини цеви јер је жути и плави прстен већи. То значи да ивица капи ствара мањи контактни угао са површином цеви. А када измеримо тај угао помоћу уређаја Surface Analyst, са ког су обе ове слике снимљене, видимо да је угао 38 степени. Ако то испуњава наше унапред одређене захтеве за број који треба да достигнемо да бисмо осигурали да се ова цев може лепити, онда смо управо потврдили да је површина довољно нагризана.
За најефикасније коришћење теста контактног угла воде, важно је сарађивати са стручњаком за површине како бисте разумели који је идеалан опсег угла који треба постићи након нагризања. Ово вам омогућава да изградите предвидљив процес везивања заснован на квантитативној спецификацији. Јер ако знате да треба да направите површину са одређеним контактним углом, онда знате да ће, када то урадите, ваша адхезија бити успешна.
Поред тога, да би се осигурао ефикасан процес нагризања, важно је извршити мерење контактног угла воде пре него што се изврши нагризање. Добијање основне процене чистоће вам омогућава да тачно знате који параметри нагризања треба да буду како бисте постигли захтеве за контактни угао.
Одржавање вашег гравирања
Правилно складиштење нагризаног ПТФЕ-а је неопходно за успешан процес адхезије. Складиштење и залихе су критичне контролне тачке (ККТ). Ове ККТ се налазе свуда у целом процесу где површина материјала има прилику да се промени, на боље или на горе, а можда и ненамерно. ККТ складиштења је кључна за нагризани ПТФЕ јер је новохемијски очишћена површина толико реактивна да све са чиме дође у контакт може да промени и деградира ваш рад.
Најбоља пракса за складиштење PTFE материјала након јеткања је коришћење оригиналног паковања у којем је стигао, ако се може поново затворити. Ако то није доступно, онда су кесе са УВ заштитом добра алтернатива. Држите PTFE материјал што је више могуће даље од ваздуха и влаге, а пре него што покушате да га вежете, обавезно измерите контактни угао како бисте били сигурни да је задржао своју способност везивања.
ПТФЕ је изванредан материјал са безбројним применама, али да би се из њега извукао максимум, у већини случајева мора бити хемијски нагризан, а затим везан. Да би се осигурало да је то урађено довољно добро, потребно је користити тест који је осетљив на хемијске промене на површини. Сарађујте са стручњаком за материјале који разуме ваш производни процес како бисте оптимизовали нагризање и унели сигурност у ваш ток рада.
Време објаве: 17. јул 2023.