กระบวนการผลิตและการใช้งาน PTFE

อะไรคือเอฟเฟพีดี?

มาเริ่มสำรวจกันว่า PTFE คืออะไรกันแน่ ชื่อเต็มของมันคือ โพลีเตตระฟลูออโรเอทิลีน (Polytetrafluoroethylene) เป็นพอลิเมอร์สังเคราะห์ที่ประกอบด้วยธาตุพื้นฐานสองชนิด คือ คาร์บอนและฟลูออรีน มันได้มาจากเตตระฟลูออโรเอทิลีน (TFE) และมีคุณสมบัติเฉพาะตัวที่ทำให้มันเป็นวัสดุที่มีประโยชน์ในหลากหลายการใช้งาน ตัวอย่างเช่น:

จุดหลอมเหลวสูงมาก: ด้วยจุดหลอมเหลวประมาณ 327 องศาเซลเซียส จึงมีสถานการณ์น้อยมากที่ PTFE จะเสียหายจากความร้อน

คุณสมบัติกันน้ำ: เนื่องจากทนต่อน้ำ จึงไม่เปียกน้ำ ทำให้มีประโยชน์ในการประกอบอาหาร การทำแผล และอื่นๆ

เฉื่อยต่อสารเคมี: ตัวทำละลายและสารเคมีส่วนใหญ่จะไม่ทำลาย PTFE

ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำ: ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานของ PTFE นั้นต่ำที่สุดค่าหนึ่งในบรรดาของแข็งทั้งหมด ซึ่งหมายความว่าจะไม่มีสิ่งใดเกาะติดกับมันได้

ความแข็งแรงดัดงอสูง: ความสามารถในการโค้งงอและยืดหยุ่นได้แม้ในอุณหภูมิต่ำ หมายความว่าสามารถนำไปใช้กับพื้นผิวต่างๆ ได้อย่างง่ายดายโดยไม่สูญเสียคุณสมบัติเดิม

กระบวนการผลิต PTFE

PTFE สามารถพบได้ในรูปแบบเม็ด สารละลาย และผงละเอียด PTFE กึ่งผลึกมีอุณหภูมิหลอมเหลวและความหนืดของสารหลอมเหลวสูง ทำให้การขึ้นรูปด้วยการอัดรีดและการฉีดขึ้นรูปทั่วไปทำได้ยาก ดังนั้น กระบวนการผลิต PTFE จึงคล้ายกับกระบวนการผลิตผงมากกว่าพลาสติกแบบดั้งเดิม

PTFE ชนิดเม็ดผลิตขึ้นจากปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันแบบแขวนลอยในน้ำ เรซินชนิดเม็ดที่ได้มักถูกขึ้นรูปด้วยการอัดขึ้นรูป ผลิตภัณฑ์ PTFE ชนิดกระจายตัวผลิตขึ้นในลักษณะเดียวกัน โดยมีการเติมสารช่วยกระจายตัว ผลิตภัณฑ์ชนิดกระจายตัวสามารถใช้สำหรับการเคลือบ PTFE หรือสามารถแปรรูปเป็นฟิล์มบางโดยการหล่อฟิล์มได้ ผง PTFE ผลิตขึ้นจากปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันแบบอิมัลชัน ผงละเอียดที่ได้สามารถนำไปอัดขึ้นรูปเป็นเทป PTFE ท่อ PTFE และฉนวนสายไฟ หรือใช้เป็นสารเติมแต่งเพื่อเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนในวัสดุพอลิเมอร์อื่นๆ

5 การใช้งานหลักของ PTFE

1. การประยุกต์ใช้คุณสมบัติป้องกันการกัดกร่อน

ยาง แก้ว โลหะผสม และวัสดุอื่นๆ ไม่สามารถทนต่อสภาวะที่รุนแรง เช่น อุณหภูมิ ความดัน และสภาพแวดล้อมทางเคมีได้ เนื่องจากมีข้อบกพร่องในด้านความต้านทานการกัดกร่อน อย่างไรก็ตาม PTFE มีความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีเยี่ยม จึงกลายเป็นวัสดุที่ทนต่อการกัดกร่อนหลักในอุตสาหกรรมปิโตรเลียม เคมี สิ่งทอ และอุตสาหกรรมอื่นๆ

2. การประยุกต์ใช้คุณสมบัติแรงเสียดทานต่ำในการรับน้ำหนัก

การหล่อลื่นด้วยน้ำมันไม่เหมาะสมกับชิ้นส่วนที่เกิดแรงเสียดทานในอุปกรณ์บางชนิด เพราะจาระบีหล่อลื่นสามารถละลายได้ด้วยตัวทำละลายและไม่สามารถใช้งานได้ หรือผลิตภัณฑ์ในอุตสาหกรรมยา อาหาร สิ่งทอ และอุตสาหกรรมอื่นๆ จำเป็นต้องหลีกเลี่ยงการเปื้อนจากสารหล่อลื่น ดังนั้น พลาสติก PTFE ซึ่งมีค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำกว่าวัสดุแข็งอื่นๆ ที่รู้จัก จึงกลายเป็นวัสดุที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการหล่อลื่นแบบไร้น้ำมัน (รับน้ำหนักโดยตรง) ของชิ้นส่วนเครื่องจักรกล

3. การประยุกต์ใช้ในด้านไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์

คุณสมบัติโดยธรรมชาติของวัสดุ PTFE คือการสูญเสียต่ำและค่าคงที่ไดอิเล็กตริกต่ำ ทำให้สามารถนำมาผลิตเป็นลวดเคลือบสำหรับมอเตอร์ขนาดเล็ก เทอร์โมคัปเปิล และอุปกรณ์ควบคุมได้ ฟิล์ม PTFE เป็นวัสดุฉนวนที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการผลิตตัวเก็บประจุ ฉนวนสำหรับวิทยุ สายเคเบิลหุ้มฉนวน มอเตอร์ และหม้อแปลงไฟฟ้า และยังเป็นวัสดุที่ขาดไม่ได้สำหรับอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ รวมถึงชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์อุตสาหกรรมอื่นๆ ด้วย

4. การประยุกต์ใช้ในทางการแพทย์

PTFE ที่ขยายตัวนั้นเฉื่อยอย่างสมบูรณ์และปรับตัวเข้ากับชีวภาพได้ดีมาก จึงไม่ก่อให้เกิดการปฏิเสธจากร่างกาย ไม่มีผลข้างเคียงทางสรีรวิทยาต่อร่างกายมนุษย์ สามารถฆ่าเชื้อได้ด้วยวิธีใดก็ได้ และมีโครงสร้างไมโครพรุนหลายชั้น

5. การประยุกต์ใช้คุณสมบัติป้องกันการเกาะติด

เทฟลอน PTFE มีแรงตึงผิวต่ำที่สุดในบรรดาวัสดุแข็งทั้งหมด จึงไม่เกาะติดกับสารใดๆ นอกจากนี้ยังทนต่ออุณหภูมิสูงและต่ำได้ดีเยี่ยม ด้วยเหตุนี้จึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในคุณสมบัติป้องกันการเกาะติดของกระทะเคลือบสารกันติด