Politetrafluoretileen, of PTFE, is 'n baie algemene materiaal wat wyd in byna elke groot industrie gebruik word.Hierdie ultra-smeer en veelgebruikte fluoropolimeer raak almal van die lugvaart- en motorindustrieë (as 'n isolerende bedekking op bekabeling) tot onderhoud van musiekinstrumente (dit word gevind in die klepolie koper- en houtblaasinstrumente vir gebruik op hul bewegende dele).Waarskynlik die bekendste gebruik daarvan word as 'n kleefvrye oppervlak op potte en panne gebruik.PTFE kan in gevormde dele gevorm word;gebruik as buigsame pypverbindings, klepliggame, elektriese isolators, laers en ratte;en as buis geëxtrudeer.
Die uiterste chemiese weerstand en chemiese traagheid, sowel as die liggewig dog sterk eienskappe van PTFE, maak dit baie voordelig in die vervaardiging en gebruik van mediese toestelle.As gevolg van sy buitengewoon lae wrywingskoëffisiënt (wat 'n wiskundige manier is om te sê dat die oppervlak merkwaardig glad is),PTFE buisekan gebruik word om harde chemikalieë of mediese gereedskap oor te dra waarvan die suiwerheid gehandhaaf moet word en veilige deurgang in die liggaam benodig tydens chirurgie.PTFE-buise is so smeer, veerkragtig en dun dat dit perfek is vir 'n leidende kateter-ID (binne deursnee) waar gereedskap soos stents, ballonne, aterektomie of angioplastie-toestelle vrylik deur moet gly sonder die gevaar van haakplekke of obstruksie.Omdat niks aan hierdie goed kleef nie, kan dit ook inmeng met die vermoë van bakterieë en ander aansteeklike middels om aan buise te kleef en hospitaalverworwe infeksies veroorsaak.
Al hierdie ongelooflike eienskappe van PTFE beteken dat dit byna altyd aan iets anders gebind is.As dit gebruik word as 'n deklaag, as 'n verseëling, of as 'n buis met Pebax-baadjies en plastiese verbindingsbuise, is dit baie waarskynlik dat dit aan 'n ander materiaal moet kleef.Jy het dalk opgemerk wat ons reeds gesê het: niks hou by PTFE nie.Die eienskappe wat hierdie materiaal so aantreklik maak vir mediese toestelmaatskappye is ook geneig om vervaardigingsuitdagings tydens produkontwikkeling en produksie te skep.Om bedekkings, elastomere en ander toestelkomponente te kry om aan PTFE te voldoen, is ongelooflik uitdagend en vereis streng prosesbeheer.
So, hoe maak vervaardigers hierdie wyd gebruikte, onbindbare materiaal bindbaar?En hoe weet hulle dit is behoorlik behandel of voorberei en is eintlik gereed om te bind of te bedek?
Die belangrikheid om PTFE chemies te ets
Om te verduidelik hoekom chemiese etsing nodig is, is dit nodig om te verstaan wat PTFE se gebrek aan bindbaarheid veroorsaak.PTFE bestaan uit baie stabiele chemiese bindings, wat dit moeilik maak om by enigiets anders aan te sluit, selfs kortliks.
Aangesien PTFE chemies inert is, wat beteken dat die oppervlak nie reageer met enige chemiese molekules waarmee dit in aanraking kom nie, hetsy dié in die lug of dié op die oppervlak van ander materiale, moet die oppervlak daarvan chemies gemodifiseer word om aan bekabeling te heg, metale, of buise waarop dit toegepas word.
Alle adhesie is 'n chemiese proses waarin die boonste 1-5 molekulêre lae van 'n oppervlak in wisselwerking tree met die chemikalieë wat teenwoordig is by die boonste 1-5 molekulêre lae van watter oppervlak ook al daarop aangewend word.Daarom moet die oppervlak van PTFE chemies reaktief gemaak word in teenstelling met chemies inert om suksesvol te bind.In Materiaalwetenskap word 'n oppervlak wat hoogs reaktief is en gretig is om met ander molekules te bind 'n "hoë-energie-oppervlak" genoem.PTFE moet dus geneem word van 'n "lae energie" toestand, wat sy basislyn toestand is, na 'n "hoë energie," bindbare kwaliteit.
Daar is 'n paar maniere om dit te doen, insluitend vakuumplasmabehandeling, en daar is sommige wat sê dat hulle 'n bindbare oppervlak op PTFE kan bereik deur te skuur, te skuur of onderlaag te gebruik wat vir PVC of poliolefiene ontwerp is.Die mees algemene en mees wetenskaplik-bewese metode is egter 'n proses wat chemiese ets genoem word.
Ets breek sommige van die koolstof-fluoorbindings van PTFE (wat alle fluoropolimere uitmaak), wat in werklikheid die chemiese eienskappe van die geëtste area verander, dit neem van 'n inerte oppervlak na een wat aktief is en in staat is om chemies met ander stowwe te reageer. .Die gevolglike oppervlak is minder smeer, maar is nou 'n oppervlak wat gegom, gevorm of aan ander materiale gebind kan word, asook om dit toe te laat om op gedruk of gegraveer te word.
Ets word uitgevoer deur die PTFE in 'n natriumoplossing te plaas, soos die algemeen gebruikte Tetra Etch.Die gevolglike chemiese reaksie met die oppervlak verwyder fluoormolekules van die koolstof-fluoor-ruggraat van die fluoropolimeer wat koolstofatome agterlaat wat 'n tekort aan elektrone het.Die vars geëtste oppervlak het baie hoë energie, en wanneer dit aan lug blootgestel word, word suurstofmolekules, waterdamp en waterstof toegelaat om in te vlieg om die plek van die fluoormolekules in te neem, wat die herstel van die elektrone moontlik maak.Hierdie herstelproses lei tot 'n reaktiewe film van molekules op die oppervlak wat adhesie moontlik maak.
Een van die wonderlike dinge van chemiese ets is dat dit in staat is om net die boonste paar molekulêre lae te verander en die res van die PTFE ongeskonde te laat met al sy unieke eienskappe.
Hoe om die konsekwentheid van 'n chemiese etsproses te verifieer.
Die kern eienskappe van PTFE bly dieselfde aangesien chemiese ets slegs die heel boonste paar molekulêre lae affekteer.Daar kan egter 'n bruin of bruin tint aan die buis wees.Kleurvariasie blyk nie te korreleer met hoe bindbaar die oppervlak is nie, so moenie hierdie verkleuring gebruik as 'n werklike aanduiding van hoe goed die PTFE geëts is nie.
Die beste manier om te weet dat jou ets die soort oppervlak geskep het waarna jy soek, is om 'n metode te gebruik wat alle professionele etsers gebruik: waterkontakhoekmetings.Hierdie tegniek word gedoen deur 'n druppel hoogs gesuiwerde water op die PTFE te plaas en te meet hoe daardie druppel optree.Die klein druppel sal óf krale omdat dit meer na homself as die PTFE aangetrek word, óf dit sal "nat" word en teen die oppervlak plat raak omdat dit so aangetrokke is tot die PTFE.Oor die algemeen, hoe meer suksesvol die chemiese ets is - hoe laer sal die kontakhoek (hoe platter die druppel) wees.Dit word dikwels na verwys as die toets van die "benatbaarheid" van die oppervlak, want in wese, as die oppervlak behoorlik geëts is en die druppel water versprei, meer van die oppervlak nat word.
Die beeldhierbotoon 'n bo-na-onder-aansig van 'n druppel water (binne die klein geel en blou ring) op PTFE-buis voordat dit geëts is. Soos jy kan sien, maak die rand van die druppel 'n hoek van 95 grade met die oppervlak van die buis.
Die prent hierbo toon 'n soortgelyke druppel water wat op 'n PTFE-buis neergelê is nadat dit geëts is.Jy kan sien dat die druppel verder op die oppervlak van die buis uitgesprei het omdat die geel en blou ring groter is.Dit beteken dat die valrand 'n laer kontakhoek met die oppervlak van die buis skep.En as ons daardie hoek meet met Surface Analyst-toestel, waaruit beide hierdie beelde geneem is, sien ons dat, ja, die hoek 38 grade is.As dit voldoen aan ons voorafbepaalde vereistes vir die nommer wat ons moet tref om te verseker dat hierdie buis bindbaar is, dan het ons pas bevestig dat die oppervlak voldoende geëts is.
Vir die doeltreffendste gebruik van die waterkontakhoektoets, is dit belangrik om met 'n oppervlakwetenskaplike te werk om te verstaan wat die ideale hoekreeks is om na jou ets te bereik.Dit laat jou toe om 'n voorspelbare bindingsproses te bou gebaseer op 'n kwantifiseerbare spesifikasie.Want as jy weet dat jy 'n oppervlak met 'n bepaalde kontakhoek moet skep, dan weet jy dat wanneer jy dit doen, jou adhesie 'n sukses sal wees.
Daarbenewens, om 'n doeltreffende etsproses te verseker, is dit belangrik om 'n waterkontakhoekmeting te neem voordat die ets plaasvind.As u 'n basiese netheidsbeoordeling kry, kan u presies weet wat die parameters van die ets moet wees om aan u kontakhoekvereistes te voldoen.
Onderhou jou ets
Behoorlike berging van geëtste PTFE is noodsaaklik vir 'n suksesvolle adhesieproses.Berging en voorraad is 'n kritieke beheerpunt (CCP).Hierdie CCP's is enige plek in die hele proses waar die oppervlak van 'n materiaal 'n geleentheid het om te verander, ten goede of ten kwade, en miskien onbedoeld.Die stoor-CCP is van kardinale belang vir geëtste PTFE omdat die nuut chemies skoongemaakte oppervlak so reaktief is dat enigiets waarmee dit in aanraking kom jou werk kan verander en afbreek.
Die beste praktyk in die berging van PTFE na-ets is om die oorspronklike verpakking te gebruik waarin dit aangekom het as dit herseëlbaar is.As dit nie beskikbaar is nie, dan is UV-blokkerende sakke 'n goeie alternatief.Hou die PTFE so veel as moontlik weg van lug en vog, en voordat jy probeer om daaraan te bind, maak seker dat jy 'n kontakhoekmeting neem om te verseker dat dit sy vermoë om te bind behou het.
PTFE is 'n buitengewone materiaal met talle toepassings, maar om die meeste daaruit te kry, moet dit chemies geëts en dan in die meeste gevalle gebind word.Om te verseker dat dit voldoende gedoen word, moet 'n toets gebruik word wat sensitief is vir die chemiese veranderinge op die oppervlak.Werk saam met 'n materiaalkundige wat jou vervaardigingsproses verstaan om jou ets te optimaliseer en sekerheid in jou werkvloei te vestig.
Postyd: 17 Julie 2023