Политетрафлуоретиленът или PTFE е много разпространен материал, широко използван в почти всяка голяма индустрия.Този изключително смазващ и многофункционален флуорополимер се докосва до всеки от космическата и автомобилната промишленост (като изолиращо покритие на кабели) до поддръжката на музикални инструменти (намира се в маслото за клапани от месинг и дървени духови инструменти за използване върху техните движещи се части).Вероятно най-известната му употреба се използва като незалепваща повърхност върху тенджери и тигани.PTFE може да се формира в формовани части;използвани като гъвкави тръбни съединения, тела на клапани, електрически изолатори, лагери и зъбни колела;и екструдиран като тръба.
Изключителната химическа устойчивост и химическата инертност, както и леките, но здрави свойства на PTFE, го правят много изгоден при производството и употребата на медицински устройства.Поради изключително ниския си коефициент на триене (което е математически начин да се каже, че повърхността е удивително хлъзгава),PTFE тръбиможе да се използва за прехвърляне на тежки химикали или медицински инструменти, чиято чистота трябва да се поддържа и се нуждаят от безопасно преминаване в тялото по време на операция.PTFE тръбите са толкова смазващи, еластични и тънки, че са перфектни за насочващ ID на катетър (вътрешен диаметър), където инструменти като стентове, балони, устройства за атеректомия или ангиопластика трябва да се плъзгат свободно без заплаха от препятствия или препятствия.Тъй като нищо не полепва по тези неща, то може също така да попречи на способността на бактериите и други инфекциозни агенти да се придържат към тръбите и да причинят инфекции, придобити в болница.
Всички тези невероятни качества на PTFE означават, че той почти винаги е свързан с нещо друго.Ако се използва като покритие, като уплътняващо уплътнение или като тръби с кожуси от Pebax и пластмасови свързващи накрайници, много вероятно е да трябва да се прилепи към друг материал.Може би сте забелязали това, което вече казахме: нищо не залепва за PTFE.Свойствата, които правят този материал толкова привлекателен за компаниите за медицински изделия, също създават предизвикателства при производството по време на разработването и производството на продукта.Прилепването на покрития, еластомери и други компоненти на устройството към PTFE е невероятно предизвикателство и изисква строг контрол на процеса.
И така, как производителите правят този широко използван, незалепващ се материал годен за залепване?И как знаят, че е обработено или подготвено правилно и всъщност е готово за свързване или нанасяне?
Значението на химическото ецване на PTFE
За да се обясни защо е необходимо химическо ецване, е необходимо да се разбере какво причинява липсата на свързваемост на PTFE.PTFE се състои от много стабилни химически връзки, които затрудняват свързването му с нещо друго, дори и за кратко.
Тъй като PTFE е химически инертен, което означава, че повърхността не реагира с никакви химически молекули, с които влиза в контакт, било тези във въздуха, или тези на повърхността на други материали, повърхността му трябва да бъде химически модифицирана, за да се прикрепи към кабели, метали или тръби, върху които се прилага.
Всяка адхезия е химичен процес, при който горните 1-5 молекулни слоя на повърхността взаимодействат с химикалите, присъстващи в горните 1-5 молекулни слоя на каквато и да е повърхност, която се прилага върху нея.Следователно повърхността на PTFE трябва да бъде направена химически реактивна, за разлика от химически инертна, за да се свърже успешно.В науката за материалите повърхност, която е силно реактивна и желаеща да се свърже с други молекули, се нарича „високоенергийна повърхност“.Така че PTFE трябва да бъде преведен от състояние на „ниска енергия“, което е неговото базово състояние, към „високо енергийно“ качество на свързване.
Има няколко начина да направите това, включително обработка с вакуумна плазма, и има някои, които казват, че могат да постигнат залепваща се повърхност върху PTFE чрез шлайфане, шлайфане или използване на грундове, предназначени за PVC или полиолефини.Въпреки това, най-разпространеният и най-доказан от науката метод е процес, наречен химично ецване.
Гравирането разрушава някои от въглеродно-флуорните връзки на PTFE (които изграждат всички флуорополимери), на практика променяйки химичните характеристики на гравираната област, превръщайки я от инертна повърхност в такава, която е активна и способна да взаимодейства химически с други вещества .Получената повърхност е по-малко смазваща, но сега е повърхност, която може да бъде залепена, формована или залепена към други материали, както и позволяваща да бъде отпечатана или гравирана върху нея.
Ецването се извършва чрез поставяне на PTFE в натриев разтвор, като често използвания Tetra Etch.Получената химическа реакция с повърхността премахва флуорните молекули от въглеродно-флуорния скелет на флуорополимера, оставяйки въглеродни атоми, които са с дефицит на електрони.Прясно гравираната повърхност има много висока енергия и когато е изложена на въздух, молекулите на кислорода, водните пари и водородът се оставят да влязат, за да заемат мястото на флуорните молекули, което позволява възстановяване на електроните.Този процес на възстановяване води до реактивен филм от молекули на повърхността, който позволява адхезия.
Едно от страхотните неща при химическото ецване е, че е в състояние да промени само горните няколко молекулярни слоя и да остави останалата част от PTFE непокътната с всичките си уникални свойства.
Как да проверите последователността на процеса на химическо ецване.
Основните свойства на PTFE остават същите, тъй като химическото ецване засяга само най-горните няколко молекулни слоя.Възможно е обаче да има кафяво или кафяво оцветяване на тръбите.Цветовата вариация изглежда не корелира с това доколко залепваща е повърхността, така че не използвайте това обезцветяване като истинска индикация за това колко добре е гравиран PTFE.
Най-добрият начин да разберете, че вашето ецване е създало типа повърхност, който търсите, е да използвате метод, който използват всички професионални ецващи машини: измерване на ъгъла на контакт с вода.Тази техника се извършва чрез нанасяне на капка силно пречистена вода върху PTFE и измерване на поведението на тази капка.Малката капка или ще се надигне, защото е по-привлечена към себе си от PTFE, или ще се „намокри“ и ще се изравни с повърхността, защото е силно привлечена от PTFE.Най-общо казано, колкото по-успешно е химическото ецване - толкова по-нисък ще бъде контактният ъгъл (колкото по-плоска е капката).Това често се нарича тестване на „омокряемостта“ на повърхността, защото по същество, ако повърхността е правилно гравирана и капката вода се разпространи, повече от повърхността се намокря.
Изображениетопо-горепоказва изглед отгоре надолу на капка вода (вътре в малкия жълт и син пръстен) върху PTFE тръба, преди да бъде гравирана. Както можете да видите, ръбът на капката сключва ъгъл от 95 градуса с повърхността на тръба.
Изображението по-горе показва подобна капка вода, отложена върху PTFE тръба след гравиране.Можете да разберете, че капката се е разпространила по-далеч по повърхността на тръбата, защото жълтият и синият пръстен са по-големи.Това означава, че падащият ръб създава по-нисък контактен ъгъл с повърхността на тръбата.И когато измерим този ъгъл с устройство Surface Analyst, от което са взети и двете изображения, виждаме, че да, ъгълът е 38 градуса.Ако това отговаря на нашите предварително определени изисквания за числото, което трябва да достигнем, за да гарантираме, че тази тръба може да се залепи, току-що сме потвърдили, че повърхността е гравирана достатъчно.
За най-ефективно използване на теста за контактен ъгъл с вода е важно да работите с Surface Scientist, за да разберете какъв е идеалният диапазон на ъгъла, който да достигнете след ецването.Това ви позволява да изградите предвидим процес на свързване въз основа на количествено измерима спецификация.Защото, ако знаете, че трябва да създадете повърхност с определен контактен ъгъл, тогава знаете, че когато го направите, вашето сцепление ще бъде успешно.
Освен това, за да се осигури ефективен процес на ецване, е важно да се направи измерване на ъгъла на контакт с вода, преди да се извърши ецването.Получаването на базова оценка на чистотата ви позволява да знаете точно какви трябва да бъдат параметрите на ецването, за да достигнете вашите изисквания за контактен ъгъл.
Поддръжка на вашия Etch
Правилното съхранение на гравиран PTFE е от съществено значение за успешния процес на залепване.Съхранението и инвентаризацията са критична контролна точка (CCP).Тези CCP са навсякъде в целия процес, където повърхността на материала има възможност да се промени, за добро или за лошо, и може би неволно.CCP за съхранение е от решаващо значение за гравирания PTFE, тъй като наскоро химически почистената повърхност е толкова реактивна, че всичко, с което влезе в контакт, може да промени и влоши работата ви.
Най-добрата практика за съхранение на PTFE след ецване е да се използва оригиналната опаковка, в която е пристигнал, ако може да се затваря отново.Ако това не е налично, тогава UV-блокиращите чанти са добра алтернатива.Дръжте PTFE далеч от въздух и влага, доколкото е възможно, и преди да се опитате да се свържете с него, не забравяйте да направите измерване на контактния ъгъл, за да сте сигурни, че е запазил способността си да се свързва.
PTFE е изключителен материал с безброй приложения, но за да се извлече максимума от него, той трябва да бъде химически гравиран и след това залепен в повечето случаи.За да се гарантира, че това е направено достатъчно, трябва да се използва тест, който е чувствителен към химическите промени на повърхността.Партнирайте си с експерт по материали, който разбира вашия производствен процес, за да оптимизирате ецването и да внесете сигурност в работния си процес.
Време на публикуване: 17 юли 2023 г