El politetrafluoroetilè, o PTFE, és un material molt comú àmpliament utilitzat en gairebé totes les grans indústries.Aquest fluoropolímer ultra lubricant i multiús toca a tothom, des de la indústria aeroespacial i de l'automoció (com a coberta aïllant del cablejat) fins al manteniment d'instruments musicals (es troba a la vàlvula d'oli de llautó i instruments de vent de fusta per utilitzar-los a les seves parts mòbils).Probablement el seu ús més famós s'utilitza com a superfície antiadherent a olles i paelles.El PTFE es pot formar en peces modelades;s'utilitza com a juntes de canonades flexibles, cossos de vàlvules, aïllants elèctrics, coixinets i engranatges;i extruït com a tub.
L'extrema resistència química i la inercia química, així com les propietats lleugeres però fortes del PTFE, el fan molt avantatjós en la fabricació i l'ús de dispositius mèdics.A causa del seu coeficient de fricció extraordinàriament baix (que és una manera matemàtica de dir que la superfície és notablement relliscosa),Tubs de PTFEes pot utilitzar per transferir substàncies químiques dures o eines mèdiques la puresa de les quals s'ha de mantenir i necessiten un pas segur al cos durant la cirurgia.El tub de PTFE és tan lubricant, resistent i prim que és perfecte per a una identificació de catèter guia (diàmetre interior) on eines com els stents, globus, aterectomia o dispositius d'angioplàstia han de lliscar lliurement sense l'amenaça d'enganxos o obstruccions.Com que res s'adhereix a aquestes coses, també pot interferir amb la capacitat dels bacteris i altres agents infecciosos d'adherir-se als tubs i provocar infeccions adquirides a l'hospital.
Tots aquests atributs increïbles del PTFE fan que gairebé sempre estigui unit a una altra cosa.Si s'utilitza com a recobriment, com a junta de segellat o com a tub amb jaquetes de Pebax i virolles de connexió de plàstic, és molt probable que s'hagi d'adherir a un altre material.Potser us heu adonat del que ja hem dit: res s'enganxa al PTFE.Les propietats que fan que aquest material sigui tan atractiu per a les empreses de dispositius mèdics també tendeixen a crear reptes de fabricació durant el desenvolupament i la producció de productes.Aconseguir que els recobriments, els elastòmers i altres components del dispositiu s'adhereixin al PTFE és increïblement difícil i requereix controls de procés estrictes.
Aleshores, com fan que els fabricants puguin unir aquest material àmpliament utilitzat i no adherent?I com saben que s'ha tractat o preparat correctament i que està a punt per unir-se o revestir?
La importància del gravat químic de PTFE
Per explicar per què es necessita un gravat químic, cal entendre què causa la manca d'adhesió del PTFE.El PTFE està format per enllaços químics molt estables, que dificulten que s'uneixi a qualsevol altra cosa, fins i tot breument.
Com que el PTFE és químicament inert, és a dir, la superfície no reacciona amb les molècules químiques amb les quals entri en contacte, ja siguin les de l'aire o les de la superfície d'altres materials, la seva superfície s'ha de modificar químicament per connectar-se al cablejat. metalls o tubs als quals s'està aplicant.
Tota l'adhesió és un procés químic en què les 1-5 capes moleculars superiors d'una superfície interaccionen amb els productes químics presents a les 1-5 capes moleculars superiors de qualsevol superfície que s'hi aplique.Per tant, la superfície del PTFE ha de ser químicament reactiva en lloc de químicament inert per tal d'unir-se amb èxit.A la ciència dels materials, una superfície que és altament reactiva i amb ganes d'unir-se amb altres molècules s'anomena "superfície d'alta energia".Per tant, el PTFE s'ha de passar d'un estat de "baixa energia", que és la seva condició de referència, a una qualitat d'unió "d'alta energia".
Hi ha algunes maneres de fer-ho, inclòs el tractament amb plasma al buit, i hi ha alguns que diuen que poden aconseguir una superfície adherent al PTFE polint, abrasant o utilitzant imprimacions dissenyades per a PVC o poliolefines.Tanmateix, el mètode més comú i més provat científicament és un procés anomenat gravat químic.
El gravat trenca alguns dels enllaços carboni-fluor del PTFE (que constitueixen tots els fluoropolímers), en efecte, canviant les característiques químiques de la zona gravada, passant-la d'una superfície inert a una que és activa i capaç d'interaccionar químicament amb altres substàncies. .La superfície resultant és menys lubricant, però ara és una superfície que es pot enganxar, modelar o unir a altres materials, a més de permetre imprimir-la o gravar-la.
El gravat es realitza col·locant el PTFE en una solució de sodi, com el Tetra Etch que s'utilitza habitualment.La reacció química resultant amb la superfície elimina les molècules de fluor de l'esquelet de carboni-fluor del fluoropolímer deixant àtoms de carboni deficients en electrons.La superfície acabada de gravar té una energia molt alta, i quan s'exposa a l'aire, es permet que les molècules d'oxigen, el vapor d'aigua i l'hidrogen s'entrin per ocupar el lloc de les molècules de fluor, permetent la restauració dels electrons.Aquest procés de restauració dóna lloc a una pel·lícula reactiva de molècules a la superfície que permeten l'adhesió.
Una de les grans coses del gravat químic és que és capaç de canviar només les poques capes moleculars superiors i deixar la resta del PTFE intacte amb totes les seves propietats úniques.
Com verificar la consistència d'un procés de gravat químic.
Les propietats bàsiques del PTFE segueixen sent les mateixes, ja que el gravat químic només afecta les poques capes moleculars superiors.Tanmateix, pot haver-hi un tint marró o marró al tub.Sembla que la variació del color no es correlaciona amb el grau d'adhesió de la superfície, així que no utilitzeu aquesta decoloració com a indicació real de com s'ha gravat el PTFE.
La millor manera de saber que el vostre gravat ha creat el tipus de superfície que busqueu és utilitzar un mètode que fan servir tots els gravadors professionals: mesuraments de l'angle de contacte amb l'aigua.Aquesta tècnica es fa dipositant una gota d'aigua altament purificada sobre el PTFE i mesurant com es comporta aquesta gota.La petita gota s'aixecarà perquè s'atreu més a ella mateixa que el PTFE, o s'"mullarà" i s'aplanarà contra la superfície perquè se sent molt atreta pel PTFE.En termes generals, com més reeixit sigui el gravat químic: més baix serà l'angle de contacte (més plana serà la gota).Sovint es coneix com a prova de la "humectabilitat" de la superfície perquè, bàsicament, si la superfície està correctament gravada i la gota d'aigua s'estén, més de la superfície es mulla.
La imatgea daltmostra una vista de dalt a baix d'una gota d'aigua (dins del petit anell groc i blau) sobre un tub de PTFE abans que s'hagi gravat. Com podeu veure, la vora de la gota forma un angle de 95 graus amb la superfície del tub.
La imatge de dalt mostra una gota d'aigua similar dipositada en un tub de PTFE després de ser gravada.Es pot dir que la gota s'ha estès més a la superfície del tub perquè l'anell groc i blau és més gran.Això significa que la vora de caiguda està creant un angle de contacte més baix amb la superfície del tub.I quan mesurem aquest angle amb el dispositiu Surface Analyst, del qual es van prendre aquestes dues imatges, veiem que, sí, l'angle és de 38 graus.Si això compleix els nostres requisits predeterminats pel que fa al nombre que hem d'aconseguir per garantir que aquest tub es pugui unir, acabem de validar que la superfície s'ha gravat prou.
Per a l'ús més eficaç de la prova d'angle de contacte amb l'aigua, és important treballar amb un científic de superfície per entendre quin és el rang d'angle ideal per assolir després del gravat.Això us permet construir un procés d'enllaç previsible basat en una especificació quantificable.Perquè si sabeu que necessiteu crear una superfície amb un angle de contacte determinat, aleshores sabeu que quan ho feu, la vostra adhesió serà un èxit.
A més, per garantir un procés de gravat eficient, és important fer una mesura de l'angle de contacte amb l'aigua abans de dur a terme el gravat.Obtenir una avaluació de la neteja bàsica us permet saber exactament quins han de ser els paràmetres del gravat per assolir els vostres requisits d'angle de contacte.
Manteniment del teu Etch
L'emmagatzematge adequat del PTFE gravat és essencial per a un procés d'adhesió reeixit.L'emmagatzematge i l'inventari és un punt de control crític (CCP).Aquests CCP es troben en qualsevol part de tot el procés on la superfície d'un material té l'oportunitat de canviar, per bé o per a mal, i potser sense voler.El CCP d'emmagatzematge és crucial per al PTFE gravat perquè la superfície acabada de netejar químicament és tan reactiva que qualsevol cosa amb la qual entri en contacte pot alterar i degradar el vostre treball.
La millor pràctica per emmagatzemar el post-gravat de PTFE és utilitzar l'embalatge original en què va arribar si es pot tornar a segellar.Si això no està disponible, les bosses de bloqueig UV són una bona alternativa.Mantingueu el PTFE allunyat de l'aire i la humitat tant com sigui possible, i abans d'intentar unir-hi, assegureu-vos que feu una mesura de l'angle de contacte per assegurar-vos que ha mantingut la seva capacitat d'unir-se.
El PTFE és un material extraordinari amb una infinitat d'aplicacions, però per treure'n el màxim profit, s'ha de gravar químicament i després unir-se en la majoria dels casos.Per garantir que això es fa prou, cal utilitzar una prova que sigui sensible als canvis químics a la superfície.Col·labora amb un expert en materials que entén el teu procés de fabricació per optimitzar el teu gravat i inculcar certesa al teu flux de treball.
Hora de publicació: 17-jul-2023