Polytetrafluorethylen nebo PTFE je velmi běžný materiál široce používaný téměř ve všech velkých průmyslových odvětvích.Tento ultra lubrikační a víceúčelový fluoropolymer se dotýká každého od leteckého a automobilového průmyslu (jako izolační kryt na kabeláži) až po údržbu hudebních nástrojů (nachází se ve ventilových olejových mosazných a dřevěných dechových nástrojích pro použití na jejich pohyblivé části).Pravděpodobně nejznámější použití se používá jako nepřilnavý povrch na hrncích a pánvích.PTFE lze tvarovat do tvarovaných dílů;používá se jako ohebné potrubní spoje, tělesa ventilů, elektrické izolátory, ložiska a ozubená kola;a extrudovaný jako trubice.
Extrémní chemická odolnost a chemická inertnost, stejně jako lehké, ale přesto pevné vlastnosti PTFE jej činí velmi výhodným při výrobě a použití zdravotnických prostředků.Díky svému mimořádně nízkému koeficientu tření (což je matematický způsob, jak říci, že povrch je pozoruhodně kluzký),PTFE trubicelze použít k přenosu agresivních chemikálií nebo lékařských nástrojů, jejichž čistotu je třeba udržovat a potřebují bezpečný průchod do těla během operace.Hadička PTFE je tak kluzná, pružná a tenká, že je ideální pro zaváděcí katétr ID (vnitřní průměr), kde nástroje jako stenty, balónky, aterektomie nebo angioplastika potřebují volně klouzat bez hrozby zachycení nebo obstrukce.Protože se na této látce nic nelepí, může to také narušovat schopnost bakterií a jiných infekčních agens přilnout na hadičky a způsobit infekce získané v nemocnici.
Všechny tyto neuvěřitelné vlastnosti PTFE znamenají, že je téměř vždy spojen s něčím jiným.Pokud se používá jako povlak, jako těsnící vložka nebo jako hadička s pláštěm Pebax a plastovými spojovacími objímkami, je velmi pravděpodobné, že potřebuje přilnout k jinému materiálu.Možná jste si všimli, co jsme již řekli: na PTFE se nic nelepí.Vlastnosti, které činí tento materiál tak přitažlivým pro společnosti vyrábějící zdravotnické prostředky, mají také tendenci vytvářet výrobní výzvy během vývoje a výroby produktů.Zajistit, aby povlaky, elastomery a další součásti zařízení přilnuly k PTFE, je neuvěřitelně náročné a vyžaduje přísné kontroly procesu.
Jak tedy výrobci tento široce používaný nespojitelný materiál spojí?A jak poznají, že byl řádně ošetřen nebo připraven a je skutečně připraven k lepení nebo nátěru?
Význam chemického leptání PTFE
Abychom vysvětlili, proč je potřeba chemické leptání, je nutné pochopit, co způsobuje nedostatečnou lepivost PTFE.PTFE se skládá z velmi stabilních chemických vazeb, které znesnadňují jeho spojení s čímkoli jiným, byť jen krátce.
Vzhledem k tomu, že PTFE je chemicky inertní, což znamená, že povrch nereaguje s žádnými chemickými molekulami, se kterými přichází do styku, ať už s těmi ve vzduchu, nebo s těmi na povrchu jiných materiálů, je třeba jeho povrch chemicky upravit, aby se mohl připojit ke kabeláži. kovy nebo trubky, na které je aplikován.
Veškerá adheze je chemický proces, při kterém horních 1-5 molekulárních vrstev povrchu interaguje s chemikáliemi přítomnými v horních 1-5 molekulárních vrstvách jakéhokoli povrchu, který je na něj aplikován.Proto je třeba, aby povrch PTFE byl chemicky reaktivní, nikoli chemicky inertní, aby se úspěšně spojil.Ve vědě o materiálech se povrch, který je vysoce reaktivní a dychtivý po spojení s jinými molekulami, nazývá „vysokoenergetický povrch“.PTFE je tedy třeba převést z „nízkoenergetického“ stavu, který je jeho základním stavem, do „vysokoenergetické“, spojitelné kvality.
Existuje několik způsobů, jak toho dosáhnout, včetně ošetření vakuovou plazmou, a někteří říkají, že mohou dosáhnout lepitelného povrchu na PTFE broušením, obrušováním nebo použitím primerů, které byly navrženy pro PVC nebo polyolefiny.Nejběžnější a nejvíce vědecky ověřenou metodou je však proces zvaný chemické leptání.
Leptání přerušuje některé vazby uhlík-fluor PTFE (které tvoří všechny fluoropolymery), ve skutečnosti mění chemické vlastnosti leptané oblasti a převádí ji z inertního povrchu na povrch, který je aktivní a schopný chemicky interagovat s jinými látkami. .Výsledný povrch je méně kluzný, ale nyní se jedná o povrch, který lze lepit, tvarovat nebo připojovat k jiným materiálům a také na něj lze tisknout nebo gravírovat.
Leptání se provádí umístěním PTFE do roztoku sodíku, jako je běžně používaný Tetra Etch.Výsledná chemická reakce s povrchem odstraňuje molekuly fluoru z uhlíko-fluorové kostry fluorpolymeru a zanechává atomy uhlíku, které mají nedostatek elektronů.Čerstvě naleptaný povrch má velmi vysokou energii, a když je vystaven vzduchu, molekuly kyslíku, vodní pára a vodík mohou vletět dovnitř, aby nahradily molekuly fluoru, což umožňuje obnovu elektronů.Výsledkem tohoto procesu obnovy je reaktivní film molekul na povrchu, který umožňuje adhezi.
Jednou ze skvělých věcí na chemickém leptání je to, že dokáže změnit pouze několik horních molekulárních vrstev a ponechat zbytek PTFE nedotčený se všemi jeho jedinečnými vlastnostmi.
Jak ověřit konzistenci procesu chemického leptání.
Základní vlastnosti PTFE zůstávají stejné, protože chemické leptání ovlivňuje pouze několik horních molekulárních vrstev.Potrubí však může mít hnědé nebo hnědé zabarvení.Nezdá se, že by barevné variace korelovaly s tím, jak leptatelný je povrch, takže toto odbarvení nepoužívejte jako skutečný ukazatel toho, jak dobře byl PTFE naleptán.
Nejlepší způsob, jak zjistit, že vaše leptání vytvořilo druh povrchu, po kterém toužíte, je použít metodu, kterou používají všichni profesionální leptači: měření kontaktního úhlu vody.Tato technika se provádí nanesením kapky vysoce vyčištěné vody na PTFE a měřením, jak se tato kapka chová.Malá kapka se buď zvlní, protože je k sobě přitahována více než PTFE, nebo „zvlhne“ a zplošťuje se proti povrchu, protože je k PTFE tak přitahována.Obecně řečeno, čím úspěšnější je chemické leptání, tím menší bude kontaktní úhel (tím plošší kapka).To se často nazývá testování „smáčivosti“ povrchu, protože v podstatě, pokud je povrch správně naleptán a kapka vody se rozprostře, větší část povrchu se namočí.
Obrázekvýšeukazuje pohled shora dolů na kapku vody (uvnitř malého žlutého a modrého kroužku) na PTFE hadici před tím, než byla vyleptána. Jak můžete vidět, okraj kapky svírá s povrchem kapky úhel 95 stupňů trubka.
Obrázek nahoře ukazuje podobnou kapku vody usazenou na PTFE trubici po vyleptání.Poznáte, že se kapka rozšířila dále na povrch zkumavky, protože žlutý a modrý prstenec je větší.To znamená, že spádová hrana vytváří nižší kontaktní úhel s povrchem trubky.A když změříme tento úhel pomocí zařízení Surface Analyst, ze kterého byly pořízeny oba tyto obrázky, vidíme, že ano, úhel je 38 stupňů.Pokud to splňuje naše předem stanovené požadavky na počet, který potřebujeme zasáhnout, abychom zajistili, že tato trubice bude lepitelná, pak jsme právě potvrdili, že povrch byl dostatečně vyleptán.
Pro co nejefektivnější využití testu úhlu kontaktu s vodou je důležité spolupracovat s Surface Scientistem, abyste pochopili, jaký je ideální rozsah úhlu, kterého byste měli dosáhnout po leptání.To vám umožní vytvořit předvídatelný proces lepení založený na kvantifikovatelné specifikaci.Protože pokud víte, že potřebujete vytvořit povrch s určitým kontaktním úhlem, pak víte, že když to uděláte, vaše přilnavost bude úspěšná.
Kromě toho, aby byl zajištěn účinný proces leptání, je důležité před leptáním provést měření kontaktního úhlu vody.Získání základního hodnocení čistoty vám umožní přesně vědět, jaké parametry leptání musí mít, aby bylo dosaženo vašich požadavků na kontaktní úhel.
Údržba vašeho Etch
Správné skladování leptaného PTFE je nezbytné pro úspěšný proces adheze.Skladování a inventarizace je kritický kontrolní bod (CCP).Tyto CCP jsou kdekoli v celém procesu, kde má povrch materiálu příležitost změnit se, ať už k dobrému nebo špatnému, a možná neúmyslně.Skladovací CCP je pro leptaný PTFE zásadní, protože nově chemicky očištěný povrch je tak reaktivní, že cokoliv, s čím přijde do kontaktu, může změnit a znehodnotit vaši práci.
Nejlepším postupem při skladování následného leptání PTFE je použít původní obal, ve kterém byl dodán, pokud je znovu uzavíratelný.Pokud to není k dispozici, pak jsou dobrou alternativou sáčky s UV filtrem.Udržujte PTFE co možná nejvíce mimo vzduch a vlhkost a než se k němu pokusíte přilepit, ujistěte se, že jste změřili kontaktní úhel, abyste se ujistili, že si zachovává svou schopnost spojení.
PTFE je mimořádný materiál s nesčetnými aplikacemi, ale aby se z něj dostalo maximum, musí být ve většině případů chemicky naleptán a poté spojen.Aby bylo zajištěno dostatečné provedení, je třeba použít test, který je citlivý na chemické změny na povrchu.Spojte se s odborníkem na materiály, který rozumí vašemu výrobnímu procesu, abyste optimalizovali vaše leptání a dodali jistotu do vašeho pracovního postupu.
Čas odeslání: 17. července 2023