Polytetrafluorieteeni tai PTFE on hyvin yleinen materiaali, jota käytetään laajalti lähes kaikilla suurilla teollisuudenaloilla.Tämä erittäin voiteleva ja monikäyttöinen fluoripolymeeri koskettaa kaikkia ilmailu- ja autoteollisuudesta (kaapeleiden eristävänä suojana) soittimien huoltoon (se löytyy venttiiliöljyn messinki- ja puupuhallinsoittimista käytettäväksi niiden liikkuvissa osissa).Sen luultavasti tunnetuin käyttötapa on tarttumaton pinta kattiloissa ja pannuissa.PTFE:stä voidaan muodostaa muovattuja osia;käytetään joustavina putkiliitoksina, venttiilirunkoina, sähköeristeinä, laakereina ja hammaspyörinä;ja suulakepuristettu letkuna.
PTFE:n äärimmäinen kemiallinen kestävyys ja kemiallinen inertiteetti sekä kevyet mutta vahvat ominaisuudet tekevät siitä erittäin hyödyllisen lääketieteellisten laitteiden valmistuksessa ja käytössä.Sen poikkeuksellisen alhaisen kitkakertoimen ansiosta (joka on matemaattinen tapa sanoa, että pinta on huomattavan liukas),PTFE letkuvoidaan käyttää voimakkaiden kemikaalien tai lääketieteellisten työkalujen siirtämiseen, joiden puhtaus on säilytettävä ja jotka tarvitsevat turvallisen pääsyn kehoon leikkauksen aikana.PTFE-letku on niin voitelevaa, kimmoisaa ja ohutta, että se sopii täydellisesti ohjaavaan katetriin (sisähalkaisija), jossa työkalut, kuten stentit, pallot, aterektomia tai angioplastia, joutuvat liukumaan läpi vapaasti ilman takertumista tai tukkeumia.Koska mikään ei tartu tähän aineeseen, se voi myös häiritä bakteerien ja muiden tartunnanaiheuttajien kykyä kiinnittyä letkuihin ja aiheuttaa sairaalainfektioita.
Kaikki nämä PTFE:n uskomattomat ominaisuudet tarkoittavat, että se on lähes aina sidottu johonkin muuhun.Jos sitä käytetään pinnoitteena, tiivistetiivisteenä tai letkuna, jossa on Pebax-vaipat ja muoviset liitosholkit, on erittäin todennäköistä, että se kiinnittyy johonkin toiseen materiaaliin.Olet ehkä huomannut sen, mitä jo sanoimme: mikään ei tartu PTFE:hen.Ominaisuudet, jotka tekevät tästä materiaalista niin houkuttelevan lääkinnällisiä laitteita valmistaville yrityksille, aiheuttavat myös valmistuksen haasteita tuotekehityksen ja tuotannon aikana.Pinnoitteiden, elastomeerien ja muiden laitekomponenttien saattaminen kiinni PTFE:hen on uskomattoman haastavaa ja vaatii tiukkaa prosessin valvontaa.
Joten, miten valmistajat tekevät tästä laajasti käytetystä, sitomattomasta materiaalista kiinnitettävän?Ja mistä he tietävät, että se on käsitelty tai valmistettu oikein ja että se on todella valmis liimattavaksi tai päällystettäväksi?
PTFE:n kemiallisen etsauksen merkitys
Jotta voidaan selittää, miksi kemiallista syövytystä tarvitaan, on ymmärrettävä, mikä aiheuttaa PTFE:n sitoutumattomuuden puutteen.PTFE koostuu erittäin stabiileista kemiallisista sidoksista, jotka vaikeuttavat sen liittymistä mihinkään muuhun edes hetkellisesti.
Koska PTFE on kemiallisesti inertti, eli pinta ei reagoi minkään kemiallisen molekyylin kanssa, jonka kanssa se joutuu kosketuksiin, ei ilmassa olevien tai muiden materiaalien pinnalla olevien molekyylien kanssa, sen pintaa on modifioitava kemiallisesti, jotta se voidaan kiinnittää kaapeleihin, metalleja tai putkia, joihin sitä käytetään.
Kaikki adheesio on kemiallinen prosessi, jossa pinnan 1-5 ylintä molekyylikerrosta ovat vuorovaikutuksessa kemikaalien kanssa, jotka ovat läsnä 1-5 ylimmässä molekyylikerroksessa minkä tahansa pinnan pinnalle.Siksi PTFE:n pinta on tehtävä kemiallisesti reaktiiviseksi kemiallisesti inertin sijaan, jotta se sitoutuisi onnistuneesti.Materiaalitieteessä pintaa, joka on erittäin reaktiivinen ja haluaa sitoutua muihin molekyyleihin, kutsutaan "korkeanenergiseksi pinnaksi".Joten PTFE on siirrettävä "matalan energian" tilasta, joka on sen perustila, "suurienergiseen", sidostettavaan laatuun.
On olemassa muutamia tapoja tehdä tämä, mukaan lukien tyhjiöplasmakäsittely, ja jotkut sanovat voivansa saavuttaa tarttuvan pinnan PTFE:lle hiomalla, hiomalla tai käyttämällä PVC:tä tai polyolefiineja varten suunniteltuja pohjusteita.Yleisin ja tieteellisesti todistetuin menetelmä on kuitenkin kemiallinen syövytys.
Syövytys katkaisee osan PTFE:n hiili-fluorisidoksesta (jotka muodostavat kaikki fluoripolymeerit), itse asiassa muuttaen syövytetyn alueen kemiallisia ominaisuuksia, jolloin se muuttuu inertistä pinnasta sellaiseksi, joka on aktiivinen ja kykenee kemiallisesti vuorovaikuttamaan muiden aineiden kanssa. .Tuloksena oleva pinta on vähemmän voiteleva, mutta se on nyt pinta, joka voidaan liimata, muovata tai liimata muihin materiaaleihin, sekä mahdollistaa sen painamisen tai kaivertamisen.
Etsaus suoritetaan laittamalla PTFE natriumliuokseen, kuten yleisesti käytetty Tetra Etch.Tuloksena oleva kemiallinen reaktio pinnan kanssa poistaa fluorimolekyylejä fluoripolymeerin hiili-fluorirungosta jättäen jäljelle hiiliatomeja, joista puuttuu elektroneja.Juuri syövytetyllä pinnalla on erittäin korkea energia, ja kun se altistuu ilmalle, happimolekyylien, vesihöyryn ja vedyn annetaan lentää sisään fluorimolekyylien tilalle, mikä mahdollistaa elektronien palautumisen.Tämä restaurointiprosessi johtaa siihen, että pinnalle muodostuu reaktiivinen molekyylikalvo, joka mahdollistaa kiinnittymisen.
Yksi kemiallisen etsauksen hienoista asioista on, että se pystyy muuttamaan vain muutaman ylimmän molekyylikerroksen ja jättämään loput PTFE:stä koskemattomiksi kaikilla sen ainutlaatuisilla ominaisuuksilla.
Kuinka varmistaa kemiallisen syövytysprosessin johdonmukaisuus.
PTFE:n ydinominaisuudet pysyvät samoina, koska kemiallinen syövytys vaikuttaa vain muutamaan ylimpään molekyylikerrokseen.Letkussa voi kuitenkin olla ruskeaa tai ruskehtavaa sävyä.Värivaihtelut eivät näytä korreloivan pinnan tarttuvuuden kanssa, joten älä käytä tätä värimuutoksia todellisena osoituksena siitä, kuinka hyvin PTFE on syövytetty.
Paras tapa tietää, että etsaus loi sellaisen pinnan, jota etsit, on käyttää menetelmää, jota kaikki ammattimaiset etsaajat käyttävät: vesikontaktikulmamittauksia.Tämä tekniikka tehdään levittämällä pisara erittäin puhdistettua vettä PTFE:lle ja mittaamalla, kuinka pisara käyttäytyy.Pieni pisara joko halkeilee, koska se vetää enemmän puoleensa kuin PTFE, tai se "kostuu" ja tasoittuu pintaa vasten, koska se vetää puoleensa PTFE:tä.Yleisesti ottaen mitä onnistuneempi kemiallinen etsaus - sitä pienempi kosketuskulma (mitä tasaisempi pisara) on.Tätä kutsutaan usein pinnan "kostuvuuden" testaamiseksi, koska olennaisesti, jos pinta on syövytetty kunnolla ja vesipisara leviää, enemmän pintaa kastuu.
Kuvaedellänäyttää ylhäältä alas näkymän vesipisarasta (pienen keltaisen ja sinisen renkaan sisällä) PTFE-letkussa ennen kuin se on syövytetty. Kuten näet, pisaran reuna muodostaa 95 asteen kulman PTFE-letkun pinnan kanssa. putki.
Yllä olevassa kuvassa näkyy samanlainen vesipisara, joka on kerrostunut PTFE-putkeen syövytyksen jälkeen.Voit huomata, että pisara on levinnyt pidemmälle putken pinnalle, koska keltainen ja sininen rengas on suurempi.Tämä tarkoittaa, että pudotusreuna muodostaa pienemmän kosketuskulman letkun pinnan kanssa.Ja kun mitataan tuo kulma Surface Analyst -laitteella, josta molemmat kuvat on otettu, näemme, että kyllä, kulma on 38 astetta.Jos se täyttää ennalta määritetyt vaatimukset numerolle, joka meidän täytyy lyödä varmistaaksemme tämän putken kiinnittymisen, olemme juuri vahvistaneet, että pinta on syövytetty riittävästi.
Jotta vesikontaktikulmatestin käyttö olisi mahdollisimman tehokasta, on tärkeää työskennellä Surface Scientistin kanssa, jotta hän ymmärtää, mikä on ihanteellinen kulma-alue etsauksen jälkeen.Tämän avulla voit rakentaa ennustettavan sidosprosessin kvantitatiivisen spesifikaation perusteella.Koska jos tiedät, että sinun on luotava pinta tietyllä kosketuskulmalla, tiedät, että kun teet niin, tarttuvuus onnistuu.
Lisäksi tehokkaan etsausprosessin varmistamiseksi on tärkeää mitata vesikontaktikulma ennen syövytystä.Perustason puhtausarvioinnin avulla voit tietää tarkalleen, mitkä etsauksen parametrien on oltava saavuttaaksesi kosketuskulmavaatimukset.
Etchin ylläpito
Syövytetyn PTFE:n asianmukainen varastointi on välttämätöntä onnistuneen tartuntaprosessin kannalta.Varastointi ja varasto on kriittinen ohjauspiste (CCP).Nämä CCP:t ovat kaikkialla koko prosessissa, jossa materiaalin pinnalla on mahdollisuus muuttua, joko hyväksi tai huonoksi, ja ehkä tahattomasti.Varastointi-CCP on erittäin tärkeä syövytetylle PTFE:lle, koska vastikään kemiallisesti puhdistettu pinta on niin reaktiivinen, että kaikki sen kanssa kosketuksiin joutuva voi muuttaa ja huonontaa työtäsi.
Paras käytäntö PTFE:n postetchin säilyttämisessä on käyttää alkuperäistä pakkausta, jossa se saapui, jos se on uudelleen suljettavissa.Jos sitä ei ole saatavilla, UV-suojapussit ovat hyvä vaihtoehto.Pidä PTFE mahdollisimman poissa ilmasta ja kosteudesta, ja ennen kuin yrität kiinnittää siihen, varmista, että mittaat kosketuskulman varmistaaksesi, että se on säilyttänyt kiinnittymiskykynsä.
PTFE on poikkeuksellinen materiaali, jolla on lukemattomia käyttökohteita, mutta saadaksesi parhaan hyödyn siitä, se on syövytettävä kemiallisesti ja sitten liimattava useimmissa tapauksissa.Sen varmistamiseksi, että tämä tehdään riittävästi, on käytettävä testiä, joka on herkkä pinnan kemiallisille muutoksille.Tee yhteistyötä materiaaliasiantuntijan kanssa, joka ymmärtää valmistusprosessisi optimoidaksesi etchsi ja juurruttaaksesi varmuutta työnkulkuusi.
Postitusaika: 17.7.2023