O politetrafluoroetileno, ou PTFE, é un material moi común moi utilizado en case todas as grandes industrias.Este fluoropolímero ultra-lubricante e multiusos toca a todos, desde as industrias aeroespacial e automotriz (como tapa illante do cableado) ata o mantemento de instrumentos musicais (atópase na válvula de latón e instrumentos de vento de madeira para usar nas súas partes móbiles).Probablemente o seu uso máis famoso úsase como superficie antiadherente en potas e tixolas.O PTFE pódese formar en pezas moldeadas;usado como xuntas de tubos flexibles, corpos de válvulas, illantes eléctricos, rodamentos e engrenaxes;e extruido como tubo.
A extrema resistencia química e a inercia química, así como as propiedades lixeiras pero fortes do PTFE, fan que sexa moi vantaxoso na fabricación e uso de dispositivos médicos.Debido ao seu coeficiente de fricción extraordinariamente baixo (que é unha forma matemática de dicir que a superficie é notablemente escorregadiza),Tubo de PTFEPódese usar para transferir produtos químicos agresivos ou ferramentas médicas cuxa pureza debe manterse e necesita un paso seguro ao corpo durante a cirurxía.O tubo de PTFE é tan lubricante, resistente e delgado que é perfecto para un ID de catéter guía (diámetro interior) onde ferramentas como stents, globos, aterectomía ou dispositivos de angioplastia precisan deslizarse libremente sen a ameaza de enganches ou obstrucións.Debido a que nada se pega a este material, tamén pode interferir coa capacidade das bacterias e outros axentes infecciosos para adherirse aos tubos e causar infeccións adquiridas no hospital.
Todos estes atributos incribles do PTFE significan que case sempre está unido a outra cousa.Se se está a usar como revestimento, como xunta de selado ou como tubo con camisas de Pebax e casquillos de conexión de plástico, é moi probable que teña que adherirse a outro material.Quizais teñades contado o que xa dixemos: nada se pega ao PTFE.As propiedades que fan que este material sexa tan atractivo para as empresas de dispositivos médicos tamén tenden a crear retos de fabricación durante o desenvolvemento e a produción do produto.Conseguir que os revestimentos, elastómeros e outros compoñentes do dispositivo se adhiran ao PTFE é un desafío incrible e require estritos controis de proceso.
Entón, como fan que os fabricantes poidan unirse este material moi utilizado e non adherente?E como saben que se tratou ou preparou correctamente e que está realmente listo para pegar ou cubrir?
A importancia do gravado químico do PTFE
Para explicar por que se necesita o gravado químico, é necesario comprender o que causa a falta de unión do PTFE.O PTFE está formado por enlaces químicos moi estables, o que dificulta a súa unión a calquera outra cousa, aínda que sexa brevemente.
Dado que o PTFE é quimicamente inerte, o que significa que a superficie non reacciona con ningunha molécula química coas que entra en contacto, nin as do aire nin as da superficie doutros materiais, a súa superficie debe modificarse quimicamente para conectarse ao cableado. metais ou tubos aos que se está aplicando.
Toda adhesión é un proceso químico no que as 1-5 capas moleculares superiores dunha superficie interactúan cos produtos químicos presentes nas 1-5 capas moleculares superiores de calquera superficie que se lle aplique.Polo tanto, a superficie do PTFE debe facerse químicamente reactiva en oposición á químicamente inerte para unirse con éxito.En Materials Science, unha superficie que é altamente reactiva e ansiosa por unirse con outras moléculas chámase "superficie de alta enerxía".Polo tanto, o PTFE debe levarse dun estado de "baixa enerxía", que é a súa condición de referencia, a unha calidade de unión de "alta enerxía".
Hai algunhas formas de facelo, incluíndo o tratamento con plasma ao baleiro, e hai algúns que din que poden conseguir unha superficie adherible en PTFE lixando, abrasando ou usando imprimacións que foron deseñadas para PVC ou poliolefinas.Non obstante, o método máis común e máis probado cientificamente é un proceso chamado gravado químico.
O gravado rompe algúns dos enlaces carbono-flúor do PTFE (que forman todos os fluoropolímeros), en efecto, cambiando as características químicas da área gravada, pasándoa dunha superficie inerte a outra activa e capaz de interactuar químicamente con outras substancias. .A superficie resultante é menos lubricante pero agora é unha superficie que se pode pegar, moldear ou unir a outros materiais, ademais de permitir imprimir ou gravar.
O gravado realízase poñendo o PTFE nunha solución de sodio, como o comúnmente usado Tetra Etch.A reacción química resultante coa superficie elimina as moléculas de flúor da columna vertebral carbono-flúor do fluoropolímero deixando átomos de carbono deficientes en electróns.A superficie recén gravada ten unha enerxía moi alta e, cando se expón ao aire, déixase voar moléculas de osíxeno, vapor de auga e hidróxeno para ocupar o lugar das moléculas de flúor, permitindo a restauración dos electróns.Este proceso de restauración dá lugar a unha película reactiva de moléculas na superficie que permiten a adhesión.
Unha das grandes cousas do gravado químico é que é capaz de cambiar só as capas moleculares superiores e deixar o resto do PTFE intacto con todas as súas propiedades únicas.
Como verificar a consistencia dun proceso de grabado químico.
As propiedades básicas do PTFE seguen sendo as mesmas xa que o gravado químico só afecta ás poucas capas moleculares superiores.Non obstante, pode haber unha cor marrón ou marrón no tubo.A variación de cor non parece correlacionarse coa unión da superficie, polo que non use esta decoloración como unha indicación real do ben que se gravou o PTFE.
A mellor forma de saber que o teu gravado creou o tipo de superficie que buscas é usar un método que usan todos os gravadores profesionais: a medición do ángulo de contacto coa auga.Esta técnica realízase depositando unha gota de auga moi purificada sobre o PTFE e medindo como se comporta esa gota.A minúscula gota ou ben se engordará porque é máis atraída por si mesma que o PTFE, ou "mollarase" e aplanarase contra a superficie porque é tan atraída polo PTFE.En xeral, canto máis exitoso sexa o gravado químico, menor será o ángulo de contacto (máis plana será a gota).A miúdo denomínase proba da "humectabilidade" da superficie porque, esencialmente, se a superficie está correctamente gravada e a gota de auga se espalla, máis superficie mollarase.
A imaxearribamostra unha vista de arriba abaixo dunha pinga de auga (dentro do pequeno anel amarelo e azul) sobre un tubo de PTFE antes de que fose gravada. Como podes ver, o bordo da gota forma un ángulo de 95 graos coa superficie do tubo.
A imaxe superior mostra unha gota similar de auga depositada nun tubo de PTFE despois de ser gravada.Pódese dicir que a gota estendeuse máis na superficie do tubo porque o anel amarelo e azul é máis grande.Isto significa que o bordo de caída está creando un ángulo de contacto máis baixo coa superficie do tubo.E ao medir ese ángulo co dispositivo Surface Analyst, do que se tomaron estas dúas imaxes, vemos que, si, o ángulo é de 38 graos.Se iso cumpre os nosos requisitos predeterminados para o número que necesitamos acadar para garantir que este tubo se pode unir, entón acabamos de validar que a superficie foi gravada suficientemente.
Para o uso máis eficaz da proba do ángulo de contacto coa auga, é importante traballar cun científico de superficie para comprender cal é o rango de ángulo ideal para alcanzar despois do gravado.Isto permítelle construír un proceso de unión previsible baseado nunha especificación cuantificable.Porque se sabes que necesitas crear unha superficie cun ángulo de contacto particular, entón sabes que cando o fagas, a túa adhesión será un éxito.
Ademais, para garantir un proceso de gravado eficiente, é importante medir o ángulo de contacto coa auga antes de que se realice o gravado.A obtención dunha avaliación da limpeza de referencia permítelle saber exactamente cales deben ser os parámetros do gravado para alcanzar os requisitos do ángulo de contacto.
Mantendo o teu Etch
O almacenamento axeitado do PTFE gravado é esencial para un proceso de adhesión exitoso.O almacenamento e o inventario son un punto de control crítico (CCP).Estes PCC están en calquera lugar de todo o proceso onde a superficie dun material ten a oportunidade de cambiar, para ben ou para mal, e quizais sen querer.O CCP de almacenamento é crucial para o PTFE gravado porque a superficie recentemente limpada químicamente é tan reactiva que calquera cousa coa que entre en contacto pode alterar e degradar o seu traballo.
A mellor práctica para almacenar PTFE posterior ao grabado é utilizar o envase orixinal no que chegou se é resellable.Se isto non está dispoñible, as bolsas con bloqueo UV son unha boa alternativa.Manteña o PTFE lonxe do aire e da humidade na medida do posible, e antes de tentar unirse a el, asegúrese de tomar unha medida do ángulo de contacto para asegurarse de que mantivo a súa capacidade de unión.
O PTFE é un material extraordinario con infinidade de aplicacións, pero para sacarlle o máximo proveito, debe ser gravado químicamente e despois unido na maioría dos casos.Para garantir que isto se faga suficientemente, é necesario utilizar unha proba que sexa sensible aos cambios químicos na superficie.Asóciese cun experto en materiais que entenda o seu proceso de fabricación para optimizar o seu gravado e inculcar certeza no seu fluxo de traballo.
Hora de publicación: 17-Xul-2023