פוליטרפלואורואתילן, או PTFE, הוא חומר נפוץ מאוד בשימוש נרחב כמעט בכל תעשייה גדולה.הפלואורופולימר האולטרה-שמן והרב-שימושי הזה נוגע לכולם, מתעשיית התעופה והחלל ותעשיית הרכב (ככיסוי מבודד על כבלים) ועד לתחזוקת כלי נגינה (הוא נמצא במכשירי פליז וכלי נשיפה מעץ בשמן השסתומים לשימוש בחלקים הנעים שלהם).ככל הנראה השימוש המפורסם ביותר שלו משמש כמשטח נון-סטיק על סירים ומחבתות.ניתן ליצור PTFE לחלקים יצוקים;משמש כחיבורי צינור גמישים, גופי שסתומים, מבודדים חשמליים, מיסבים וגלגלי שיניים;ומחולץ כצינור.
העמידות הכימית הקיצונית והאינרטיות הכימית, כמו גם התכונות הקלות אך החזקות של PTFE, הופכות אותו ליתרון רב בייצור ובשימוש של מכשירים רפואיים.בגלל מקדם החיכוך הנמוך במיוחד שלו (שזו דרך מתמטית לומר שהמשטח חלקלק להפליא),צינורות PTFEיכול לשמש להעברת כימיקלים קשים או כלים רפואיים שצריך לשמור על טוהר המידות וצריכים מעבר בטוח לגוף במהלך הניתוח.צינורות PTFE הם כל כך משחים, גמישים ודקים עד שהם מושלמים עבור מזהה צנתר מנחה (קוטר פנימי) שבו כלים כמו סטנטים, בלונים, מכשירי אטרקטומי או אנגיופלסטיקה צריכים להחליק בחופשיות ללא איום של תקלות או חסימה.מכיוון ששום דבר לא נדבק לחומר הזה, זה יכול גם להפריע ליכולת של חיידקים וחומרים זיהומיים אחרים להיצמד לצינורות ולגרום לזיהומים שנרכשו בבית החולים.
כל התכונות המדהימות הללו של PTFE אומרות שהוא כמעט תמיד קשור למשהו אחר.אם הוא משמש כציפוי, כאטם איטום, או כצינור עם מעילי פבקס וחומרי חיבור מפלסטיק, סביר מאוד שהוא צריך להיצמד לחומר אחר.אולי שמתם לב למה שכבר אמרנו: שום דבר לא נדבק ל-PTFE.התכונות שהופכות את החומר הזה לכל כך מושך לחברות מכשור רפואי נוטות גם ליצור אתגרי ייצור במהלך פיתוח וייצור המוצר.קבלת ציפויים, אלסטומרים ורכיבי מכשירים אחרים להיצמד ל-PTFE היא מאתגרת להפליא ודורשת בקרת תהליך קפדנית.
אז איך היצרנים הופכים את החומר הנפוץ והבלתי ניתן לחיבור הזה לחיבור?ואיך הם יודעים שהוא טופל או הוכן כראוי והוא באמת מוכן לחיבור או ציפוי?
החשיבות של תחריט כימי של PTFE
כדי להסביר מדוע יש צורך בתחריט כימי, יש צורך להבין מה גורם לחוסר החיבור של PTFE.PTFE מורכב מקשרים כימיים יציבים מאוד, אשר מקשים עליו להצטרף לכל דבר אחר, אפילו לזמן קצר.
מכיוון ש-PTFE אינרטי מבחינה כימית, כלומר המשטח אינו מגיב עם מולקולות כימיות כלשהן שהוא בא איתן במגע, לא אלו באוויר או אלו שעל פני השטח של חומרים אחרים, פני השטח שלו צריכים לעבור שינוי כימי כדי להיצמד לכבלים, מתכות, או צינורות שעליהן מורחים.
כל הידבקות היא תהליך כימי שבו 1-5 השכבות המולקולריות העליונות של משטח מקיימות אינטראקציה עם הכימיקלים הנמצאים ב-1-5 השכבות המולקולריות העליונות של כל משטח שמיושם עליו.לכן, פני השטח של PTFE צריכים להיעשות תגובתיים כימית בניגוד לאינרטיות כימית על מנת להיקשר בהצלחה.במדעי החומרים, משטח שהוא מאוד תגובתי ולהוט להיקשר עם מולקולות אחרות נקרא "משטח בעל אנרגיה גבוהה".אז PTFE צריך להילקח ממצב של "אנרגיה נמוכה", שהוא מצב הבסיס שלו, לאיכות "אנרגיה גבוהה", הניתנת לחיבור.
ישנן כמה דרכים לעשות זאת, כולל טיפול בפלזמה ואקום, ויש כאלה שאומרים שהם יכולים להשיג משטח הניתן לחיבור על PTFE על ידי שיוף, שיוף או שימוש בפריימרים שתוכננו עבור PVC או פוליאולפינים.עם זאת, השיטה הנפוצה ביותר והמוכחת ביותר מבחינה מדעית היא תהליך הנקרא תחריט כימי.
תחריט שובר חלק מקשרי הפחמן-פלואור של PTFE (המרכיבים את כל הפלואורופולימרים), למעשה, משנה את המאפיינים הכימיים של האזור החרוט, מעביר אותו ממשטח אינרטי למשטח שפעיל ומסוגל ליצור אינטראקציה כימית עם חומרים אחרים .המשטח המתקבל פחות משמן אך הוא כעת משטח שניתן להדביק, לעצב או להדביק לחומרים אחרים, כמו גם לאפשר הדפסה או חריטה עליו.
תחריט מבוצע על ידי הנחת ה-PTFE בתמיסת נתרן, כמו ה-Tetra Etch הנפוץ.התגובה הכימית המתקבלת עם פני השטח מסירה מולקולות פלואור מעמוד השדרה של הפחמן-פלואור של הפלואורופולימר ומשאירה אטומי פחמן שחסרים באלקטרונים.למשטח החרוט הטרי יש אנרגיה גבוהה מאוד, וכאשר הוא נחשף לאוויר, מאפשרים למולקולות חמצן, אדי מים ומימן לעוף פנימה לתפוס את מקומן של מולקולות הפלואור, מה שמאפשר שחזור האלקטרונים.תהליך שיקום זה מביא לסרט תגובתי של מולקולות על פני השטח המאפשרות הידבקות.
אחד הדברים הגדולים בתחריט כימי הוא שהיא מסוגלת לשנות רק את השכבות המולקולריות העליונות ולהשאיר את שאר ה-PTFE ללא פגע עם כל התכונות הייחודיות שלו.
כיצד לאמת את העקביות של תהליך תחריט כימי.
תכונות הליבה של PTFE נשארות זהות מכיוון שחריטה כימית משפיעה רק על השכבות המולקולריות העליונות ביותר.עם זאת, ייתכן שיש גוון חום או שזוף לצינור.נראה כי וריאציות צבע אינן תואמות את מידת החיבור של פני השטח, אז אל תשתמש בשינוי הצבע הזה כאינדיקציה אמיתית לעד כמה ה-PTFE נחרט.
הדרך הטובה ביותר לדעת שהתחריט שלך יצר את סוג המשטח שאתה מחפש היא להשתמש בשיטה שכל התחרים המקצועיים משתמשים בהם: מדידות זווית מגע עם מים.טכניקה זו נעשית על ידי הנחת טיפת מים מטוהרים מאוד על ה-PTFE ומדידה כיצד טיפה זו מתנהגת.הטיפה הקטנטנה תעלה חרוזים בגלל שהיא נמשכת לעצמה יותר מה-PTFE, או שהיא "תרטיב" ותשתטח על פני השטח בגלל שהיא כל כך נמשכת ל-PTFE.באופן כללי, ככל שהחריטה הכימית מוצלחת יותר - זווית המגע תהיה נמוכה יותר (הטיפה שטוחה יותר).זה מכונה לעתים קרובות בדיקת "הרטבה" של פני השטח מכיוון שבעצם, אם המשטח נחרט כראוי וטיפת המים מתפשטת, יותר מהמשטח נרטב.
התמונהמֵעַלמציג תצוגה מלמעלה למטה של טיפת מים (בתוך הטבעת הצהובה והכחולה הקטנה) על צינור PTFE לפני שנחרטה. כפי שניתן לראות, קצה הטיפה יוצר זווית של 95 מעלות עם פני השטח של צינור.
התמונה למעלה מציגה טיפה דומה של מים שהופקדה על צינור PTFE לאחר שנחרטה.ניתן לראות שהטיפה התפשטה יותר על פני הצינור מכיוון שהטבעת הצהובה והכחולה גדולה יותר.משמעות הדבר היא שקצה הירידה יוצר זווית מגע נמוכה יותר עם פני הצינור.וכאשר מודדים את הזווית הזו עם מכשיר Surface Analyst, שממנו נלקחו שתי התמונות, אנו רואים כי כן, הזווית היא 38 מעלות.אם זה עונה על הדרישות שנקבעו מראש למספר שאנחנו צריכים להכות כדי להבטיח שהצינור הזה ניתן לחיבור, אז בדיוק אימתנו שהמשטח נחרט מספיק.
לשימוש היעיל ביותר במבחן זווית מגע המים, חשוב לעבוד עם מדען שטח כדי להבין מהו טווח הזוויות האידיאלי להגיע אליו לאחר החריטה.זה מאפשר לך לבנות תהליך מליטה צפוי המבוסס על מפרט שניתן לכמת.כי אם אתה יודע שאתה צריך ליצור משטח עם זווית מגע מסוימת, אז אתה יודע שכאשר תעשה זאת, ההדבקה שלך תהיה הצלחה.
בנוסף, כדי להבטיח תהליך תחריט יעיל, חשוב לבצע מדידת זווית מגע מים לפני ביצוע התחריט.קבלת הערכת ניקיון בסיסית מאפשרת לך לדעת בדיוק מה צריכים להיות הפרמטרים של החריטה כדי להגיע לדרישות זווית המגע שלך.
תחזוקה שלך
אחסון נכון של PTFE חרוט חיוני לתהליך הדבקה מוצלח.אחסון ומלאי הם נקודת בקרה קריטית (CCP).המק"ס הללו נמצאות בכל מקום בכל התהליך שבו לפני השטח של חומר יש הזדמנות להשתנות, לטוב או לרע, ואולי בלי כוונה.CCP האחסון חיוני עבור PTFE חרוט מכיוון שהמשטח שנוקה כימי חדש הוא כל כך תגובתי שכל דבר שהוא בא איתו במגע יכול לשנות ולפגוע בעבודתך.
השיטה הטובה ביותר באחסון PTFE לאחר חריטה היא להשתמש באריזה המקורית שבה היא הגיעה אם היא ניתנת לסגירה חוזרת.אם זה לא זמין, שקיות חסימת UV הן חלופה טובה.הרחק את ה-PTFE מאוויר ולחות ככל האפשר, ולפני שתנסה להיקשר אליו, וודא שאתה מבצע מדידת זווית מגע כדי לוודא שהוא שמר על יכולת ההדבקה שלו.
PTFE הוא חומר יוצא דופן עם אינספור יישומים, אך כדי להפיק ממנו את המקסימום, יש לחרוט אותו כימית ולאחר מכן להדביק אותו ברוב המקרים.כדי להבטיח שזה נעשה בצורה מספקת, יש להשתמש בבדיקה הרגישה לשינויים הכימיים על פני השטח.חבר עם מומחה לחומרים שמבין את תהליך הייצור שלך כדי לייעל את החריטה שלך ולהחדיר ודאות לזרימת העבודה שלך.
זמן פרסום: 17-7-2023