Politetrafluoretilēns jeb PTFE ir ļoti izplatīts materiāls, ko plaši izmanto gandrīz visās lielākajās nozarēs.Šis īpaši eļļojošais un daudzpusīgi lietojams fluorpolimērs skar ikvienu, sākot no aviācijas un automobiļu rūpniecības (kā kabeļu izolācijas pārsegs) līdz mūzikas instrumentu apkopei (tas ir atrodams vārstu eļļas misiņa un koka pūšaminstrumentos, ko izmanto to kustīgajās daļās).Iespējams, tās slavenākais lietojums tiek izmantots kā nepiedegoša virsma uz katliem un pannām.PTFE var veidot formētās daļās;izmanto kā elastīgus cauruļu savienojumus, vārstu korpusus, elektriskos izolatorus, gultņus un zobratus;un izspiež kā caurules.
Ekstrēmā ķīmiskā izturība un ķīmiskā inerce, kā arī vieglās, taču spēcīgās PTFE īpašības padara to par ļoti izdevīgu medicīnas ierīču ražošanā un lietošanā.Īpaši zemā berzes koeficienta dēļ (kas ir matemātisks veids, kā teikt, ka virsma ir ārkārtīgi slidena),PTFE caurulesvar izmantot, lai pārnestu spēcīgas ķīmiskas vielas vai medicīniskos instrumentus, kuru tīrība ir jāsaglabā un kam nepieciešama droša iekļūšana ķermenī operācijas laikā.PTFE caurules ir tik eļļojošas, elastīgas un plānas, ka tās ir lieliski piemērotas vadošajam katetra ID (iekšējais diametrs), kur tādiem instrumentiem kā stenti, baloni, aterektomijas vai angioplastikas ierīces ir brīvi jāslīd cauri bez aizķeršanās vai šķēršļu draudiem.Tā kā šiem materiāliem nekas nelīp, tas var arī traucēt baktēriju un citu infekcijas izraisītāju spēju pieķerties caurulēm un izraisīt slimnīcā iegūtas infekcijas.
Visi šie neticamie PTFE atribūti nozīmē, ka tas gandrīz vienmēr ir saistīts ar kaut ko citu.Ja tas tiek izmantots kā pārklājums, kā blīvējuma blīve vai kā caurule ar Pebax apvalkiem un plastmasas savienojošajiem uzgaļiem, ļoti iespējams, ka tam ir jāpielīmē cits materiāls.Jūs, iespējams, pamanījāt to, ko mēs jau teicām: nekas nelīp pie PTFE.Īpašības, kas padara šo materiālu tik pievilcīgu medicīnas ierīču uzņēmumiem, mēdz arī radīt ražošanas problēmas produktu izstrādes un ražošanas laikā.Pārklājumu, elastomēru un citu ierīces sastāvdaļu pielipšana PTFE ir neticami sarežģīta, un tai ir nepieciešama stingra procesa kontrole.
Tātad, kā ražotāji padara šo plaši izmantoto, nesavienojamo materiālu savienojamu?Un kā viņi zina, ka tas ir pareizi apstrādāts vai sagatavots un vai tas tiešām ir gatavs savienošanai vai pārklājumam?
PTFE ķīmiskās kodināšanas nozīme
Lai izskaidrotu, kāpēc ir nepieciešama ķīmiskā kodināšana, ir jāsaprot, kas izraisa PTFE nesavienojamības trūkumu.PTFE sastāv no ļoti stabilām ķīmiskām saitēm, kas apgrūtina tā savienošanos ar kaut ko citu, pat īslaicīgi.
Tā kā PTFE ir ķīmiski inerts, kas nozīmē, ka virsma nereaģē ne ar kādām ķīmiskām molekulām, ar kurām tā nonāk saskarē, ne ar tām, kas atrodas gaisā vai uz citu materiālu virsmas, tā virsma ir ķīmiski jāpārveido, lai pievienotu kabeļiem, metāliem vai caurulēm, uz kurām tas tiek uzklāts.
Visa adhēzija ir ķīmisks process, kurā virsmas augšējie 1–5 molekulārie slāņi mijiedarbojas ar ķīmiskajām vielām, kas atrodas jebkuras virsmas augšējos 1–5 molekulārajos slāņos.Tāpēc PTFE virsma ir jāpadara ķīmiski reaģējoša, nevis ķīmiski inerta, lai veiksmīgi sasaistītu.Materiālzinātnē virsmu, kas ir ļoti reaģējoša un vēlas savienoties ar citām molekulām, sauc par "augstas enerģijas virsmu".Tāpēc PTFE ir jāpārnes no “zemas enerģijas” stāvokļa, kas ir tā pamatstāvoklis, uz “augstas enerģijas”, savienojamu kvalitāti.
Ir daži veidi, kā to izdarīt, tostarp vakuuma plazmas apstrāde, un daži apgalvo, ka var panākt PTFE līmējamu virsmu, slīpējot, noberzjot vai izmantojot gruntējumus, kas paredzēti PVC vai poliolefīniem.Tomēr visizplatītākā un zinātniski pārbaudītākā metode ir process, ko sauc par ķīmisko kodināšanu.
Kodināšana pārtrauc dažas PTFE oglekļa-fluora saites (kas veido visus fluorpolimērus), faktiski mainot kodinātās zonas ķīmiskās īpašības, pārņemot to no inertas virsmas uz tādu, kas ir aktīva un spēj ķīmiski mijiedarboties ar citām vielām. .Iegūtā virsma ir mazāk eļļojoša, taču tagad tā ir virsma, ko var līmēt, formēt vai savienot ar citiem materiāliem, kā arī ļauj to apdrukāt vai iegravēt.
Kodināšanu veic, ievietojot PTFE nātrija šķīdumā, tāpat kā parasti izmantotajā Tetra Etch.Iegūtā ķīmiskā reakcija ar virsmu noņem fluora molekulas no fluorpolimēra oglekļa-fluora mugurkaula, atstājot oglekļa atomus, kuriem trūkst elektronu.Svaigi iegravētajai virsmai ir ļoti augsta enerģija, un, kad tā ir pakļauta gaisa iedarbībai, tajā var ielidot skābekļa molekulas, ūdens tvaiki un ūdeņradis, lai aizstātu fluora molekulas, ļaujot atjaunot elektronus.Šī atjaunošanas procesa rezultātā uz virsmas veidojas reaktīva molekulu plēve, kas nodrošina adhēziju.
Viena no lieliskajām ķīmiskās kodināšanas lietām ir tā, ka tā spēj mainīt tikai dažus augšējos molekulāros slāņus un atstāt pārējo PTFE neskartu ar visām tā unikālajām īpašībām.
Kā pārbaudīt ķīmiskās kodināšanas procesa konsekvenci.
PTFE galvenās īpašības paliek nemainīgas, jo ķīmiskā kodināšana ietekmē tikai dažus augšējos molekulāros slāņus.Tomēr caurulei var būt brūns vai iedegums.Šķiet, ka krāsu atšķirības nav saistītas ar virsmas saķeri, tāpēc neizmantojiet šo krāsas maiņu kā īstu norādi par to, cik labi PTFE ir iegravēts.
Labākais veids, kā uzzināt, vai kodināšana radīja tādu virsmu, kādu vēlaties, ir izmantot metodi, ko izmanto visi profesionālie kodinātāji: ūdens kontakta leņķa mērījumus.Šo paņēmienu veic, uz PTFE uzklājot ļoti attīrīta ūdens pilienu un izmērot, kā šis piliens darbojas.Sīkais piliens vai nu izlobīsies, jo tas vairāk pievelk sevi nekā PTFE, vai arī tas “izslapinās” un saplacinās pret virsmu, jo to tik ļoti piesaista PTFE.Vispārīgi runājot, jo veiksmīgāka ir ķīmiskā kodināšana - jo zemāks būs kontakta leņķis (jo plakanāks būs piliens).To bieži dēvē par virsmas “mitrināmības” pārbaudi, jo būtībā, ja virsma ir pareizi iegravēta un ūdens piliens izplatās, vairāk virsmas kļūst mitras.
Attēlsvirsparādīts ūdens piliena skats no augšas uz leju (mazā dzeltenā un zilā gredzena iekšpusē) uz PTFE caurulēm, pirms tas ir iegravēts. Kā redzat, piliena mala veido 95 grādu leņķi ar PTFE cauruli. caurule.
Augšējā attēlā redzams līdzīgs ūdens piliens, kas nogulsnēts uz PTFE caurules pēc iegravēšanas.Var redzēt, ka piliens ir izplatījies tālāk uz caurules virsmas, jo dzeltenais un zilais gredzens ir lielāks.Tas nozīmē, ka nolaižamā mala rada zemāku saskares leņķi ar caurules virsmu.Un, mērot šo leņķi ar Surface Analyst ierīci, no kuras tika ņemti abi šie attēli, mēs redzam, ka, jā, leņķis ir 38 grādi.Ja tas atbilst mūsu iepriekš noteiktajām prasībām attiecībā uz skaitu, kas mums jāsasniedz, lai nodrošinātu šīs caurules savienojamību, mēs tikko esam apstiprinājuši, ka virsma ir pietiekami iegravēta.
Lai maksimāli efektīvi izmantotu ūdens kontakta leņķa testu, ir svarīgi sadarboties ar virsmas zinātnieku, lai saprastu, kāds ir ideālais leņķa diapazons, kas jāsasniedz pēc kodināšanas.Tas ļauj izveidot paredzamu savienošanas procesu, pamatojoties uz kvantitatīvi nosakāmu specifikāciju.Jo, ja jūs zināt, ka jums ir jāizveido virsma ar noteiktu saskares leņķi, jūs zināt, ka tad, kad to darīsit, jūsu saķere būs veiksmīga.
Turklāt, lai nodrošinātu efektīvu kodināšanas procesu, pirms kodināšanas ir svarīgi veikt ūdens kontakta leņķa mērījumu.Sākotnējā tīrības novērtējuma iegūšana ļauj precīzi zināt, kādiem ir jābūt kodināšanas parametriem, lai sasniegtu kontakta leņķa prasības.
Jūsu Etch uzturēšana
Pareiza kodinātā PTFE uzglabāšana ir būtiska veiksmīgam adhēzijas procesam.Uzglabāšana un inventārs ir kritiskais kontroles punkts (CCP).Šie CCP atrodas visā procesā, kur materiāla virsmai ir iespēja mainīties uz labu vai sliktu un, iespējams, netīši.Uzglabāšanas CCP ir ļoti svarīga kodinātam PTFE, jo tikko ķīmiski notīrīta virsma ir tik reaģējoša, ka viss, ar ko tā nonāk saskarē, var mainīt un pasliktināt jūsu darbu.
Labākā prakse, uzglabājot PTFE pēc kodināšanas, ir izmantot oriģinālo iepakojumu, kurā tas ir nonācis, ja tas ir atkārtoti noslēdzams.Ja tas nav pieejams, UV starojumu bloķējoši maisiņi ir laba alternatīva.Turiet PTFE pēc iespējas tālāk no gaisa un mitruma, un pirms mēģināt pielīmēt to, noteikti izmēriet kontakta leņķi, lai pārliecinātos, ka tas ir saglabājis spēju savienoties.
PTFE ir neparasts materiāls ar neskaitāmiem pielietojumiem, taču, lai no tā gūtu maksimālu labumu, vairumā gadījumu tas ir ķīmiski iegravēts un pēc tam jāsaista.Lai nodrošinātu, ka tas tiek darīts pietiekami, ir jāizmanto tests, kas ir jutīgs pret ķīmiskajām izmaiņām uz virsmas.Sadarbojieties ar materiālu ekspertu, kurš izprot jūsu ražošanas procesu, lai optimizētu kodināšanu un ieviestu noteiktību jūsu darbplūsmā.
Izlikšanas laiks: 17. jūlijs 2023