O politetrafluoroetileno, ou PTFE, é um material muito comum e amplamente utilizado em quase todas as grandes indústrias.Este fluoropolímero ultralubrificante e multiuso atende a todos, desde as indústrias aeroespacial e automotiva (como uma cobertura isolante no cabeamento) até a manutenção de instrumentos musicais (é encontrado no óleo de válvula de latão e instrumentos de sopro para uso em suas partes móveis).Provavelmente seu uso mais famoso é como superfície antiaderente em panelas e frigideiras.O PTFE pode ser transformado em peças moldadas;usado como juntas de tubos flexíveis, corpos de válvulas, isoladores elétricos, rolamentos e engrenagens;e extrudado como tubo.
A extrema resistência química e inércia química, bem como as propriedades leves, porém fortes, do PTFE, tornam-no altamente vantajoso na fabricação e uso de dispositivos médicos.Devido ao seu coeficiente de atrito extraordinariamente baixo (que é uma forma matemática de dizer que a superfície é extremamente escorregadia),Tubulação de PTFEpode ser usado para transferir produtos químicos agressivos ou ferramentas médicas cuja pureza precisa ser mantida e precisa de passagem segura para o corpo durante a cirurgia.O tubo de PTFE é tão lubrificante, resiliente e fino que é perfeito para um ID de cateter-guia (diâmetro interno) onde ferramentas como stents, balões, aterectomia ou dispositivos de angioplastia precisam deslizar livremente sem a ameaça de protuberâncias ou obstruções.Como nada adere a esse material, ele também pode interferir na capacidade de bactérias e outros agentes infecciosos de aderirem aos tubos e causarem infecções adquiridas em hospitais.
Todos esses atributos incríveis do PTFE significam que ele está quase sempre ligado a alguma outra coisa.Se estiver sendo usado como revestimento, como junta de vedação ou como tubulação com jaquetas Pebax e ponteiras plásticas de conexão, é muito provável que precise aderir a outro material.Você deve ter notado o que já dissemos: nada gruda no PTFE.As propriedades que tornam este material tão atraente para as empresas de dispositivos médicos também tendem a criar desafios de fabricação durante o desenvolvimento e produção do produto.Fazer com que revestimentos, elastômeros e outros componentes de dispositivos adiram ao PTFE é incrivelmente desafiador e requer controles rígidos de processo.
Então, como os fabricantes tornam este material não aderente, amplamente utilizado, ligável?E como eles sabem que foi tratado ou preparado adequadamente e está realmente pronto para colar ou revestir?
A importância da gravação química do PTFE
Para explicar por que o ataque químico é necessário, é necessário entender o que causa a falta de aderência do PTFE.O PTFE é composto por ligações químicas muito estáveis, o que dificulta a sua ligação a qualquer outra coisa, mesmo que brevemente.
Como o PTFE é quimicamente inerte, o que significa que a superfície não reage com nenhuma molécula química com a qual entra em contato, seja no ar ou na superfície de outros materiais, sua superfície precisa ser modificada quimicamente para poder ser fixada ao cabeamento, metais ou tubos nos quais está sendo aplicado.
Toda adesão é um processo químico em que as 1 a 5 camadas moleculares superiores de uma superfície interagem com os produtos químicos presentes nas 1 a 5 camadas moleculares superiores de qualquer superfície que esteja sendo aplicada a ela.Portanto, a superfície do PTFE precisa ser quimicamente reativa, em vez de quimicamente inerte, para que a ligação seja bem-sucedida.Na Ciência dos Materiais, uma superfície altamente reativa e ansiosa para se ligar a outras moléculas é chamada de “superfície de alta energia”.Portanto, o PTFE precisa ser levado de um estado de “baixa energia”, que é sua condição básica, para uma qualidade ligável de “alta energia”.
Existem algumas maneiras de fazer isso, incluindo o tratamento com plasma a vácuo, e há quem diga que pode conseguir uma superfície ligável em PTFE lixando, lixando ou usando primers que foram projetados para PVC ou poliolefinas.No entanto, o método mais comum e mais comprovado cientificamente é um processo denominado ataque químico.
O ataque químico quebra algumas das ligações carbono-flúor do PTFE (que constituem todos os fluoropolímeros), alterando as características químicas da área gravada, levando-a de uma superfície inerte para uma superfície ativa e capaz de interagir quimicamente com outras substâncias. .A superfície resultante é menos escorregadia, mas agora é uma superfície que pode ser colada, moldada ou colada a outros materiais, além de permitir que seja impressa ou gravada.
A gravação é realizada colocando o PTFE em uma solução de sódio, como o Tetra Etch comumente usado.A reação química resultante com a superfície remove moléculas de flúor da estrutura carbono-flúor do fluoropolímero, deixando átomos de carbono deficientes em elétrons.A superfície recém-gravada tem energia muito alta e, quando exposta ao ar, moléculas de oxigênio, vapor de água e hidrogênio podem voar para ocupar o lugar das moléculas de flúor, permitindo a restauração dos elétrons.Este processo de restauração resulta em um filme reativo de moléculas na superfície que permite a adesão.
Uma das grandes vantagens do ataque químico é que ele é capaz de alterar apenas as camadas moleculares superiores e deixar o restante do PTFE intacto com todas as suas propriedades únicas.
Como verificar a consistência de um processo de corrosão química.
As propriedades principais do PTFE permanecem as mesmas, uma vez que o ataque químico afeta apenas as poucas camadas moleculares superiores.No entanto, pode haver uma coloração marrom ou castanha no tubo.A variação de cor não parece estar correlacionada com a aderência da superfície, portanto, não use essa descoloração como uma indicação real de quão bem o PTFE foi gravado.
A melhor maneira de saber se sua gravação criou o tipo de superfície que você procura é usar um método que todos os gravadores profissionais usam: medições do ângulo de contato com a água.Esta técnica é feita depositando uma gota de água altamente purificada no PTFE e medindo como essa gota se comporta.A pequena gota formará gotas porque é mais atraída para si mesma do que o PTFE, ou “umedecerá” e se achatará contra a superfície porque é atraída pelo PTFE.De modo geral, quanto mais bem sucedido for o ataque químico, menor será o ângulo de contato (mais plana será a gota).Isto é muitas vezes referido como teste de “molhabilidade” da superfície porque, essencialmente, se a superfície estiver devidamente gravada e a gota de água se espalhar, mais superfície ficará molhada.
A imagemacimamostra uma visão de cima para baixo de uma gota d'água (dentro do pequeno anel amarelo e azul) em um tubo de PTFE antes de ser gravada. Como você pode ver, a borda da gota forma um ângulo de 95 graus com a superfície do tubo.
A imagem acima mostra uma gota de água semelhante depositada em um tubo de PTFE após ser gravado.Você pode dizer que a gota se espalhou ainda mais na superfície do tubo porque o anel amarelo e azul é maior.Isso significa que a borda suspensa cria um ângulo de contato menor com a superfície da tubulação.E quando medimos esse ângulo com o dispositivo Surface Analyst, de onde ambas as imagens foram tiradas, vemos que, sim, o ângulo é de 38 graus.Se isso atender aos nossos requisitos predeterminados para o número que precisamos atingir para garantir que este tubo seja ligável, então acabamos de validar que a superfície foi suficientemente gravada.
Para o uso mais eficaz do teste de ângulo de contato com a água, é importante trabalhar com um Cientista de Superfície para entender qual é a faixa de ângulo ideal a ser alcançada após o ataque.Isso permite construir um processo de ligação previsível com base em uma especificação quantificável.Porque se você sabe que precisa criar uma superfície com um determinado ângulo de contato, então sabe que quando o fizer, sua adesão será um sucesso.
Além disso, para garantir um processo de gravação eficiente, é importante medir o ângulo de contato com a água antes da gravação ocorrer.Obter uma avaliação básica de limpeza permite que você saiba exatamente quais devem ser os parâmetros da gravação para atingir seus requisitos de ângulo de contato.
Mantendo sua gravação
O armazenamento adequado do PTFE gravado é essencial para um processo de adesão bem-sucedido.Armazenamento e inventário são Pontos Críticos de Controle (CCP).Esses PCCs estão em qualquer parte de todo o processo onde a superfície de um material tem a oportunidade de mudar, para o bem ou para o mal, e talvez de forma não intencional.O CCP de armazenamento é crucial para o PTFE gravado porque a superfície recém-limpa quimicamente é tão reativa que qualquer coisa com a qual entre em contato pode alterar e degradar seu trabalho.
A melhor prática no armazenamento de PTFE post-etch é usar a embalagem original em que chegou, se puder ser fechada novamente.Se não estiver disponível, os sacos com bloqueio de UV são uma boa alternativa.Mantenha o PTFE longe do ar e da umidade tanto quanto possível e, antes de tentar colá-lo, certifique-se de medir o ângulo de contato para garantir que ele manteve sua capacidade de ligação.
O PTFE é um material extraordinário com inúmeras aplicações, mas para aproveitá-lo ao máximo, ele deve ser gravado quimicamente e depois colado na maioria dos casos.Para garantir que isso seja feito de forma suficiente, é necessário utilizar um teste que seja sensível às alterações químicas na superfície.Faça parceria com um especialista em materiais que entende seu processo de fabricação para otimizar sua gravação e incutir segurança em seu fluxo de trabalho.
Horário da postagem: 17 de julho de 2023