Politetrafluoretilena, sau PTFE, este un material foarte comun utilizat pe scară largă în aproape fiecare industrie majoră.Acest fluoropolimer ultra-lubrios și multifuncțional atinge pe toată lumea, de la industria aerospațială și auto (ca acoperire izolatoare pe cablare) până la întreținerea instrumentelor muzicale (se găsește în alamă cu ulei de supapă și în instrumentele de suflat din lemn pentru a fi utilizate pe piesele lor mobile).Probabil cea mai faimoasă utilizare a sa este folosită ca suprafață antiaderentă pe oale și tigăi.PTFE poate fi format în piese turnate;utilizate ca îmbinări flexibile pentru țevi, corpuri de supape, izolatori electrici, rulmenți și angrenaje;și extrudat ca tuburi.
Rezistența chimică extremă și inerția chimică, precum și proprietățile ușoare, dar puternice ale PTFE, îl fac extrem de avantajos în fabricarea și utilizarea dispozitivelor medicale.Datorită coeficientului său de frecare extraordinar de scăzut (care este un mod matematic de a spune că suprafața este remarcabil de alunecoasă),tubulatura PTFEpoate fi folosit pentru a transfera substanțe chimice dure sau instrumente medicale a căror puritate trebuie menținută și necesită trecere în siguranță în organism în timpul intervenției chirurgicale.Tubul din PTFE este atât de lubrifiant, rezistent și subțire încât este perfect pentru un cateter de ghidare ID (diametrul interior) în care instrumente precum stenturile, baloanele, dispozitivele de aterectomie sau angioplastie trebuie să alunece liber, fără amenințarea unor agățați sau obstrucții.Deoarece nimic nu se lipește de aceste lucruri, poate interfera și cu capacitatea bacteriilor și a altor agenți infecțioși de a adera la tuburi și de a provoca infecții dobândite în spital.
Toate aceste atribute incredibile ale PTFE înseamnă că este aproape întotdeauna legat de altceva.Dacă este folosit ca acoperire, ca garnitură de etanșare sau ca țeavă cu mantale Pebax și manșoane de plastic, este foarte probabil să fie nevoie să adere la un alt material.Poate ați observat ceea ce am spus deja: nimic nu se lipește de PTFE.Proprietățile care fac acest material atât de atrăgător pentru companiile de dispozitive medicale tind, de asemenea, să creeze provocări de fabricație în timpul dezvoltării și producției de produse.Obținerea de acoperiri, elastomeri și alte componente ale dispozitivului să adere la PTFE este incredibil de dificilă și necesită controale stricte ale procesului.
Deci, cum produc producătorii acest material utilizat pe scară largă, care nu poate fi lipit să fie lipit?Și de unde știu ei că a fost tratat sau pregătit corespunzător și că este de fapt gata să se lipească sau să se îmbrace?
Importanța gravării chimice a PTFE
Pentru a explica de ce este necesară gravarea chimică, este necesar să înțelegem ce cauzează lipsa de aderență a PTFE.PTFE este alcătuit din legături chimice foarte stabile, ceea ce îl face dificil să se alăture la orice altceva, chiar și pe scurt.
Deoarece PTFE este inert din punct de vedere chimic, adică suprafața nu reacționează cu moleculele chimice cu care intră în contact, fie cu cele din aer, fie cu cele de pe suprafața altor materiale, suprafața sa trebuie modificată chimic pentru a fi atașată la cablare, metale sau țevi pe care se aplică.
Toată aderența este un proces chimic în care primele 1-5 straturi moleculare ale unei suprafețe interacționează cu substanțele chimice prezente în primele 1-5 straturi moleculare de pe orice suprafață care i se aplică.Prin urmare, suprafața PTFE trebuie făcută reactivă chimic, spre deosebire de inertă chimic, pentru a se lega cu succes.În Știința Materialelor, o suprafață care este foarte reactivă și dornică de a se lega cu alte molecule este numită „suprafață de înaltă energie”.Prin urmare, PTFE trebuie să fie luat dintr-o stare de „energie scăzută”, care este starea sa de bază, la o calitate de „energie ridicată”, care poate fi lipită.
Există câteva modalități de a face acest lucru, inclusiv tratamentul cu plasmă în vid, și există unii care spun că pot obține o suprafață lipită pe PTFE prin șlefuire, abraziune sau folosind grunduri care au fost concepute pentru PVC sau poliolefine.Cu toate acestea, metoda cea mai comună și cea mai dovedită științific este un proces numit gravare chimică.
Gravarea rupe unele dintre legăturile carbon-fluor ale PTFE (care formează toți fluoropolimerii), de fapt, modificând caracteristicile chimice ale zonei gravate, ducând-o de la o suprafață inertă la una care este activă și capabilă să interacționeze chimic cu alte substanțe. .Suprafața rezultată este mai puțin lubrifiantă, dar este acum o suprafață care poate fi lipită, turnată sau lipită de alte materiale, precum și care poate fi imprimată sau gravată.
Gravarea se realizează prin plasarea PTFE într-o soluție de sodiu, ca Tetra Etch, folosit în mod obișnuit.Reacția chimică rezultată cu suprafața îndepărtează moleculele de fluor din coloana vertebrală carbon-fluor a fluoropolimerului, lăsând atomi de carbon care au deficit de electroni.Suprafața proaspăt gravată are o energie foarte mare, iar atunci când este expusă la aer, moleculele de oxigen, vaporii de apă și hidrogenul sunt lăsate să zboare pentru a lua locul moleculelor de fluor, permițând refacerea electronilor.Acest proces de restaurare are ca rezultat o peliculă reactivă de molecule pe suprafață care permit aderența.
Unul dintre lucrurile grozave despre gravarea chimică este că este capabil să schimbe doar câteva straturi moleculare de sus și să lase restul PTFE intact cu toate proprietățile sale unice.
Cum se verifică consistența unui proces de gravare chimică.
Proprietățile de bază ale PTFE rămân aceleași, deoarece gravarea chimică afectează doar câteva straturi moleculare superioare.Cu toate acestea, tubulatura poate avea o nuanță maro sau cafeniu.Variația de culoare nu pare să se coreleze cu cât de lipită este suprafața, așa că nu utilizați această decolorare ca o indicație reală a cât de bine a fost gravat PTFE.
Cel mai bun mod de a ști că gravarea dvs. a creat tipul de suprafață pe care o căutați este să utilizați o metodă pe care o folosesc toți gravorii profesioniști: măsurarea unghiului de contact cu apa.Această tehnică se realizează prin depunerea unei picături de apă foarte purificată pe PTFE și măsurarea modului în care se comportă acea picătură.Picătura mică fie se va înălța, deoarece este mai atrasă de ea însăși decât PTFE, fie se va „uda” și se va aplatiza pe suprafață deoarece este atât de atrasă de PTFE.În general, cu cât gravura chimică este mai reușită - cu atât unghiul de contact este mai mic (cu atât picătura va fi mai plată).Aceasta este adesea denumită testarea „umectabilității” suprafeței, deoarece, în esență, dacă suprafața este gravată corect și picătura de apă se răspândește, mai multă suprafață se udă.
Imagineade mai susarată o vedere de sus în jos a unei picături de apă (în interiorul micului inel galben și albastru) pe tubulatura PTFE înainte ca aceasta să fie gravată. După cum puteți vedea, marginea picăturii formează un unghi de 95 de grade cu suprafața tub.
Imaginea de mai sus arată o picătură similară de apă depusă pe un tub PTFE după ce a fost gravată.Vă puteți da seama că picătura sa extins mai mult pe suprafața tubului, deoarece inelul galben și albastru este mai mare.Aceasta înseamnă că marginea de cădere creează un unghi de contact mai mic cu suprafața tubului.Și când măsuram acel unghi cu dispozitivul Surface Analyst, din care au fost luate ambele imagini, vedem că, da, unghiul este de 38 de grade.Dacă acest lucru îndeplinește cerințele noastre predeterminate pentru numărul pe care trebuie să-l atingem pentru a ne asigura că acest tub poate fi lipit, atunci tocmai am validat că suprafața a fost gravată suficient.
Pentru utilizarea cât mai eficientă a testului unghiului de contact cu apa, este important să lucrați cu un om de știință de suprafață pentru a înțelege care este intervalul ideal de unghi de atins după gravare.Acest lucru vă permite să construiți un proces previzibil de legare bazat pe o specificație cuantificabilă.Pentru că dacă știi că trebuie să creezi o suprafață cu un anumit unghi de contact, atunci știi că atunci când o faci, aderența ta va fi un succes.
În plus, pentru a asigura un proces eficient de gravare, este important să se efectueze o măsurătoare a unghiului de contact cu apa înainte de a avea loc gravarea.Obținerea unei evaluări de bază a curățeniei vă permite să știți exact care trebuie să fie parametrii gravării pentru a vă atinge cerințele unghiului de contact.
Menținerea Etch-ului dvs
Depozitarea corectă a PTFE gravat este esențială pentru un proces de aderență de succes.Depozitarea și inventarul reprezintă un punct critic de control (CCP).Aceste PCC sunt oriunde în întregul proces în care suprafața unui material are posibilitatea de a se schimba, în bine sau în rău, și poate neintenționat.CCP de stocare este esențial pentru PTFE gravat, deoarece suprafața nou curățată chimic este atât de reactivă încât orice intră în contact cu poate modifica și degrada munca.
Cea mai bună practică în depozitarea PTFE post-gravare este să folosiți ambalajul original în care a sosit, dacă este resigilabil.Dacă acest lucru nu este disponibil, atunci pungile care blochează UV sunt o alternativă bună.Păstrați PTFE departe de aer și umiditate cât mai mult posibil și, înainte de a încerca să vă legați de el, asigurați-vă că luați o măsurătoare a unghiului de contact pentru a vă asigura că și-a menținut capacitatea de a se lipi.
PTFE este un material extraordinar, cu o multitudine de aplicații, dar pentru a beneficia la maximum de el, trebuie să fie gravat chimic și apoi lipit în majoritatea cazurilor.Pentru a se asigura că acest lucru este realizat suficient, trebuie utilizat un test care este sensibil la modificările chimice de pe suprafață.Colaborați cu un expert în materiale care înțelege procesul dvs. de producție pentru a vă optimiza gravarea și pentru a insufla certitudine în fluxul dvs. de lucru.
Ora postării: Iul-17-2023