Polytetrafluóretylén alebo PTFE je veľmi bežný materiál široko používaný takmer v každom väčšom priemysle.Tento ultra-lubrikačný a viacúčelový fluoropolymér sa dotýka každého od leteckého a automobilového priemyslu (ako izolačný kryt na kabeláži) až po údržbu hudobných nástrojov (nachádza sa vo ventilových olejových mosadzných a drevených dychových nástrojoch na použitie na ich pohyblivých častiach).Asi jeho najznámejšie využitie je ako nepriľnavý povrch na hrncoch a panviciach.PTFE možno tvarovať do tvarovaných dielov;používané ako flexibilné potrubné spoje, telesá ventilov, elektrické izolátory, ložiská a prevody;a extrudovaný ako hadička.
Extrémna chemická odolnosť a chemická inertnosť, ako aj ľahké, ale pevné vlastnosti PTFE ho robia veľmi výhodným pri výrobe a používaní zdravotníckych pomôcok.Vďaka svojmu mimoriadne nízkemu koeficientu trenia (čo je matematický spôsob, ako povedať, že povrch je pozoruhodne klzký),PTFE hadičkymožno použiť na prenos agresívnych chemikálií alebo lekárskych nástrojov, ktorých čistotu je potrebné udržiavať a potrebujú bezpečný prechod do tela počas operácie.Hadička z PTFE je taká klzká, pružná a tenká, že je ideálna pre ID vodiaceho katétra (vnútorný priemer), kde nástroje ako stenty, balóniky, aterektómia alebo angioplastické zariadenia musia voľne kĺzať bez hrozby zaseknutia alebo obštrukcie.Pretože sa na tomto materiáli nič nelepí, môže to tiež narušiť schopnosť baktérií a iných infekčných agensov priľnúť k hadičkám a spôsobiť infekcie získané v nemocnici.
Všetky tieto neuveriteľné vlastnosti PTFE znamenajú, že je takmer vždy spojený s niečím iným.Ak sa používa ako náter, ako tesniace tesnenie alebo ako hadica s plášťami Pebax a plastovými spojovacími objímkami, je veľmi pravdepodobné, že sa musí prilepiť na iný materiál.Možno ste si všimli, čo sme už povedali: na PTFE sa nič nelepí.Vlastnosti, ktoré robia tento materiál tak príťažlivým pre spoločnosti vyrábajúce zdravotnícke pomôcky, majú tendenciu vytvárať výrobné výzvy počas vývoja a výroby produktov.Získanie povlakov, elastomérov a iných komponentov zariadenia na priľnutie k PTFE je neuveriteľne náročné a vyžaduje si prísne kontroly procesu.
Ako teda výrobcovia robia tento široko používaný nespájateľný materiál lepiteľným?A ako vedia, že bol ošetrený alebo pripravený správne a je skutočne pripravený na lepenie alebo náter?
Význam chemického leptania PTFE
Na vysvetlenie, prečo je potrebné chemické leptanie, je potrebné pochopiť, čo spôsobuje nedostatočnú priľnavosť PTFE.PTFE je tvorený veľmi stabilnými chemickými väzbami, ktoré sťažujú jeho spojenie s čímkoľvek iným, čo i len krátkodobo.
Keďže PTFE je chemicky inertný, čo znamená, že jeho povrch nereaguje so žiadnymi chemickými molekulami, s ktorými prichádza do kontaktu, či už vo vzduchu, alebo s tými na povrchu iných materiálov, je potrebné jeho povrch chemicky upraviť, aby sa dal pripojiť ku kabeláži. kovy alebo rúrky, na ktoré sa aplikuje.
Celá adhézia je chemický proces, pri ktorom horných 1-5 molekulárnych vrstiev povrchu interaguje s chemikáliami prítomnými v horných 1-5 molekulárnych vrstvách akéhokoľvek povrchu, ktorý sa naň aplikuje.Preto musí byť povrch PTFE chemicky reaktívny, nie chemicky inertný, aby sa úspešne spojil.Vo vede o materiáloch sa povrch, ktorý je vysoko reaktívny a chce sa spojiť s inými molekulami, nazýva „vysokoenergetický povrch“.Takže PTFE je potrebné previesť z „nízkoenergetického“ stavu, čo je jeho základný stav, do „vysokoenergetickej“, spájateľnej kvality.
Existuje niekoľko spôsobov, ako to urobiť, vrátane vákuovej plazmovej úpravy a niektorí hovoria, že môžu dosiahnuť lepiteľný povrch na PTFE brúsením, brúsením alebo použitím základných náterov, ktoré boli navrhnuté pre PVC alebo polyolefíny.Najbežnejšou a najviac vedecky overenou metódou je však proces nazývaný chemické leptanie.
Leptanie preruší niektoré väzby uhlík-fluór PTFE (ktoré tvoria všetky fluórpolyméry), čím sa menia chemické vlastnosti leptanej oblasti, pričom sa z inertného povrchu stáva povrch, ktorý je aktívny a schopný chemicky interagovať s inými látkami. .Výsledný povrch je menej klzký, ale teraz je to povrch, ktorý možno lepiť, formovať alebo spájať s inými materiálmi, ako aj umožňujúci jeho potlač alebo gravírovanie.
Leptanie sa vykonáva umiestnením PTFE do roztoku sodíka, ako je bežne používaný Tetra Etch.Výsledná chemická reakcia s povrchom odstraňuje molekuly fluóru z uhlíkovo-fluórového hlavného reťazca fluórpolyméru, pričom zanecháva atómy uhlíka, ktoré majú nedostatok elektrónov.Čerstvo naleptaný povrch má veľmi vysokú energiu a keď je vystavený vzduchu, molekulám kyslíka, vodnej pare a vodíku je umožnené priletieť, aby nahradili molekuly fluóru, čo umožňuje obnovu elektrónov.Výsledkom tohto procesu obnovy je reaktívny film molekúl na povrchu, ktorý umožňuje adhéziu.
Jednou zo skvelých vecí na chemickom leptaní je, že dokáže zmeniť len niekoľko vrchných molekulárnych vrstiev a zvyšok PTFE ponechať nedotknutý so všetkými jeho jedinečnými vlastnosťami.
Ako overiť konzistenciu procesu chemického leptania.
Základné vlastnosti PTFE zostávajú rovnaké, pretože chemické leptanie ovplyvňuje iba niekoľko najvyšších molekulárnych vrstiev.Hadička však môže mať hnedé alebo hnedé sfarbenie.Zdá sa, že farebná variácia nekoreluje s lepivosťou povrchu, takže toto odfarbenie nepoužívajte ako skutočný ukazovateľ toho, ako dobre bol PTFE vyleptaný.
Najlepší spôsob, ako zistiť, že vaše leptanie vytvorilo druh povrchu, po ktorom túžite, je použiť metódu, ktorú používajú všetci profesionálni leptatelia: meranie kontaktného uhla vody.Táto technika sa vykonáva nanesením kvapky vysoko vyčistenej vody na PTFE a meraním, ako sa táto kvapka správa.Drobná kvapka sa buď zvlní, pretože je k sebe priťahovaná viac ako PTFE, alebo „zvlhne“ a sploští sa na povrchu, pretože je k PTFE tak priťahovaná.Vo všeobecnosti platí, že čím je chemické leptanie úspešnejšie, tým menší je kontaktný uhol (čím je kvapka plochejšia).Toto sa často označuje ako testovanie „zmáčavosti“ povrchu, pretože v podstate, ak je povrch správne vyleptaný a kvapka vody sa roztečie, väčšia časť povrchu sa namočí.
Obrázokvyššieukazuje pohľad zhora nadol na kvapku vody (vo vnútri malého žltého a modrého krúžku) na hadičke z PTFE predtým, ako bola vyleptaná. Ako vidíte, okraj kvapky zviera 95-stupňový uhol s povrchom trubica.
Vyššie uvedený obrázok ukazuje podobnú kvapku vody nanesenú na PTFE trubici po leptaní.Môžete povedať, že kvapka sa rozšírila ďalej na povrchu skúmavky, pretože žltý a modrý krúžok je väčší.To znamená, že spádová hrana vytvára nižší kontaktný uhol s povrchom hadičky.A keď zmeriame tento uhol pomocou zariadenia Surface Analyst, z ktorého boli prevzaté oba tieto obrázky, vidíme, že áno, uhol je 38 stupňov.Ak to spĺňa naše vopred stanovené požiadavky na počet, ktorý musíme zasiahnuť, aby sme zaistili, že táto trubica je lepiteľná, potom sme práve potvrdili, že povrch bol dostatočne vyleptaný.
Pre čo najefektívnejšie využitie testu kontaktného uhla s vodou je dôležité spolupracovať so Surface Scientistom, aby ste pochopili, aký je ideálny uhol dosahu po leptaní.To vám umožňuje vytvoriť predvídateľný proces spájania založený na kvantifikovateľnej špecifikácii.Pretože ak viete, že potrebujete vytvoriť povrch s konkrétnym kontaktným uhlom, potom viete, že keď to urobíte, vaša priľnavosť bude úspešná.
Okrem toho, aby sa zabezpečil účinný proces leptania, je dôležité pred leptaním zmerať kontaktný uhol vody.Získanie základného hodnotenia čistoty vám umožní presne vedieť, aké parametre leptania musia mať, aby ste dosiahli svoje požiadavky na uhol kontaktu.
Údržba vášho Etch
Správne skladovanie leptaného PTFE je nevyhnutné pre úspešný proces adhézie.Skladovanie a inventarizácia sú kritickým kontrolným bodom (CCP).Tieto CCP sú kdekoľvek v celom procese, kde má povrch materiálu príležitosť zmeniť sa, či už v dobrom alebo v zlom, a možno aj neúmyselne.Zásobník CCP je rozhodujúci pre leptaný PTFE, pretože novo chemicky očistený povrch je taký reaktívny, že čokoľvek, s čím príde do kontaktu, môže zmeniť a znehodnotiť vašu prácu.
Najlepšou praxou pri skladovaní post-leptania PTFE je použiť pôvodný obal, v ktorom bol dodaný, ak je možné ho opätovne uzavrieť.Ak to nie je k dispozícii, dobrou alternatívou sú vrecká s UV filtrom.Udržujte PTFE mimo dosahu vzduchu a vlhkosti, ako je to len možné, a pred pokusom o spojenie s ním sa uistite, že ste zmerali kontaktný uhol, aby ste sa uistili, že si zachoval svoju schopnosť lepenia.
PTFE je mimoriadny materiál s nespočetnými aplikáciami, ale aby sa z neho vyťažilo maximum, musí byť vo väčšine prípadov chemicky leptaný a potom spojený.Aby sa to zabezpečilo dostatočne, je potrebné použiť test, ktorý je citlivý na chemické zmeny na povrchu.Spojte sa s odborníkom na materiály, ktorý rozumie vášmu výrobnému procesu, aby optimalizoval vaše leptanie a vniesol istotu do vášho pracovného toku.
Čas odoslania: 17. júla 2023