Politetrafluoroetilen ali PTFE je zelo pogost material, ki se pogosto uporablja v skoraj vseh večjih industrijah.Ta izjemno mazljiv in večkrat uporaben fluoropolimer se dotakne vseh, od vesoljske in avtomobilske industrije (kot izolacijska prevleka na kablih) do vzdrževanja glasbil (najdemo ga v olju za ventile medeninastih in lesnih pihalnih instrumentov za uporabo na njihovih gibljivih delih).Verjetno je njegova najbolj znana uporaba kot površina proti prijemanju na lončkih in ponvah.PTFE se lahko oblikuje v oblikovane dele;uporabljajo se kot upogljivi cevni spoji, telesa ventilov, električni izolatorji, ležaji in zobniki;in ekstrudirano kot cev.
Zaradi izjemne kemične odpornosti in kemične inertnosti ter lahkih, a močnih lastnosti je PTFE zelo koristen pri proizvodnji in uporabi medicinskih pripomočkov.Zaradi izjemno nizkega koeficienta trenja (kar je matematični način, da rečemo, da je površina izjemno spolzka),PTFE cevse lahko uporablja za prenos močnih kemikalij ali medicinskih orodij, katerih čistost je treba vzdrževati in potrebujejo varen prehod v telo med operacijo.Cev iz PTFE je tako mazljiva, prožna in tanka, da je kot nalašč za ID vodilnega katetra (notranji premer), kjer morajo orodja, kot so stenti, baloni, naprave za aterektomijo ali angioplastiko, prosto drseti skozenj brez grožnje zatikanja ali oviranja.Ker se na te stvari nič ne oprime, lahko vpliva tudi na sposobnost bakterij in drugih povzročiteljev okužb, da se oprimejo cevk in povzročijo okužbe, pridobljene v bolnišnici.
Vse te neverjetne lastnosti PTFE pomenijo, da je skoraj vedno vezan na nekaj drugega.Če se uporablja kot premaz, kot tesnilno tesnilo ali kot cev s plašči Pebax in plastičnimi povezovalnimi obroči, je zelo verjetno, da se mora oprijeti drugega materiala.Morda ste opazili, kar smo že povedali: nič se ne oprime PTFE.Lastnosti, zaradi katerih je ta material tako privlačen za podjetja za medicinske pripomočke, povzročajo tudi proizvodne izzive med razvojem in proizvodnjo izdelkov.Doseganje oprijema premazov, elastomerov in drugih komponent naprav na PTFE je izjemno zahtevno in zahteva strog nadzor postopka.
Torej, kako proizvajalci naredijo ta široko uporabljen material, ki ga ni mogoče lepiti, lepljiv?In kako vedo, da je bil pravilno obdelan ali pripravljen in da je dejansko pripravljen za lepljenje ali premaz?
Pomen kemičnega jedkanja PTFE
Da bi pojasnili, zakaj je potrebno kemično jedkanje, je treba razumeti, kaj povzroča pomanjkanje lepljivosti PTFE.PTFE je sestavljen iz zelo stabilnih kemičnih vezi, zaradi katerih se težko poveže s čim drugim, tudi za kratek čas.
Ker je PTFE kemično inerten, kar pomeni, da površina ne reagira z nobenimi kemičnimi molekulami, s katerimi pride v stik, bodisi s tistimi v zraku bodisi s tistimi na površini drugih materialov, je treba njegovo površino kemično spremeniti, da se lahko pritrdi na kable, kovine ali cevi, na katere se nanaša.
Vsa adhezija je kemični proces, pri katerem zgornjih 1-5 molekularnih plasti površine sodeluje s kemikalijami, ki so prisotne v zgornjih 1-5 molekularnih plasteh katere koli površine, ki je nanjo nanesena.Zato mora biti površina PTFE kemično reaktivna v nasprotju s kemično inertno, da se lahko uspešno veže.V znanosti o materialih se površina, ki je zelo reaktivna in se želi povezati z drugimi molekulami, imenuje »visokoenergijska površina«.Zato je treba PTFE prenesti iz stanja »nizke energije«, ki je njegovo osnovno stanje, v »visokoenergijsko« kakovost, primerno za lepljenje.
Obstaja nekaj načinov za to, vključno z obdelavo z vakuumsko plazmo, in nekateri pravijo, da lahko dosežejo lepljivo površino na PTFE z brušenjem, brušenjem ali uporabo primerjev, ki so bili zasnovani za PVC ali poliolefine.Vendar pa je najpogostejša in najbolj znanstveno dokazana metoda postopek, imenovan kemično jedkanje.
Jedkanje prekine nekatere vezi ogljik-fluor PTFE (ki sestavljajo vse fluoropolimere), v bistvu spremeni kemijske značilnosti jedkanega območja in ga spremeni iz inertne površine v tisto, ki je aktivna in sposobna kemično vplivati na druge snovi. .Nastala površina je manj mazljiva, vendar je zdaj površina, ki jo je mogoče lepiti, oblikovati ali vezati na druge materiale, poleg tega pa omogoča tiskanje ali graviranje.
Jedkanje se izvede tako, da se PTFE postavi v raztopino natrija, kot je običajno uporabljen Tetra Etch.Nastala kemična reakcija s površino odstrani molekule fluora iz ogljik-fluorovega ogrodja fluoropolimera, pri čemer ostanejo ogljikovi atomi, ki jim primanjkuje elektronov.Sveže jedkana površina ima zelo visoko energijo in ko je izpostavljena zraku, lahko priletijo molekule kisika, vodne pare in vodik, ki nadomestijo molekule fluora, kar omogoči obnovitev elektronov.Rezultat tega postopka obnavljanja je reaktiven film molekul na površini, ki omogoča oprijem.
Ena od odličnih stvari pri kemičnem jedkanju je, da lahko spremeni le nekaj zgornjih molekularnih plasti in pusti preostali del PTFE nedotaknjen z vsemi njegovimi edinstvenimi lastnostmi.
Kako preveriti doslednost postopka kemičnega jedkanja.
Osnovne lastnosti PTFE ostajajo enake, saj kemično jedkanje vpliva samo na nekaj zgornjih molekularnih plasti.Vendar je lahko cev rjava ali rjava.Zdi se, da barvne razlike niso povezane s tem, kako lepljiva je površina, zato tega razbarvanja ne uporabljajte kot resničnega pokazatelja, kako dobro je bil PTFE vgraviran.
Najboljši način, da veste, da je vaše jedkanje ustvarilo takšno površino, kot jo iščete, je, da uporabite metodo, ki jo uporabljajo vsi profesionalni jedkarji: meritve vodnega kontaktnega kota.To tehniko izvedemo tako, da na PTFE nanesemo kapljico visoko prečiščene vode in izmerimo, kako se kapljica obnaša.Majhna kapljica se bo zvila navzgor, ker jo bolj privlači sama kot PTFE, ali pa se bo "zmočila" in sploščila ob površini, ker jo tako privlači PTFE.Na splošno velja, da uspešnejše kot je kemično jedkanje - nižji bo kontaktni kot (bolj raven padec).To se pogosto imenuje testiranje "močljivosti" površine, ker v bistvu, če je površina pravilno jedkana in se kapljica vode razprostre, se večji del površine zmoči.
Slikanadprikazuje pogled od zgoraj navzdol na kapljico vode (znotraj majhnega rumeno-modrega obroča) na PTFE cevi, preden je bila jedkana. Kot lahko vidite, rob kapljice tvori kot 95 stopinj s površino cev.
Zgornja slika prikazuje podobno kapljico vode, ki se nanese na PTFE cev po jedkanju.Vidite, da se je kapljica še bolj razširila po površini cevi, ker sta rumeno-modri obroč večji.To pomeni, da padajoči rob ustvarja nižji kontaktni kot s površino cevi.In ko izmerimo ta kot z napravo Surface Analyst, iz katere sta bili posneti obe sliki, vidimo, da je kot 38 stopinj.Če to ustreza našim vnaprej določenim zahtevam za število, ki ga moramo doseči, da zagotovimo, da je to cev mogoče lepiti, potem smo pravkar potrdili, da je bila površina dovolj jedkana.
Za najučinkovitejšo uporabo preskusa vodnega kontaktnega kota je pomembno, da sodelujete s Surface Scientistom, da boste razumeli, kakšen je idealen razpon kota, ki ga lahko dosežete po jedkanju.To vam omogoča, da zgradite predvidljiv postopek lepljenja na podlagi merljive specifikacije.Ker če veste, da morate ustvariti površino z določenim kontaktnim kotom, potem veste, da bo vaš oprijem uspešen, ko to storite.
Poleg tega je za zagotovitev učinkovitega postopka jedkanja pomembno, da pred jedkanjem opravite meritev vodnega kontaktnega kota.Pridobivanje osnovne ocene čistosti vam omogoča, da natančno veste, kakšni morajo biti parametri jedkanja, da dosežete svoje zahteve glede kontaktnega kota.
Vzdrževanje vašega Etch
Pravilno shranjevanje jedkanega PTFE je bistvenega pomena za uspešen postopek lepljenja.Shranjevanje in inventar sta kritični kontrolni točki (CCP).Te CCP so povsod v celotnem procesu, kjer ima površina materiala priložnost, da se spremeni, za dobro ali za slabo, in morda nenamerno.CCP za shranjevanje je ključnega pomena za jedkani PTFE, ker je na novo kemično očiščena površina tako reaktivna, da lahko vse, s čimer pride v stik, spremeni in poslabša vaše delo.
Najboljša praksa pri shranjevanju PTFE naknadnega jedkanja je uporaba originalne embalaže, v kateri je prispel, če jo je mogoče ponovno zapreti.Če to ni na voljo, so vrečke z UV zaščito dobra alternativa.PTFE čim dlje hranite stran od zraka in vlage in preden se poskušate povezati z njim, poskrbite, da opravite meritev kontaktnega kota, da zagotovite, da je ohranil sposobnost lepljenja.
PTFE je izjemen material z neštetimi možnostmi uporabe, a da bi kar najbolje izkoristili, ga je treba v večini primerov kemično jedkati in nato zlepiti.Da bi zagotovili, da je to opravljeno v zadostni meri, je treba uporabiti test, ki je občutljiv na kemične spremembe na površini.Sodelujte s strokovnjakom za materiale, ki razume vaš proizvodni proces, da optimizirate vaše jedkanje in vnesete gotovost v vaš potek dela.
Čas objave: 17. julij 2023