Makinang pang-extrusion: Ano ang PTFE (Polytetrafluoroethylene)

Makinang pang-estrusyon ng PTFE
Ang PTFE polytetrafluoroethylene ay isang high-performance, multifunctional fluoropolymer na binubuo ng mga atomo ng carbon at fluorine. Ang PTFE ay isa sa mga fluoropolymer na ang pagkakatuklas ay nagpabago sa grupo ng fluoropolymer magpakailanman at nagbukas ng daan para sa iba't ibang aplikasyon.
Isa sa mga karaniwang aplikasyon para sa mga materyales na PTFE ay ang mga non-stick coating para sa mga kagamitan sa kusina. Dahil sa hindi reaktibo nitong katangian at sa lakas ng carbon-fluorine bond, karaniwan itong ginagamit sa paggawa ng mga tubo at sisidlan para sa mga reaktibo at kinakaing unti-unting kemikal.

Paano ginagawa ang PTFE?

Ang proseso ng paggawa ng PTFE ay halos kapareho ng anumang ibang polimer. Ginagawa ito gamit ang teknolohiya ng free radical polymerization sa isang aqueous medium gamit ang TFE addition polymerization sa isang paulit-ulit na proseso.
Ang kemikal na istruktura ng PTFE ay kapareho ng sa polyethylene; ang tanging pangunahing pagkakaiba ay ang mga atomo ng hydrogen ay ganap na napapalitan ng fluorine. Gayunpaman, ang mga pamamaraan ng paghahanda ngPEat PTFE ay ibang-iba.
Malaki ang laki ng mga atomo ng fluorine, bumubuo ito ng pare-pareho at tuluy-tuloy na patong ng kaluban sa paligid ng carbon-carbon bond, kaya nagbibigay sa molekula ng mahusay na kemikal na resistensya, electrical inertness, at katatagan.

Kawili-wiling kasaysayan ng PTFE –

Tulad ng maraming iba pang magagandang tuklas, aksidenteng natuklasan ang PTFE. Una itong natuklasan ni Roy J. Plunkett noong 1938 habang nagtatrabaho para sa Dupont sa New Jersey. Ang orihinal na layunin ni Plunkett ay lumikha ng isang bagong chlorofluorocarbon refrigerant. Gayunpaman, ang tetrafluoroethylene gas sa pressure bottle ay tumigil sa pag-agos bago pa man umabot ang bigat ng bote sa signal na "walang laman".
Ngunit nang sukatin ni Plunkett ang dami ng gas na ginamit sa pagtimbang ng mga bote, nagsimula siyang maging interesado sa pinagmumulan ng bigat at kalaunan ay nagpasya na paghiwalayin ang mga bote.
Natuklasan niya na ang loob ng bote ay nababalutan ng puting mala-waksi at makinis na materyal. Kalaunan ay tinawag itong polymerized perfluoroethylene, at ang bakal sa loob ng lalagyan ay nagsilbing katalista.
Ang bagong materyal ay pinatentado ng Kinetic Chemical Company noong 1941 bilang isang bagong fluorinated plastic, at ang trademark na Teflon ay nairehistro noong 1945. Noong 1961, ang unang gawa sa Amerika na PTFE-coated pan ay ipinagbili sa US na may pangalang "The Happy Pan." Simula noon, ang mga nonstick cookware ay naging isa sa mga pinakakaraniwang produktong sambahayan na ginawa ng libu-libong tagagawa sa buong mundo.

Mga katangian at katangian ng PTFE –

Ang PTFE ay may tatlong pangunahing anyo – granules, water-based dispersions at fine powders.
Ang mga Granule na materyales na PTFE ay nalilikha sa pamamagitan ng suspension polymerization sa aqueous media na may kaunti o walang dispersant. Ang mga Granule na materyales na PTFE ay pangunahing ginagamit sa mga pamamaraan ng compression, isostatic pressing at plunger extrusion.
Ang mga water-based PTFE dispersion ay gumagamit ng parehong aqueous polymerization, na may mas maraming dispersant at paghahalo. Ang mga water-based dispersion ay pangunahing ginagamit sa mga patong at mga pamamaraan ng film casting.
Ang pinong pulbos na PTFE ay nagagawa sa pamamagitan ng kontroladong emulsion polymerization ng maliliit na puting partikulo. Ang pinong pulbos na PTFE ay maaaring iproseso upang maging mga tipak sa pamamagitan ng paste extrusion o mga additives upang mapabuti ang resistensya sa pagkasira.
Kabilang sa iba pang kapansin-pansing katangian ng PTFE ang mahusay na resistensya sa mataas at mababang temperatura, electrical insulation, chemical inertness, mababang coefficient of friction (0.08 static at 0.01 dynamic), at mga katangiang hindi dumidikit sa malawak na saklaw ng temperatura (-260 hanggang 260°C).
Ang PTFE ay isa sa mga pinaka-maaasahang materyales pagdating sa resistensya sa kemikal. Aatakehin lamang ito ng mga tinunaw na alkali metal, mga organikong halide tulad ng chlorine trifluoride (ClF3) at oxygen difluoride (OF2), at gaseous fluorine sa mataas na temperatura.
Ang PTFE ay mayroon ding kahanga-hangang mga mekanikal na katangian, ngunit hindi kasinghusay ng ibang mga plastik na pang-inhinyero sa temperatura ng silid. Ang pagdaragdag ng mga filler ay napatunayang isang matagumpay na paraan upang malampasan ang balakid na ito. Sa loob ng normal na saklaw ng temperatura nito, ang PTFE ay nagpapakita ng ilang kapaki-pakinabang na mekanikal na katangian. Ang mga katangiang ito ay nahahadlangan din ng mga baryabol sa pagproseso tulad ng temperatura ng sintering, presyon ng preform, rate ng paglamig, atbp. Ang mga katangian ng polimer tulad ng laki ng particle ng molar mass at distribusyon ng laki ng particle ay maaaring negatibong makaapekto sa mga mekanikal na katangian.
Ang PTFE ay may natatanging mga katangian ng electrical insulation, mababang dielectric constant at insulation resistant voltage. Ang napakababang dielectric constant (2.0) ay resulta ng masalimuot at simetrikal na istruktura ng macromolecule.
Ang mga materyales na PTFE ay nagpapakita rin ng magagaling na katangiang thermal, nang walang makabuluhang pagkasira sa ibaba 440 °C.
Ito rin ay maaaring maapektuhan ng airborne degradation at radiation attack, simula sa dosis na 0.02 Mrad.
Ang mga tradisyonal na materyales na PTFE ay mayroon ding ilang mga disbentaha. Gaya ng mga sumusunod:
Sensitibo sa paggapang at pagsusuot
Hindi ito maaaring iproseso gamit ang mga pamamaraan ng molten state machining, at ang mga angkop na pamamaraan ay kadalasang hindi kinaugalian at maaaring maging mas malawak.
Mga kahirapan sa pagsali
Mataas na pagbabago sa dimensyon malapit sa temperatura ng transisyon ng salamin.
Mababang resistensya sa radyasyon
Kinakaing unti-unti at madaling maglabas ng nakalalasong usok.

Mga Bentahe ng Pagdaragdag ng mga Filler –
Ang filler/additive ay mahalaga upang mapataas ang porosity ng PTFE compound at samakatuwid ay nakakaapekto sa mga electrical properties – binabawasan nito ang dielectric strength habang pinapataas ang dielectric constant at dissipation factor.
Maaaring mapabuti ng mga filler ang pagganap ng PTFE sa mataas at mababang temperatura.
Gayunpaman, ang pagbabago sa mga katangiang kemikal ay nakadepende nang malaki sa uri ng additive na ginamit. Sa pangkalahatan, nag-iiwan din ito ng mga positibong resulta.

Mga Aplikasyon -
Karaniwan, ang mga fluorinated thermoplastics ay ginagamit sa mga aplikasyon na may mataas na pagganap na may mataas na resistensya sa temperatura, mataas na kadalisayan, mababang temperatura, kemikal na inertness, hindi dumidikit at mga katangiang self-lubricating. Ang mga sumusunod ay ilan sa mga pinakakaraniwang gamit ng PTFE:
Inhinyeriya – mga bearings, mga hindi dumidikit na ibabaw, mga upuan ng balbula, mga plug, mga fitting, mga balbula at mga bahagi ng bomba.
Medikal – Mga heart patch, cardiovascular grafts, pagpapalit ng ligament.
Industriya ng kemikal – patong ng mga bomba, diaphragm, impeller, heat exchanger, autoclave, reaction vessel, storage tank, container, atbp.
Mga sasakyan – mga selyo ng tangkay ng balbula, mga selyo ng baras, mga gasket, mga O-ring, mga liner ng hose ng gasolina, power steering, mga transmisyon, atbp.
Mga elektrikal at elektroniko – mga flexible printed circuit board, electrical insulation, atbp.

Pinakamahusay na teknolohiya para sa pagproseso ng PTFE –
Ang matibay na istruktura ng polymer chain ng PTFE ay nagpapahirap dito na iproseso gamit ang mga kumbensyonal na pamamaraan tulad ng injection molding at extrusion. Gayunpaman, ang napakataas na lagkit ng pagkatunaw at mataas na temperatura ng pagkatunaw nito ay hindi nakakatulong. Ang mainam na teknolohiya sa pagproseso para sa paghawak ng powder metallurgy ay angkop para sa PTFE.
Sintering, compression molding, pressing, stamping o paste extrusion, hot stamping, machining, at extrusion ng mga pre-sintered na pulbos sa mga espesyal na makina.
Hinahalo ng paste extrusion ang PTFE sa mga hydrocarbon na ginagamit sa paggawa ng tape, tubing, at wire insulation mula rito. Ang mga hydrocarbon ay sumisingaw bago pa man ma-sinter ang mga bahagi.
Saklaw ng pagpapatakbo -200°C hanggang 260°C.

Frequently Asked Questions -
1. Nagdudulot ba ng kanser ang PTFE?
Napatunayang nakalalason ang PTFE sa kalusugan ng tao dahil naglalaman ito ng isang carcinogenic substance na tinatawag na PFOA. Gayunpaman, hindi na kailangang mag-alala dahil wala na itong sangkap sa mga PTFE non-stick coatings.
2. Para saan ginagamit ang tubo na PTFE?
Makinang pang-extrusion na gawa sa plastik na tubo/sheet: Ang PTFE pipe ay karaniwang ginagamit bilang mga tubo sa laboratoryo, kung saan pinakamahalaga ang resistensya at kadalisayan ng kemikal. Ang PTFE ay may napakababang coefficient of friction at kilala bilang isa sa mga pinaka-"madulas" na sangkap na kilala.
3. Anong uri ng plastik ang PTFE?
Ang PTFE ay isang thermoplastic polymer na isang fluoropolymer na binubuo ng mga atomo ng carbon at fluorine.
4. Ano ang gamit ng PTFE sheet?
Ang PTFE sheet ay ginagamit sa iba't ibang aplikasyon tulad ng mga PTFE encapsulated gasket at PTFE packing. Ito ay may mahusay na resistensya sa mga gas, tubig, kemikal, panggatong at langis.