Ekstrüzyon makinesi: PTFE (Politetrafloroetilen) nedir?

PTFE ekstrüzyon makinesi
PTFE (politetrafloroetilen), karbon ve flor atomlarından oluşan yüksek performanslı, çok işlevli bir floropolimerdir. PTFE, keşfi floropolimer grubunda devrim yaratan ve çok çeşitli uygulamaların önünü açan floropolimerlerden biridir.
PTFE malzemelerinin yaygın kullanım alanlarından biri de mutfak eşyaları için yapışmaz kaplamalardır. Reaktif olmayan yapısı ve karbon-flor bağının sağlamlığı nedeniyle, reaktif ve aşındırıcı kimyasallar için boru ve kapların üretiminde yaygın olarak kullanılır.

PTFE nasıl üretilir?

PTFE'nin üretim süreci diğer polimerlerinkine çok benzer. Sulu ortamda serbest radikal polimerizasyon teknolojisi kullanılarak, aralıklı bir işlemde TFE ilave polimerizasyonu ile üretilir.
PTFE'nin kimyasal yapısı polietilen ile aynıdır; tek önemli fark, hidrojen atomlarının tamamen flor ile değiştirilmiş olmasıdır. Bununla birlikte, hazırlama yöntemleri farklıdır.PEve PTFE çok farklıdır.
Flor atomlarının boyutu büyüktür ve karbon-karbon bağı etrafında düzgün ve sürekli bir kılıf tabakası oluşturarak moleküle iyi kimyasal direnç, elektriksel atalet ve kararlılık kazandırır.

PTFE'nin ilginç tarihi –

Diğer birçok büyük keşif gibi, PTFE de tesadüfen keşfedildi. Roy J. Plunkett, 1938'de New Jersey'deki Dupont şirketinde çalışırken ilk kez PTFE'yi keşfetti. Plunkett'in asıl amacı yeni bir kloroflorokarbon soğutucu madde üretmekti. Ancak, basınçlı şişedeki tetrafloroetilen gazı, şişenin ağırlığı "boş" sinyaline ulaşmadan önce akmayı durdurdu.
Ancak Plunkett, kullanılan gaz miktarını şişeleri tartarak ölçtüğünde, ağırlığın kaynağıyla ilgilenmeye başladı ve sonunda şişeleri parçalarına ayırmaya karar verdi.
Şişenin iç kısmının beyaz, mumsu ve pürüzsüz bir maddeyle kaplı olduğunu keşfetti. Bu maddeye daha sonra polimerize perfloroetilen adı verildi ve kabın içindeki demir katalizör görevi görüyordu.
Yeni malzeme, 1941 yılında Kinetic Chemical Company tarafından yeni bir florlu plastik olarak patentlendi ve Teflon ticari markası 1945'te tescil edildi. 1961'de, ilk Amerikan yapımı PTFE kaplı tava, "The Happy Pan" adıyla ABD'de piyasaya sürüldü. O zamandan beri, yapışmaz pişirme gereçleri, dünya çapında binlerce üretici tarafından üretilen en yaygın ev ürünlerinden biri haline geldi.

PTFE'nin özellikleri ve nitelikleri –

PTFE'nin üç ana formu vardır: granüller, su bazlı dispersiyonlar ve ince tozlar.
Granül PTFE malzemeler, az miktarda veya hiç dağıtıcı madde içermeyen sulu ortamlarda süspansiyon polimerizasyonu ile üretilir. Granül PTFE malzemeler esas olarak sıkıştırma, izostatik presleme ve pistonlu ekstrüzyon yöntemlerinde kullanılır.
Su bazlı PTFE dispersiyonları, daha fazla dağıtıcı madde ve karıştırma ile aynı sulu polimerizasyon yöntemini kullanır. Su bazlı dispersiyonlar esas olarak kaplama ve film döküm yöntemlerinde kullanılır.
İnce toz halindeki PTFE, küçük beyaz parçacıkların kontrollü emülsiyon polimerizasyonu ile üretilir. İnce PTFE tozları, aşınma direncini artırmak için macun ekstrüzyonu veya katkı maddeleri kullanılarak pul haline getirilebilir.
PTFE'nin diğer önemli özellikleri arasında yüksek ve düşük sıcaklıklara karşı mükemmel direnç, elektriksel yalıtım, kimyasal inertlik, düşük sürtünme katsayısı (statik 0.08 ve dinamik 0.01) ve geniş bir sıcaklık aralığında (-260 ila 260°C) yapışmazlık özellikleri yer almaktadır.
PTFE, kimyasal direnç açısından en güvenilir malzemelerden biridir. Sadece erimiş alkali metaller, klor triflorür (ClF3) ve oksijen diflorür (OF2) gibi organik halojenürler ve yüksek sıcaklıklarda gaz halindeki flor tarafından aşındırılır.
PTFE'nin etkileyici mekanik özelliklere sahip olmasına rağmen, oda sıcaklığında diğer mühendislik plastikleri kadar iyi performans göstermediği kanıtlanmıştır. Dolgu maddelerinin eklenmesi, bu engeli aşmanın başarılı bir yöntemi olmuştur. Normal sıcaklık aralığında, PTFE bir dizi kullanışlı mekanik özellik sergiler. Bu özellikler ayrıca sinterleme sıcaklığı, ön şekillendirme basıncı, soğutma hızı vb. gibi işlem değişkenlerinden de etkilenir. Molar kütle, parçacık boyutu ve parçacık boyutu dağılımı gibi polimer özellikleri, mekanik özellikleri olumsuz yönde etkileyebilir.
PTFE, olağanüstü elektriksel yalıtım özelliklerine, düşük dielektrik sabitine ve yalıtım dayanım voltajına sahiptir. Çok düşük dielektrik sabiti (2.0), makromolekülün karmaşık simetrik yapısının sonucudur.
PTFE malzemeleri ayrıca 440 °C'nin altında önemli bir bozulma olmaksızın iyi termal özellikler göstermektedir.
Ayrıca, 0.02 Mrad'lık bir dozdan başlayarak havadan kaynaklanan bozulmaya ve radyasyon saldırısına da maruz kalır.
Geleneksel PTFE malzemelerinin de bazı dezavantajları vardır. Bunlar şunlardır:
Hassas ve aşınmaya duyarlı
Erimiş haldeki işleme yöntemleriyle işlenemez ve uygun yöntemler genellikle alışılmadık ve uzun süreli olabilir.
Katılımda zorluklar
Cam geçiş sıcaklığına yakın yüksek boyutlu değişim.
Düşük radyasyon direnci
Aşındırıcıdır ve zehirli dumanlar üretmeye eğilimlidir.

Dolgu maddesi eklemenin avantajları –
Dolgu maddesi/katkı maddesi, PTFE bileşiğinin gözenekliliğini artırmak için kritik öneme sahiptir ve bu nedenle elektriksel özellikleri etkiler; dielektrik dayanımını azaltırken dielektrik sabitini ve kayıp faktörünü artırır.
Dolgu maddeleri, PTFE'nin yüksek ve düşük sıcaklıklardaki performansını artırabilir.
Kimyasal özelliklerdeki değişim büyük ölçüde kullanılan katkı maddesinin türüne bağlıdır. Genel olarak, bu durum da olumlu sonuçlar doğurur.

Uygulamalar -
Genellikle florlu termoplastikler, yüksek sıcaklık dayanımı, yüksek saflık, düşük sıcaklık dayanımı, kimyasal inertlik, yapışmazlık ve kendinden yağlama özelliklerine sahip yüksek performanslı uygulamalarda kullanılır. PTFE'nin en yaygın kullanım alanlarından bazıları şunlardır:
Mühendislik – rulmanlar, yapışmaz yüzeyler, valf yuvaları, tapalar, bağlantı parçaları, valfler ve pompa parçaları.
Tıbbi – Kalp yamaları, kardiyovasküler greftler, bağ replasmanları.
Kimya endüstrisi – pompaların, diyaframların, çarkların, ısı eşanjörlerinin, otoklavların, reaksiyon kaplarının, depolama tanklarının, konteynerlerin vb. kaplanması.
Otomotiv – supap mili keçeleri, şaft keçeleri, contalar, O-ringler, yakıt hortumu astarları, hidrolik direksiyon, şanzımanlar vb.
Elektrik ve elektronik – esnek baskılı devre kartları, elektrik yalıtımı vb.

PTFE işleme için en iyi teknoloji –
PTFE'nin sert polimer zincir yapısı, enjeksiyon kalıplama ve ekstrüzyon gibi geleneksel yöntemlerle işlenmesini son derece zorlaştırır. Bununla birlikte, son derece yüksek erime viskozitesi ve yüksek erime sıcaklığı da işleri kolaylaştırmaz. Toz metalurjisi için ideal işleme teknolojisi PTFE için oldukça uygundur.
Sinterleme, sıkıştırmalı kalıplama, presleme, damgalama veya macun ekstrüzyonu, sıcak damgalama, işleme ve özel makinelerde önceden sinterlenmiş tozların ekstrüzyonu.
Macun ekstrüzyonu, PTFE'yi hidrokarbonlarla karıştırarak bant, boru ve tel izolasyonu yapımında kullanılan bir yöntemdir. Parçalar sinterlenmeden önce hidrokarbonlar buharlaşır.
Çalışma aralığı -200°C ile 260°C arasındadır.

Sık sorulan Sorular -
1. PTFE kansere neden olur mu?
PTFE'nin, PFOA adı verilen kanserojen bir madde içerdiği için insan sağlığına zararlı olduğu gösterilmiştir. Ancak endişelenmenize gerek yok çünkü PTFE yapışmaz kaplamalar artık bu maddeyi içermemektedir.
2. PTFE boru ne için kullanılır?
Plastik boru/levha ekstrüzyon makinesi: PTFE borular en yaygın olarak kimyasal direnç ve saflığın en önemli olduğu laboratuvar tüplerinde kullanılır. PTFE'nin sürtünme katsayısı son derece düşüktür ve bilinen en "kaygan" maddelerden biri olarak bilinir.
3. PTFE ne tür bir plastiktir?
PTFE, karbon ve flor atomlarından oluşan bir floropolimer olan termoplastik bir polimerdir.
4. PTFE levhanın kullanım amacı nedir?
PTFE levha, PTFE kaplı contalar ve PTFE ambalaj malzemeleri gibi çeşitli uygulamalarda kullanılır. Gazlara, suya, kimyasallara, yakıtlara ve yağlara karşı mükemmel direnç gösterir.