TEFLON® coating, Sintering and Commercial Ltd.

História TEFLON®

Stručne o vynáleze: Teflón ® povlak náhodne objavil v roku 1938 Dr Roy Plunkett, mladý chemik v DuPont, ktorý vtedy robil experimenty s chladiacimi plynmi. Tento klzký materiál, ktorý sa k ničomu nelepí, je PTFE (polytetrafluóretylén), ktorému dal DuPont neskôr názov Teflon ®.

Teflon ® je registrovaná ochranná známka a môže ju používať iba spoločnosť Chemours.

Poznámka Dr Roya Plunketta v jeho zápisníku

Podrobne o vynáleze: Výňatok z prílohy Život a veda
Autor: Dr Árpád Máthé
 

Teflón ® a náhoda
V apríli 1938 Dr. Roy Plunkett, chemik americkej spoločnosti DuPont, použil tetrafluóretylén (C2F4) ako medziprodukt na výrobu nového chladiva. 45 kilogramov plynu horúceho na mínus 76 stupňov Celzia bolo uložených v niekoľkých desiatkach malých oceľových fliaš. Neskôr, keď otvorili uzatvárací ventil, jedna z fliaš sa zdala byť prázdna… Z fľaše nevyšiel plyn. Ventil bol odstránený. Ukázalo sa, že na stene fľaše sa usadil biely prášok z plynu tetrafluóretylénu. Na zber prachu bola fľaša rozrezaná na polovicu. Zistilo sa, že biely prášok má rovnaké chemické zloženie ako plynný tetrafluóretylén. Poly(tetrafluóretylén), v skratke: PTFE, vznikal počas skladovania bez ohľadu na zámery výskumníkov.
Plunkett si nemyslel, že tetrafluóretylén môže počas skladovania polymerizovať, pretože polymerizácia podobného monoméru, vinylchloridu, vyžaduje katalyzátor, radikálový iniciátor. Spontánna polymerizácia bola prekvapivá aj preto, že výskumníci sa zaoberali fluoro-chlór-uhľovodíkmi (freónmi) práve kvôli ich veľkej stabilite.
Poly(tetrafluóretylén) dostal názov Teflon®. Tento termoplastický polymér má vysoko kryštalickú štruktúru. Má najvyššiu chemickú odolnosť zo všetkých plastov: neobsahuje rozpúšťadlá. Dobre odoláva chladu aj teplu: možno ho používať trvalo od mínus 269 stupňov Celzia do plus 260 stupňov Celzia. Najmenej horľavý plast. Spĺňa najprísnejšie požiadavky potravinárskeho priemyslu a medicíny a dokonca sa dá zabudovať aj do živých organizmov.
Neprilepí sa na ňu žiadny materiál ani pri vyšších teplotách. Preto môžeme piecť v kovových nádobách potiahnutých teflónom® bez tuku. Nemožno ho tvarovať tradičnými metódami spracovania plastov: jeho hustota je vyššia (2,3 gramu/cm3) ako u masových plastov a jeho cena je oveľa vyššia ako ich.
Vďaka svojim špeciálnym aplikačným možnostiam sa celosvetovo ročne vyrobí viac ako 50 000 ton teflónu®.
Teflon® je produkt radikálovej polymerizácie tetrafluóretylénu. Má vysokú priemernú molekulovú hmotnosť (0,5–1 milión), 90 percent kryštalickej štruktúry a topí sa pri 341 stupňoch Celzia. Zaujímavosťou je, že objemový a následne ochladený polymér sa po druhýkrát topí už pri 327 stupňoch Celzia. Nad touto teplotou je stabilná, ale viskozita taveniny je taká vysoká (1011 poise pri 380 stupňoch Celzia), že ju nemožno spracovať bežným spôsobom (extrúziou alebo vstrekovaním). Materiál pozostávajúci z poréznych častíc rôznych tvarov vychádzajúci zo suspenzných polymerizačných reaktorov sa filtruje, suší a podľa potreby melie. Typický PTFE granulát pozostáva z častíc s priemerom 400-800 mikrometrov. Tento mletý materiál sa lisuje do požadovaného tvaru pri nízkej teplote a následne sa polotovar speká v peci (tepelne spracovávaný pri 380 stupňoch Celzia pod tlakom dlhodobo). Takto sú častice zostavené do pevného materiálu bez pórov, ktorý úplne vyplní priestor. Ten je potom možné tvarovať pomocou procesov známych z kovopriemyslu (vŕtanie, sústruženie, frézovanie atď.).
Teflon® je vhodný na výrobu náterov a vlákien vo forme vodnej disperzie. Surová disperzia sa najprv stabilizuje povrchovo aktívnymi látkami a potom sa zahustí na obsah sušiny 50-60 percent. Nanáša sa na požadovaný povrch rôznymi spôsobmi: nastrieka sa hnacím plynom, nanesie sa kvapalina, nanášaný materiál sa ponorí do nej alebo do elektrického poľa, v dôsledku čoho sa vytvorí povlak.
Vlákno Teflón® možno ťahať aj z vodnej disperzie. V tomto prípade sa disperzia zmieša s plastom tvoriacim matricu, ako je viskóza. Pomocný polymér poskytujúci matricu sa zo zväzku vlákien odstráni zahrievaním, potom sa vlákna spekajú a ďalej naťahujú.