Teflon bevonat története, tulajdonságai, fajtái

A feltalálásról röviden: A Teflon ^® bevonatot 1938-ban véletlenül fedezte fel Dr Roy Plunkett, a DuPont fiatal vegyésze, aki akkor hűtőgázokkal folytatott kísérleteket. Ez a csúszós, semmihez nem tapadó anyag a PTFE, (politetrafluoretilén) aminek később a DuPont a Teflon ^® nevet adta.

A Teflon ^® és a véletlen
Dr Roy Plunkett, az amerikai DuPont cég vegyésze 1938 áprilisában egy új hűtőközeg előállításához tetrafluor-etilént (C2F4) használt köztitermékként. A 45 kilogrammnyi, mínusz 76 Celsius-fokon forró gázt néhány tucat kis acélpalackban tárolták. Később, amikor kinyitották a zárószelepet, az egyik palack mintha üres lett volna…A palackból nem jött ki gáz. Eltávolították a szelepet. Kiderült, hogy a tetrafluor-etilén gázból fehér por rakódott le a palack falára. Hogy összegyűjthessék a port, a palackot kettéfűrészelték. Megállapították, hogy a fehér por kémiai összetétele megegyezik a tetrafluor-etilén gázéval. Tárolás közben, a kutatók szándékától függetlenül poli(tetrafluor-etilén), röviden: PTFE keletkezett.
Plunkett nem gondolta, hogy a tetrafluor-etilén tárolása közben polimerizálódhat, hiszen egy hasonló monomer, a vinil-klorid polimerizálásához katalizátorra, gyökképző iniciátorra volt szükség. A spontán polimerizáció azért is meglepő volt, mert a kutatók éppen nagy stabilitásuk miatt foglalkoztak a fluor-klór-szénhidrogénekkel (a freonokkal).
A poli(tetrafluor-etilén) a Teflon ^® nevet kapta. Ez a hőre lágyuló polimer nagymértékben kristályos szerkezetű. Valamennyi műanyag közül ennek a legnagyobb a vegyszerállósága: nincs oldószere. Jól ellenáll a hidegnek és a melegnek is: mínusz 269 Celsius-foktól plusz 260 Celsius-fokig tartósan igénybe vehető. A legkevésbé éghető műanyag. Kielégíti a legszigorúbb élelmiszeripari és gyógyászati követelményeket, s akár az élő szervezetekbe is beépíthető.
Semmiféle anyag nem tapad rá, még magasabb hőmérsékleten sem. Ezért süthetünk a Teflon ^® réteggel bevont fémedényekben zsiradék nélkül is. A hagyományos műanyagfeldolgozási eljárásokkal nem formázható: a sűrűsége nagyobb (2,3 gramm/ köbcentiméter), mint a tömegműanyagoké, az ára pedig jóval meghaladja azokét.
Különleges alkalmazási lehetőségeinek köszönhetően napjainkban a világon évente több mint 50 ezer tonna Teflont ^® állítanak elő.
A Teflon ^® a tetrafluor-etilén gyökös polimerizációjának terméke. Nagy (0,5–1 millió) az átlagos molekulatömege, 90 százalékban kristályos szerkezetű és 341 Celsius-fokon olvad meg. Érdekes, hogy a megömlesztett, majd kihűtött polimer másodszorra már 327 Celsius-fokon olvad. E hőmérséklet felett is stabil, de az ömledéknek olyan nagy a viszkozitása (1011 poise 380 Celsius-fokon), hogy nem lehet a szokásos módon (extrudálással vagy fröccsöntéssel) feldolgozni. A szuszpenziós polimerizációs reaktorokból kikerülő különböző alakú, porózus részecskékből álló anyagot szűrik, szárítják és az igényektől függően megőrlik. A tipikus PTFE-granulátum 400–800 mikrométer átmérőjű szemcsékből áll. Ebből az őrölt anyagból alacsony hőmérsékleten préseléssel elkészítik a kívánt formát, majd a félkészterméket kemencében szinterezik (380 Celsius-fokon, nyomás alatt hosszú ideig hőkezelik). Így áll össze a részecskékből a teret teljesen betöltő, pórusmentes, szilárd anyag. Ez aztán már a fémiparból ismert eljárásokkal (fúrással, esztergálással, marással stb.) formázható.
Bevonatok és szálak készítésére vizes diszperzió formájában alkalmas a Teflon ^®. A nyers diszperziót előbb felületaktív anyagokkal stabilizálják, majd 50-60 százalék szárazanyag-tartalomig besűrítik. A kívánt felületre a legváltozatosabb módokon viszik fel: hajtógázzal ráfúvatják, folyadékkal rákenik, a bevonandó anyagot belemártják vagy elektromos térben, annak hatására alakul ki a bevonat.
Vizes diszperzióból Teflon ^® szál is húzható. Ilyenkor a diszperziót egy mátrixképző műanyaggal, például viszkózzal keverik össze. A szálkötegből hevítéssel eltávolítják a mátrixot adó segédpolimert, majd a szálakat szinterezik és tovább nyújtják.

A TEFLON^® összehasonlíthatatlanul sokoldalúbb minden más műanyagnál
Amióta a DuPont vegyésze, Roy Plunkett először dokumentálta a TEFLON^® PTFE fluorpolimer felfedezését 1938-ban, a DuPont folytatta a fluorpolimer történelmének írását. Az alaptechnológiától az egyedileg tervezett fluorpolimer termékekig folyamatosan bővíti a TEFLON^® bevonatok funkcionális minőségét a mai nagyigényű műszaki alkalmazások területén.

Tapadásmentesség Nagyon kevés szilárd anyag tapad a TEFLON® bevonathoz. Bizonyos anyagok ragadhatnak egy ideig, de azok is általában könnyen eltávolíthatóak.

Alacsony súrlódási tényező A TEFLON® bevonat súrlódási tényezője általában 0,05 és 0,20 között van a terheléstől, a csúszási sebességtől és az alkalmazott Teflon® bevonattól függően.

Víztaszítás A TEFLON® bevonattal ellátott felületek olaj- és víztaszítóak, nem nedvesednek, így könnyebb a tisztításuk, sok esetben öntisztítóak.

Hőállóság Az ipari TEFLON® bevonatok folyamatosan használhatóak akár 250 °C állandó hőmérsékleten. Egyedi esetekben rövidebb időszakra akár magasabb hőfokon is alkalmazható. (Szakmai egyeztetést igényel!)

Egyedülálló elektromos tulajdonságok A TEFLON® bevonatnak – széles frekvencián tesztelve – nagyon magas az átütési szilárdsága, alacsony a veszteségi tényezője és nagyon magas a felületi ellenállása. Különleges módszerekkel elérhető, hogy elektromos vezetővé válva antisztatikus bevonatként alkalmazzák.

Hidegállóság Az ipari TEFLON® bevonatok jól bírják a szélsőséges hideget anélkül, hogy alaptulajdonságai megváltoznának. Folyamatosan akár a mínusz 250 °C–ig is alkalmazható.

Vegyszerállóság – korrózióvédelem A TEFLON® bevonat semleges marad – nem reagál – a kémiai környezetére, csak az olvadt alkáli fémekre és az erősen fluortartalmú vegyszerekre érzékeny.

Fontos megjegyzés:
Fenti adataink megadásának célja – legjobb tudásunk, tapasztalatunk és a tudomány mai állásának megfelelően – a felhasználó segítése. Nem vállalunk jogi felelősséget a meghatározott tulajdonságokra és a konkrét felhasználási területen való alkalmasságra. A felhasználónak az alkalmazás során előforduló nemkívánatos hatások elkerülésére érdemes saját vizsgálatot végezni, melyhez minden segítséget megadunk.