Powłoka PTFE to syntetyczny fluoropolimer o strukturze meru ,która wykazuje wysoką odporność na działanie chemikaliów oraz ekstremalne temperatury. Powłoka taka charakteryzuje się niską przenikalnością dielektryczną, niskim współczynnikiem strat i wysokim oporem. To sprawia, że powłoki teflonowe są szeroko stosowane w przemyśle od ponad 80 lat.
PTFE został odkryty przez Roya Plunketta, który przypadkowo opracował fluoropolimerową powłokę w latach 40. Substancja ta została opatentowana i zarejestrowana jako marka Teflon®. Od czasu wynalezienia powłoki teflonowe znajdują szerokie zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu, a także w sprzęcie domowego użytku.
Powłoki teflonowe są jednym z wielu rodzajów powłok, które mogą być stosowane do obróbki powierzchniowej – innymi, popularnymi rodzajami powłok są powłoki ceramiczne. Obróbka powierzchniowa ma na celu chronić i zwiększyć trwałość różnych przedmiotów, narzędzi i maszyn.
Historia odkrycia PTFE
PTFE, czyli politetrafluoroetylen, to jedna z najbardziej popularnych i używanych substancji na świecie. Jednakże, mało kto wie, że historia odkrycia PTFE sięga lat 40. XX wieku. Odkrycie tego rodzaju powłok przypisuje się Royowi Plunkettowi – amerykańskiemu chemikowi pracującego dla firmy DuPont. W 1938 roku Plunkett prowadził badania nad nowym czynnikiem chłodniczym, tzw. tetrafluoroetanem (TFE) jednak podczas procesu syntezy odkrył, że w jednym z metalowych pojemników w którym przechowywano TFE znajduje się gładka, nieprzywierająca powłoka. To odkrycie przyczyniło się do prowadzenia dalszych badań nad właściwościami powłoki oraz optymalizacji procesów jej wytwarzania. W wyniku prowadzonych badań, Plunkett zidentyfikował tę substancję jako fluorkowy polimer. Otrzymaną substancję opatentowano w 1941 roku pod nazwą PTFE i zarejestrowano jako markę Teflon® w 1945 roku.
Pierwszym obszarem, w którym zastosowano PTFE, były sprzęty kuchenne. Okazało się, że zastosowanie powłok na patelniach i garnkach powoduje, że w czasie obróbki termicznej produktów spożywczych nie przywiera ono do garnków, a jednocześnie dużo łatwiej można je umyć. Ta właściwość sprawiła, że PTFE zdobyło popularność wśród amerykańskich gospodyń domowych w latach 60. Warto wiedzieć, że powłoki nieprzywierające w sprzęcie wykorzystywanym w domu oraz przemyśle może być regenerowany. Proces regeneracji powłok teflonowych obejmuje usunięcie starej zużytej powłoki na nowej, dzięki czemu sprzętu z uszkodzoną powłoką nie trzeba wyrzucać, a można poddać regeneracji. Specjalistyczną firmą w regeneracji powłok dla przemysłu spożywczego jest firma NelviGastro z Olkusza (https://nelvigastro.pl/), która specjalizuje się w renowacji powłok, ale również w zakresie kompleksowego doradztwa w zakresie powłok.
Bezpieczeństwo powłok PTFE
Aby zrozumieć, jak bezpieczne są powłoki PTFE, warto wiedzieć, że obecnie nie zawierają one substancji znanego jako PFOA. PFOA był używany w przeszłości do produkcji powłok teflonowych, jednak wiele badań wykazało, że może być szkodliwy dla zdrowia i powiązany z różnymi chorobami. Liczne badania wykazały również, że naczynia kuchenne pokryte warstwą powłoki nieprzywierającej nie stanowią głównego źródła ekspozycji na PFOA. Od roku 2013 stosowanie PFOA jako dodatku do fluoropolimerowych powłok teflonowych jest zakazane.
Aktualnie używane powłoki teflonowe są atestowane do kontaktu z żywnością i znajdują zastosowanie nie tylko w domowej kuchni, ale również są powszechnie stosowane w przemyśle spożywczym. Powłoki PTFE są bezpieczne dla użytkowników i pozostają popularnym wyborem w kuchniach na całym świecie ze względu na swoje właściwości nieprzywierające i łatwość czyszczenia.
Zastosowania powłok teflonowych
Powłoki teflonowe znajdują szerokie zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu. W przemyśle spożywczym, powłoki teflonowe są wykorzystywane do produkcji naczyń, garnków i patelni, zapewniając nieprzywierającą powierzchnię, co ułatwia przygotowywanie potraw bez użycia tłuszczu. Dzięki swojej odporności na wysoką temperaturę, powłoki teflonowe są także stosowane w przemyśle chemicznym zapewniając wysoką odporność na korozję w agresywnym środowisku.
W przemyśle farmaceutycznym, powłoki teflonowe są wykorzystywane do produkcji kapsułek, tabletów i innych form leków, zapewniając ich łatwe uwalnianie się z formy. Ponadto, w przemyśle motoryzacyjnym powłoki teflonowe są wykorzystywane do redukcji tarcia, co zwiększa wydajność i żywotność podzespołów. W przemyśle włókienniczym, powłoki teflonowe są stosowane do wytwarzania tkanin i materiałów o właściwościach wodoodpornych i odpychających brud. Natomiast w przemyśle papierniczym, do produkcji papieru o wyższej jakości, zapobiegając wchłanianiu atramentu i zwiększając trwałość druku.
Mało kto zapewne wie, że powłoki teflonowe mają również zastosowanie w medycynie. Są wykorzystywane do produkcji implantów medycznych, takich jak protezy stawów lub elementy układu krążenia. Powłoki teflonowe zapewniają biokompatybilność i ochronę przed korozją, co przyczynia się do poprawy jakości życia pacjentów i trwałości urządzeń medycznych.
Wśród zastosowań powłok teflonowych warto również wymienić tworzenie powierzchni ślizgowych, które zwiększają wydajność maszyn i urządzeń, produkcję wysokiej jakości jakości laminatów, izolację elektryczną oraz powłoki antykorozyjne chroniące przed utlenianiem i destrukcyjnym działaniem czynników atmosferycznych.
W domowych akcesoriach kuchennych, takich jak patelnie, garnki i opiekacze, zastosowanie powłok teflonowych zapewnia łatwe i przyjemne gotowanie, a także ułatwia czyszczenie, dzięki specyficznym właściwościom powłok.
Jak przebiega proces teflonowania
Proces teflonowania składa się z dwóch etapów. Pierwszym etapem jest przygotowanie elementu na który zostanie nałożona powłoka poprzez odtłuszczenie i nadanie przygotowywanej powierzchni odpowiedniej chropowatości. Następnie na powierzchnię nakłada się proszek teflonowy, który jest następnie spiekany w wysokiej temperaturze. Drobne ziarna proszku łączą się tworząc jednolitą powłokę. Proces ten można stosować na różnych materiałach, takich jak stal, aluminium i tworzywa sztuczne.
Rodzaje powłok teflonowych
Istnieje wiele rodzajów powłok teflonowych dostosowanych do różnych zadań. Dobiera się je indywidualnie w zależności od potrzeb, zarówno w przypadku maszyn przemysłowych, jak i obróbki akcesoriów kuchennych. Oprócz teflonu, dostępne są również powłoki xylanowe.
Powłoki teflonowe są niezwykle wszechstronne i stanowią nieocenione rozwiązanie w wielu dziedzinach. Mogą być stosowane jako powłoka ochronna w przemyśle spożywczym, a także jako antyadhezyjna warstwa na formach do wtrysku tworzyw sztucznych. Dzięki swoim właściwościom, takim jak odporność na wysoką temperaturę, oddziaływanie odczynników chemicznych, niskie tarcie znajdują zastosowanie w różnych branżach.
Rodzaje powłok teflonowych można podzielić ze względu na ich właściwości i zastosowania. Niektóre z najpopularniejszych to:
- Powłoka antyadhezyjna: zapobiega przywieraniu substancji do powierzchni, ułatwiając czyszczenie i usuwanie zanieczyszczeń.
- Powłoka wzmocniona: posiada dodatkowe warstwy, które zwiększają jej wytrzymałość, trwałość i odporność na ścieranie.
- Powłoka wytrzymała na wysoką temperaturę: przeznaczona do zastosowań w ekstremalnych warunkach, charakteryzuje się odpornością na działanie wysokich temperatur.
- Powłoka chemicznie odporna: odporne na kontakt z agresywnymi substancjami chemicznymi, chronią przed korozją i uszkodzeniami.
- Powłoka biobójcza: zawiera właściwości antybakteryjne, hamując rozwój mikroorganizmów i zapobiegając zanieczyszczeniom powierzchni.
Dokładny wybór rodzaju powłoki teflonowej zależy od konkretnej aplikacji i oczekiwanych rezultatów. Dlatego warto skonsultować się ze specjalistami, którzy pomogą dostosować powłokę do danego zastosowania. Wybór właściwej powłoki pozwoli zoptymalizować wydajność procesów i zwiększyć trwałość materiałów.