تفلون نام تجاری ثبت شده مواد پلاستیکی بسیار مفید پلی تترا فلوئورواتیلن (PTFE) است. PTFE یکی از کلاس های پلاستیکی است که به عنوان فلوروپلیمر شناخته می شود.

پلیمر ترکیبی است که از یک واکنش شیمیایی تشکیل می شود و ذرات را در گروه هایی از مولکول های بزرگ تکرار می کند. بسیاری از الیاف مصنوعی رایج پلیمری هستند، مانند پلی استر و نایلون. PTFE شکل پلیمریزه شده تترا فلوئورواتیلن است.

تفلون چیست؟

PTFE دارای خواص منحصر به فرد بسیاری است و نقطه ذوب بسیار بالایی دارد و در دماهای بسیار پایین نیز پایدار است. این ماده در برابر خوردگی بسیار مقاوم، نرم و لغزنده است. از آن برای تجهیزات آزمایشگاهی که باید در برابر مواد شیمیایی خورنده مقاوم باشند، به عنوان پوششی برای ظروف و ظروف پخت و پز استفاده می کنند. PTFE برای ایجاد مقاومت در برابر لکه به پارچه ها، فرش ها و دیوارپوش ها و به عنوان ضد آب و هوا در تابلوهای فضای باز استفاده می شود.

PTFE همچنین در انواع کاربردهای پزشکی مانند پیوند عروق یافت می شود. پارچه فایبرگلاس با روکش PTFE برای محافظت از سقف فرودگاه ها و استادیوم ها عمل می کند. PTFE حتی می تواند در الیاف برای بافتن جوراب گنجانده شود. اصطکاک کم PTFE جوراب را فوق العاده صاف می کند و از پا در برابر تاول محافظت می کند.

مواد خام ظروف تفلون

PTFE از ترکیب شیمیایی تترافلوئورواتیلن یا TFE پلیمریزه شده است. TFE گازی بی رنگ، بی بو و غیر سمی است که با این حال بسیار قابل اشتعال است. به صورت مایع در دما و فشار کم ذخیره می شود. به دلیل دشواری حمل و نقل TFE قابل اشتعال، سازندگان PTFE نیز TFE خود را در محل تولید می کنند. در فرآیند پلیمریزاسیون از مقدار بسیار کمی از مواد شیمیایی دیگر به عنوان آغازگر استفاده می شود. می توان از آغازگرهای مختلفی از جمله پرسولفات آمونیوم یا پراکسید اسید دی سوکسینیک استفاده کرد. عنصر ضروری دیگر فرآیند پلیمریزاسیون، آب است.

ظروف تفلون چگونه تولید می شود؟

PTFE بسته به ویژگی های خاص مورد نظر برای محصول نهایی می تواند به روش های مختلفی تولید شود. بسیاری از مشخصات این فرآیند اسرار اختصاصی سازندگان است. دو روش اصلی برای تولید PTFE وجود دارد. یکی پلیمریزاسیون سوسپانسیون است. در این روش، TFE در آب پلیمریزه می شود و در نتیجه دانه های PTFE ایجاد می شود. در روش پراکندگی، PTFE به دست آمده یک خمیر شیری است که می تواند به پودر ریز تبدیل شود. هر دو خمیر و پودر در کاربردهای پوششی استفاده می شود.

ساخت TFE

1- تولید کنندگان PTFE با سنتز TFE شروع می کنند. سه ماده TFE، فلورسپار، اسید هیدروفلوئوریک و کلروفرم در یک محفظه واکنش شیمیایی که بین 1094-1652 درجه فارنهایت (590-900 درجه سانتیگراد) گرم شده است، ترکیب می شوند. سپس گاز حاصل خنک شده و تقطیر می شود تا ناخالصی ها از بین بروند.
2- محفظه واکنش با آب تصفیه شده و یک عامل واکنش پر شده است. TFE مایع به داخل محفظه واکنش هدایت می شود. همانطور که TFE با آغازگر ملاقات می کند، شروع به پلیمریزاسیون می کند. PTFE حاصل، دانه های جامدی را تشکیل می دهد که روی سطح آب شناور می شوند. همانطور که این اتفاق می افتد، محفظه واکنش به صورت مکانیکی تکان می خورد. بنابراین محفظه با گردش آب سرد یا خنک کننده دیگری در اطراف و بیرون آن خنک می شود. پس از رسیدن به وزن معین در داخل محفظه، کنترل ها به طور خودکار منبع TFE را قطع می کنند. آب از محفظه تخلیه می‌شود و PTFE رشته‌ای باقی می‌ماند.
3- آسیاب PTFE را با تیغه های چرخان پودر می کند. سازندگان این پودر ریز را با فرآیندی به نام انباشتگی به دانه های بزرگتر تبدیل می کنند. این را از راه های گوناگون می توان انجام داد.
4- گلوله های PTFE را می توان با استفاده از تکنیک های مختلف به قطعات قالب ریزی کرد. با این حال، PTFE ممکن است به صورت عمده به فروش برسد. برای تشکیل بیلت، گلوله های PTFE در قالب استوانه ای فولاد ضد زنگ ریخته می شوند. قالب بر روی یک پرس هیدرولیک قرار می گیرد. پس از مدت زمانی مشخص، قالب از روی پرس خارج شده و PTFE از قالب خارج می شود. سپس برای مرحله آخر در کوره قرار می گیرد.
5- PTFE قالب گیری شده در کوره سینترینگ برای چند ساعت گرم می شود تا به تدریج به دمای حدود 680 درجه فارنهایت (360 درجه سانتیگراد) برسد. این بالاتر از نقطه ذوب PTFE است. ذرات PTFE به هم می پیوندند و مواد ژل مانند می شوند. سپس PTFE به تدریج خنک می شود.

6- پلیمریزاسیون PTFE با روش پراکندگی منجر به ایجاد پودر ریز یا ماده خمیر مانند می شود که برای پوشش ها مفیدتر است. TFE همراه با ماده شیمیایی آغازگر به یک راکتور پر از آب وارد می شود. به جای تکان دادن شدید، مانند فرآیند تعلیق، محفظه واکنش فقط به آرامی هم زده می شود. می توان از آن به عنوان مایع استفاده کرد، به خصوص در کاربردهایی مانند روکش پارچه. یا ممکن است خشک شود و به پودر ریز تبدیل شود که برای پوشش فلز استفاده می شود.
7- یکی از رایج ترین و قابل مشاهده ترین موارد استفاده از PTFE پوشش قابلمه ها و تابه های نچسب است. تابه باید از آلومینیوم یا آلیاژ آلومینیوم ساخته شود. سطح تشت باید به طور ویژه برای دریافت PTFE آماده شود. ابتدا تابه را با مواد شوینده شسته و با آب شستشو می دهیم تا تمام چربی ها گرفته شود. سپس ظرف را در یک حمام گرم از اسید هیدروکلریک در فرآیندی به نام اچ کردن غوطه ور می کنند. اچ کردن سطح فلز را زبر می کند. سپس ظرف را با آب شستشو داده و دوباره در اسید نیتریک غوطه ور می کنیم. در نهایت دوباره با آب دیونیزه شسته شده و کاملا خشک می شود.
8- حالا تابه برای پوشش با پراکندگی PTFE آماده است. پوشش مایع ممکن است اسپری یا رول شود. این پوشش معمولاً در چندین لایه اعمال می شود و ممکن است با پرایمر شروع شود. پس از استفاده از پرایمر، تابه برای چند دقیقه خشک می شود، پس از اعمال تمام پوشش، تابه در فر خشک شده و سپس پخته می شود. زینترینگ حرارت آهسته ای است که برای تکمیل بیلت نیز استفاده می شود. بنابراین معمولاً فر دارای دو ناحیه است. در منطقه اول، تابه به آرامی تا دمایی گرم می شود که آب موجود در پوشش تبخیر شود. پس از تبخیر آب، تابه به منطقه داغ‌ تری منتقل می‌شود، که ظرف را در حدود 800 درجه فارنهایت (425 درجه سانتی‌گراد) برای حدود پنج دقیقه متخلخل می‌کند. پس از خنک شدن، آماده هرگونه مراحل مونتاژ نهایی و بسته بندی و حمل است.

محصولات جانبی و ضایعات ظروف تفلون

اگرچه PTFE خود غیر سمی است، اما تولید آن محصولات جانبی سمی تولید می کند. اینها شامل اسید هیدروفلوئوریک و دی اکسید کربن است. مناطق کار باید به اندازه کافی تهویه شوند تا از قرار گرفتن در معرض گازها در هنگام گرم شدن PTFE یا زمانی که پس از پخت سرد می شود جلوگیری شود. پزشکان بیماری خاصی به نام تب دود پلیمری را در کارگرانی که محصولات جانبی گازی تولید PTFE را استنشاق کرده اند، ثبت کرده اند. کارگران همچنین باید از تنفس گرد و غبار PTFE در هنگام ابزارکاری قطعات PTFE دوری کنند.

برخی از ضایعات ایجاد شده در طول فرآیند تولید را می توان مجددا استفاده کرد. از آنجایی که تولید PTFE در ابتدا بسیار گران بود، سازندگان انگیزه بالایی برای یافتن راه هایی برای استفاده از مواد ضایعاتی داشتند. زباله های تولید شده در فرآیند تولید را می توان تمیز کرد و به پودر ریز تبدیل کرد. این پودر را می توان برای قالب گیری یا به عنوان افزودنی به روان کننده ها، روغن ها و جوهرهای خاص استفاده کرد. قطعات PTFE استفاده شده باید در محل های دفن زباله دفن شوند. یک مطالعه منتشر شده در سال 2001 ادعا کرد که PTFE همچنین در محیط به یک ماده سمی برای گیاهان تبدیل می شود. به همین دلیل به بازسازی ظروف تاکید بسیاری می شود.