Для чего нужен тефлон
Технические характеристики
Помимо распространенного определения тефлон, он еще именуется как политетрафторэтилен и фторопласт-4. Его формула выглядит так: (−C2F4−)n. Данный продукт сокращенно принято называть PTFE (ПТФЭ). Внешне этот вид похож на парафин или полиэтилен, так как его материя может содержать тонкие прозрачные пленки белого цвета. Несмотря на сферы использования, тефлон может быть в виде:
Россия и другие страны тефлон называют фторопластом. Это можно легко объяснить тем, что политетрафторэтилен входит в группу пластмасс.
Политетрафторэтилен может использоваться при любой погоде, сохранив свои необычные свойства.
Стоит еще отметить, что благодаря фторуглеродному соединению и прочности атомов F, тефлон обладает повышенной устойчивостью. Подробнее об этом в нижеприведенной таблице.
на его характеристики не влияют: спирты, эфиры, кетоны и некоторые кислоты
если поместить изделие в холодильный агент, то можно проследить как на 5-8 % увеличится вес материала
невысокие химические реакции происходят при взаимодействии тефлона и щелочных металлов
если будет высокая температура и давление, то продукт вступит в реакцию с фтор и хлор-флюоритами
Где используется
Тефлон имеет очень широкую область распространения. Так, этот прокладочный материал нашел свое применение в таких сферах как:
Приступим к анализу сфер использования тефлона.
Промышленность и техника
На некоторых производственных предприятиях тефлон применяется как мешочный фильтр, как тип теплостойкой прокладки и как нить для текстильной ткани.
Пищевая промышленность
Благодаря низкому уровню адгезии, а также имея, такие признаки как несмачиваемость теплостойкость, тефлон используется в быту в основном в виде покрытия. Его применяют для кухонных предметов и выпечки.
Для производства одежды
Для изготовления современной одежды используется мембранный материал, в основе которого политетрафторэтилен. Если физически деформировать тефлон, то получится тонкая и пористая пленка. Мембранные изделия обладают ветрозащитными и изоляционными свойствами.
Медицина
У политетрафторэтилена имеется биологическая совместимость с организмом человека, где данное изделие используется для производства имплантов для кардиореспираторной системы, стоматологии, офтальмологии. Благодаря тефлону, врачи могут искусственно создавать кровеносные сосуды и кардиостимуляторы.
Возникновение тефлона
После этого открытия он нацелился на детальное изучение фреонов. А это означает соединение CH4 (метан) и C2H5 (этан), где вместо Н2 (водород) в них выступает F (фтор) и Cl (хлор).
Таким образом, тефлон представляет собой уникальный элемент, который был открыт сравнительно недавно. Его история создания богата многими успешными химическими экспериментами. У политетрафторэтилена имеются необычные свойства, разные температурные режимы, а также большой список применения в различных сферах.
Тефлон. Общая информация
Что такое тефлон (ПТФЭ, PTFE, Фторопласт)
Чтобы ответить на этот вопрос и почему материал так называется, давайте посмотрим на химическую формулу тефлона:
Впервые материал был изобретен в 1938 году в США химиком, работавшим в компании DuPont. Как это часто бывает, изобретение было сделано случайно. Но, в ходе исследований выяснилось, что материал обладает уникальными, экстраординарными свойствами. Поэтому в 1941 году компания запатентовала ПТФЭ под названием «Тефлон». Материал оказался настолько популярным, что и сейчас мы его знаем под этим названием, хотя, формально «тефлоном» может называться только та продукция, которую выпустила компания DuPont.
В СССР материал был известен под названием «Фторопласт – 4», поэтому иногда в запросах и в литературе вы можете встретить его под таким названием.
Уникальные свойства тефлона
Тефлон выбирают из-за следующих свойств:
— Устойчивость к воздействию самых агрессивных химикатов. Он не вступает в реакцию с кислотами и щелочами, устойчив к действию эфира, бензина, фреона, а также не подвержен влиянию грибка и плесени
— Безопасность. Поскольку тефлон химически нейтрален, он безопасен для здоровья. Допускается прямой контакт с продуктами питания или полуфабрикатами.
— Не липкая поверхность. С очередным важным свойством мы все знакомы благодаря сковородкам Tefal – тефлон обладает очень низким поверхностным натяжением и адгезией. Говоря проще, к нему ничего не прилипает. Поэтому ПТФЭ так востребован в пищевой промышленности
— Очень скользкий. Следующее свойство связано с предыдущим, но востребовано в других областях применения: у тефлона самый низкий коэффициент поверхностного трения среди всех материалов и веществ в природе. Тефлон даже более скользкий чем кусочек тающего льда! Поэтому тефлон используют там, где требуется обеспечить свободное скольжение частей друг относительно друг без использования смазок.
Принципы классификации изделий из тефлона
Нужно сразу оговориться, что здесь речь пойдет только о применении ПТФЭ на разных производствах с учетом специфики нашей компании. Мы не будем говорить о применении тефлоновых тканей в одежде, тефлоновых материалов в строительстве или использовании ПТФЭ в инженерном оборудовании
Итак, в общем виде можно говорить о изделиях из чистого тефлона и об армировании тефлона материалом, придающим ему большую стойкость к физическим воздействиям. Сам по тебе ПТФЭ является порошком белого цвета. Если его спрессовать, полученное изделие будет пластичным и его будет легко деформировать. Поэтому возникла идея соединить уникальные свойства ПТФЭ с прочностью стеклоткани или даже кевлара. О механизме создания такого материала мы поговорим чуть позже, а сейчас просто взглянем на получающуюся классификацию. Она описывает все виды материалов, которые предлагает наша компания:
Пленка из чистого тефлона. Получается путем срезания чрезвычайно тонкого слоя от цельнолитого вала ПТФЭ. Регулируя положение ножа, мы можем получить пленку практически любой нужной нам толщины. При этом максимальная ширина пленки ограничена высотой колонны, в которой производится тефлоновый «вал». Тефлоновые пленки могут быть как с клеящим слоем, так и без него. Пленки с клеящим слоем имеют очевидное преимущество – их не нужно усиливать, потому что механическую нагрузку возьмет на себя материал, к которому пленку приклеят. Наша компания предлагает пленку с клеящим слоем двух линеек: CHR 2045 и CS SPSA. Вторая линейка отличается наличием «подложки», обеспечивающим дополнительную защиту клеящего слоя во время транспортировки и хранения
Лист из ПТФЭ. Фактически, это тоже «пленка», но с гораздо большей толщиной. Поэтому, мы не можем его согнуть в рулон.
Формовое изделие. Тефлон может поставляться в виде готовых формовых изделий, таких как стержни, прокладки, шары и т.д. В данном тексте я не буду подробно останавливаться на изделиях из чистого тефлона, потому что наша компания в настоящий момент их не поставляет
Армированный ПТФЭ. Технологию нанесения тефлона на ткань мы обсудим позже. В этом разделе достаточно понять принципы деления материалов. Армирующим материалом чаще всего выступает стеклоткань или арамид (он же кевлар). Кевлар обеспечивает большую прочность, но его цена намного выше, чем у стеклоткани. Оба материала могут поставляться в виде сплошной ленты или в виде сетки с разным размером ячейки (1х1 мм, 2х2 мм, 4х4 мм, 8х8мм). Наибольшей популярностью пользуется ячейка 2х2 и 4х4 мм. В свою очередь, лента может поставляться как с клеящим слоем так и без него. Обратите внимание, что мы не поставляем самоклеящуюся ленту на арамидной основе. Причина очень проста – когда мы наклеиваем ленту на несущую поверхность, механические нагрузки также принимает на себя эта поверхность. Например, металлический вал. Наклеивать на него арамид бессмысленно и приведет к лишним расходам.
ВАЖНО: Максимальная температура в рабочей зоне для кевлара составляет только 220 С!
Технические характеристики ПТФЭ материалов
Теперь, давайте обсудим изменение каких характеристик вам доступно при подборе материала. Что вам нужно уточнить у клиента, когда вы обсуждаете его запрос
Армированные ленты. Тут параметров чуть больше, но все они максимально простые:
1. Геометрические характеристики – это очевидно.
2. Механические характеристики. Раз тефлон нужно армировать, то на него предполагаются нагрузки. Чтобы правильно подобрать материал, нужно понимать требуемую прочность на разрыв. Фактически, это сила, с которой нужно потянуть материал в разные стороны, чтобы он разорвался. Измеряется в Ньютонах на сантиметр. Если вы видите, что даны 2 цифры (например 250х180), то значит прочность на разрыв дана как в продольном направлении, так и в поперечном. Если число одно, то это прочность в продольном направлении. ВАЖНО! Некоторые наши конкуренты используют размерность Ньютон на 5 сантиметров. Поэтому, если вы видите большие значения, их нужно разделить на 5, чтобы получить эквивалентное значение в наших каталогах.
3. Содержание тефлона. Измеряется в процентах. Очевидно, что чем более агрессивная среда, тем больше должно быть содержание тефлона. Но тогда материал становится дороже. Поэтому грамотный подбор заключается в нахождении разумного компромисса между ценой и свойствами материала.
Армированные сетки. Для них справедливы все рассуждения касающиеся лент, и добавляется один простой параметр – размер ячейки.
Хорошая новость! Полученной вами информации достаточно, чтобы осуществить подбор в 90% случаев. Причем, независимо от производителя – достаточно воспользоваться табличными данными. Дальше идет информация, которая позволит лучше понимать, как устроен материал, а также как делать подбор быстрее и точнее.
Процесс нанесения тефлона на ткань
Прежде всего, давайте разберемся как можно нанести тефлон на ткань. Ведь тефлон материал очень скользкий, ни к чему не прилипает и ни с чем не реагирует. И действительно, долгое время эту задачу решить не удавалось, что сильно ограничивало возможности по использованию ПТФЭ в промышленности. Решением стал процесс пропускания армирующей основы через дисперсный раствор тефлона в воде. Порошок ПТФЭ размешивают в воде, доводят до нужной консистенции и температуры, следят чтобы не было образования комочков и через этот раствор пропускают ткань.
Затем, важно обеспечить правильный температурный и влажностный режим. А также удалить из активной зоны все газы, иначе они могут образовывать пузырьки, которые в дальнейшем, в процессе эксплуатации могут лопнуть и стать зоной разрушения тефлона на ткани. При необходимости, процедура повторяется. Так мы можем нанести в ткань больше ПТФЭ. В случае с материалами с максимальным содержанием тефлона, ткань может пройти до 14 циклов. Процесс этот сложный и требует высококачественного и высокоточного оборудования. Это одна из причин, почему различается качество продукции у разных производителей.
Не менее важна ткань, лежащая в основе готового материала. Существует много видов плетений, каждое из которых обеспечивает дополнительные свойства и прочность в том или ином направлении.
Важно знать, что в ряде случае Сен-Гобен в тканях использует усиливающую нить. Если требуются максимальные значения прочности материала, усиленная нить может быть не одинарной, а скрученной из нескольких нитей.
ВОПРОС ИЗ ПРАКТИКИ: «В процессе длительной эксплуатации ленты, ткань растягивается. Почему это не приводит к растрескиванию тефлона и его разрушению?»
ОТВЕТ: Действительно, ткань растягивается. Это нормальный процесс, который неизбежно происходит. В то же время, если ткань подобрана верно, удлинение не превысит 1%. Это означает, что через полгода эксплуатации есть смысл проверить натяжение ленты и подрегулировать его. Однако речь не идет о сильной деформации, способной повредить ленту. Касательно разрушения тефлона, важно понимать, что он не наносится на поверхность ткани как отдельный слой. Он пропитывает ткань внедряясь в ее структуру. Поэтому незначительные изменения в геометрии ткани не приводят к расслаиванию или разрушению.
Изнашивание тефлоновой ленты
Возникает закономерный вопрос: почему появляется необходимость в замене тефлоновой ленты? Что с ней происходит?
В ходе пропитки материала тефлоном, насколько бы совершенным ни был процесс, невозможно сделать тефлоновую поверхность идеально гладкой и ровной. На ней все равно будут микротрещины, поры, микродефекты. Посмотрите на фотографию справа, сделанную под электронным микроскопом.
В процессе эксплуатации ленты в эти микродефекты попадают продукты транспортировки (например, сахар при изготовлении печенья). Со временем заполняется все больше пор. Это приводит к тому, что лента становится липкой, ведь теперь на поверхности не только тефлон. Также, лишние примеси приводят к дальнейшему увеличению количества и размеров микроповреждений. И чем больше примесей и чем более агрессивная среда, тем процесс разрушения происходит быстрее. В ряде случаев, даже качественная лента производства Saint-Gobain может требовать замены уже через месяц.
Для увеличения срока службы нужно правильно обслуживать ленту. Внимательно прочитайте инструкцию
Инструкция по обслуживанию ПТФЭ лент и сеток
Последующие рекомендации по увеличению срока службы лент и сеток из ПТФЭ предоставлены компанией Saint-Gobain
Регулярная очистка конвейерной ленты
Настройка оборудования и натяжения ленты
Ламинированная лента
Одним из способов предотвращения процесса разрушения и значительного увеличения срока службы, является использование ламинированной ленты. Когда на поверхность армированной ткани сверху наносится слой из чистой ПТФЭ пленки. Это решает две задачи: во-первых, теперь поверхность ленты на 100% состоит из ПТФЭ, во-вторых, пленка имеет идеальную структуру поверхности (на фотографии выше изображение слева), а значит вредным примесям просто негде внедриться. Натурные испытания на производствах клиентов показали увеличение продолжительности эксплуатации ламинированной ленты по сравнению с обычной в среднем до 3-5 раз.
Ленты с клеящим слоем
Мы не будем вдаваться в особенности производства лент с клеящим слоем. Думаю, вам сейчас уже очевидны технические сложности. Необходимо как-то нанести клей на тефлон и обеспечить хорошую адгезию, ведь отрыв может произойти от тефлона, а не от поверхности, к которой ленту нужно приклеить.
Кратко коснемся используемых клеев и их особенностей. В ПТФЭ лентах используется два вида клея: силиконовый и акриловый.
Безопасно ли пользоваться тефлоновыми сковородками?
Недавно я прочитала, что один юрист борется с химической компанией DuPont, которая использует в производстве тефлон. Этот тефлон попадает в почву и воду, люди пьют эту воду и болеют, например, раком почек, болезнями щитовидной железы и другими. Суды с этой компанией, насколько я понимаю, все еще идут.
Отсюда вопрос: безопасно ли пользоваться тефлоновыми сковородками и другой посудой с тефлоновым покрытием? Есть ли какие-то научные исследования по этому поводу?
Тефлон — очень стабильное вещество, которое не вступает в химические реакции в нашем организме. Если изделия с тефлоновым покрытием не перегревать, то их можно считать безопасными для здоровья. А вот перфтороктановая кислота, или ПФОК, — материал, из которого производят тефлон, — и более современное соединение GenX, которым компания DuPont попыталась заменить ПФОК, в высоких концентрациях могут быть потенциально опасны для здоровья людей, животных и растений.
Но ПФОК используют не только при производстве сковородок. То же самое вещество образуется, например, в установках по очистке сточных вод. Поэтому обвинять в загрязнении окружающей среды только DuPont не совсем справедливо.
Что такое тефлон и опасен ли он для здоровья
Тефлон — торговое название химического соединения тетрафторэтилена, которое состоит из углерода и фтора. Это прочное вещество отталкивает воду и выдерживает нагревание до высоких температур. А поскольку покрытая тефлоном поверхность становится еще и очень скользкой, его не только используют как антипригарное покрытие для сковородок и противней, но и покрывают им медицинские катетеры и сосудистые трансплантаты. На гладкой тефлоновой поверхности не в силах удержаться ни одна бактерия.
Тетрафторэтилен — международная база химических веществ PubChem
Тефлон биологически инертен, то есть не вступает в химические реакции с другими соединениями в организме. Это значит, что он не может навредить клеткам и тканям, даже если его проглотить. Так что бояться мельчайших кусочков тефлона, которые могут попасть в еду со сковородки, не стоит.
Хотя тефлон прочен, он все-таки не вечен: если пользоваться сковородой каждый день, тефлоновое покрытие разрушается через 2,3 года. Если пользоваться сковородой дольше, к ней начнет пригорать пища.
Разрушение тефлона можно невольно ускорить, если нагреть тефлоновую сковородку до температуры выше 260 °C. При этом покрытие начинает выделять токсичные вещества. К счастью, мы редко доводим сковороды до такой температуры, потому что при ней большинство пищевых масел начинают дымиться. Но если оставить пустую сковороду без присмотра, то всего за 8 минут она может нагреться до 399 °C. При этой температуре тефлон быстро разлагается и выделяет много ядовитых паров.
Если вдыхать пары перегретого тефлона 4—10 часов подряд, как это бывает при работе на кухне в большом ресторане, может развиться полимерная лихорадка. Она очень похожа на грипп. Жертвы тефлоновых паров жалуются на озноб, высокую температуру, головную боль и ломоту в мышцах. Но в отличие от настоящего гриппа у большинства людей на свежем воздухе полимерная лихорадка проходит за 1—2 дня. Отек легких, связанный с тефлоновыми парами, встречается очень редко: пока это состояние описано всего у нескольких человек.
Большинство авторитетных исследователей считают, что если использовать посуду с антипригарным покрытием правильно, то ее можно считать безопасной для здоровья. Тем не менее вплоть до 2013 года опасения, связанные с тефлоновыми сковородками, можно было считать обоснованными. В то время в их состав еще входило токсичное вещество, из которого производят тефлон, — та самая ПФОК.
Как победить выгорание
Как производство тефлона влияет на нас и окружающую среду
Перфтороктановая кислота — водоотталкивающее химическое соединение, из которого делают многие промышленные полимеры, в том числе тефлон. В отличие от него ПФОК куда легче вступает в химические реакции, поэтому может вредить здоровью людей, животных и растений. Это очень устойчивое соединение, которое способно накапливаться в организме и практически не разлагается в окружающей среде.
Перфтороктановая кислота — международная база химических веществ PubChem
Новые загрязнители: ПФОК — бюллетень Американского агентства по охране окружающей среды
Прямой вред ПФОК для здоровья людей все еще не доказан. Однако исследования показали, что в организмах рабочих и жителей городов рядом с заводом DuPont, которые пили воду и ели пищу с выбросами завода, содержание частиц ПФОК было выше, чем у людей, которые жили в других местностях.
У людей с высоким содержанием ПФОК в организме увеличивается риск заболеваний печени, почек, щитовидной железы и астмы — всего около 72 неблагоприятных состояний здоровья. Правда, пока непонятно, виновата в этом ПФОК или другие загрязнители.
Влияние ПФОК на здоровье людей — подборка исследований из Базы данных сравнительной токсикогеномики
Программа управления выбросами ПФОК — бюллетень Американского агентства по охране окружающей среды
При этом ПФОК находили не только рядом с тефлоновыми заводами. Это вещество в меньших концентрациях обнаружилось в питьевой воде, организмах рыб и сельскохозяйственных животных и даже в фермерских овощах по всем США. В 2015 году восемь ведущих американских компаний — производителей тефлона и полимеров полностью отказались от использования этого вещества.
Даже компания DuPont, с которой все началось, была вынуждена заменить ПФОК на фторполимер GenX, в котором нет перфтороктановой кислоты. Хотя когда GenX проверили в исследованиях на крысах, выяснилось, что ему присущи многие недостатки ПФОК. Поэтому вполне возможно, что когда-нибудь он тоже попадет под запрет или ограничения.
Что такое GenX — бюллетень Американского Агентства по охране окружающей среды
К сожалению, полностью отказаться от ПФОК и GenX пока не получается: они необходимы для производства множества пластиков, без которых человечество обходиться еще не научилось. Тем не менее в Европе производство ПФОК из года в год стараются ограничивать.
В России пока нет нормативных документов, которые позволяют контролировать выбросы ПФОК на заводах. Так что остается только надеяться, что ученые со временем найдут способ заменить это химическое соединение на что-то потенциально менее вредное.
Что делать? Читатели спрашивают — эксперты Т—Ж отвечают
Елена, маркетологи по всему миру молятся на таких внушаемых людей как вы :–)
Evgeniy, интересно почему?) За свою жизнь не купила ни одной утвари из тефлона и прочих материалов. Поэтому я горе-покупатель для маркетологов))
Елена, потому что можно варить продукт Б, заявив что продукт А опасен. А если сильно захочется, то потом можно сказать что Б тоже опасен, и впарить продукт В. Так делается уже много много лет в косметике, средствах ухода и прочих сферах.
И да, не стоит руководствоваться в своих действиях лишь словами одного химика который проводит вебинар в интернете. Я так считаю
Посуды с антипригарным покрытием у меня нет. Пользуюсь посудой из нерж. стали и чугуна (сковорода-гриль).
После фильма «Тёмные воды», который основан на реальных событиях, заставить меня пользоваться посудой с тефлоном сложно. И дело не в том, что фильм вызывает сильные эмоции от увиденного (у всех разное восприятие); я провентилировал эту тему, почитал статьи и информацию об исследованиях, проанализировал нагрев сковороды и температуры.
Очевидно, что контакт с тефлоном исключить полностью невозможно, потому что он почти везде, где есть контакт технологий с водой, при приготовлении полуфабрикатов и т.д, но уменьшить взаимодействие хотя бы путём отказа от посуды дома вполне реально.
По поводу того, что тефлон «безопасный»:
— при температуре +200 градусов Цельсия появляются продукты разложения тефлона. Согласно исследованиям самой компании DuPont, продукты разложения находили при температурах 240 градусов Цельсия, а при температурах 360 гр.Ц. выделялось 6 ядовитых паров, один из которых вызывает летальный эффект у человека при низких концентрациях.
— есть различные исследования нагревания тефлоновых поверхностей, когда при более низких температурах(чем официально заявленные) выделяются ядовитые пары. Выходила статья о том, что умирают птицы от этих паров, ссылка на статью: https://www.ewg.org/research/canaries-kitchen ;
— пользователь никаким образом не может со 100% вероятностью проконтролировать, что его сковорода не нагрелась(в каких-то областях или полностью) до температур, при которых не происходит выделения ядовитых паров;
— у меня сковорода в области стенок(от середины и выше) нагревается сильнее чем на дне (за 2 минуты до 270 гр. Цельсия), но тут всё может быть индивидуально в зависимости от источника нагрева и конструкции посуды.
— в настоящий момент не известно о долгосрочном влиянии кухонных принадлежностей с тефлоном и его продуктов распада на организм человека.
Вывод: выбирать посуду из нерж. стали и чугуна.
(С керамическим покрытием ещё не разбирался)