המשקל הסגולי של PTFE: סוגים ומאפיינים
PTFE, המוכר לצרכנים בעיקר בשם “טפלון”, התגלה בשנת 1938 בחברה האמריקאית Kinetic Chemicals. הכימאי רוי פלנקט גילה במקרה טטראפלואורואתילן במצב גזי. לאחר שהגז הוזרם בלחץ לגליל, בתהליך הפילמור נוצרה אבקה לבנה בעלת תכונות ייחודיות.
מאפייני PTFE ותחומי השימוש בו
ייעודו העיקרי נקבע בזכות תכונותיו הדיאלקטריות הייחודיות. לצד זאת, מאפיינים נוספים כגון:
- צפיפות גבוהה ויציבות מידות;
- טווח רחב של טמפרטורות מותרות;
- פלסטיות;
- חוזק;
- עמידות ללחות;
- היצמדות נמוכה של פני השטח, המאפשרת ניקוי עצמי;
- עמידות לקרינה על־סגולה ולקרינה מייננת;
- עמידות לשחיקה ולחומרים שוחקים;
- אדישות ביולוגית;
- קלות עיבוד
אפשרו להשתמש בחומר במגוון רחב מאוד של תחומים. הוא נפוץ בבית, בתעשיית המזון, בתעשיית הרכב, ברפואה ובתחומי ייצור אחרים. מ־PTFE מייצרים מוצרים רבים הנמצאים סביבנו, ובהם:
- בידוד לחוטים, צינורות גמישים, צינורות קשיחים, מכלים שונים וחוטי דיג;
- חומרים לא ארוגים שאינם דליקים, אריגים טכניים ויריעות הגנה;
- ממברנות עמידות לחום, מסבים ורכיבים לרכב;
- חלקים למשאבות ולמערבלים, שסתומים ורכיבי צנרת;
- רכיבים למערכות כבלים ולקבלים;
- צינורות בלחץ גבוה לסביבות פעילות מבחינה כימית ומוצרים אחרים.
בתנאי העבודה המותרים PTFE יציב מבחינה כימית ונחשב בדרך כלל בטוח לשימוש רגיל. עם זאת, חשוב שלא לחרוג מטמפרטורת העבודה של הדרגה המסוימת. בין חסרונותיו:
- צורך בציוד יקר להיתוך בתבניות;
- צורך ביניקה חזקה בעת עיבוד החומר;
- לאחר חריגה מן הטמפרטורה המרבית הפולימר נעשה מסוכן לבריאות האדם.
סוגי PTFE
קיימות כמה דרגות של פולימר זה לפי מספר המונומרים בשרשרת וגודל המולקולות. המשקל הסגולי, או הצפיפות, הוא 1700–2240 ק״ג/מ״ק בהתאם לסוג. סוגי ה־PTFE הם:
- F4 — החומר הצפוף ביותר, בעל נקבוביות נמוכה ודוחה מים, עמיד בטמפרטורות עד +260°C.
- F3 — עמיד פחות מבחינה כימית ותרמית, אך צפוף יותר מ־F4; הוא ניתך ולכן נוח יותר ליציקה ולכבישה, נצמד היטב למתכות ומשמש לעיתים קרובות כציפוי נגד קורוזיה.
- F2 — עמיד לשחיקה, אינו מכיל חומרים מְפַלְסְטְקִים, חזק ומשמש בסביבות אגרסיביות ולייצור צינורות ומכלים.
- F40 — חזק, עמיד לחומצות רותחות ולממסים מסוימים, אינו בוער ואינו מעביר קרינת UV וקרינה מייננת.
| תכונות | F2 | F3 | F4 | F40 | |
| משקל סגולי (ק״ג/מ״ק) | 1780 | 2090–2160 | 2150–2240 | 1700 | |
| מאמץ קריעה, מגפ״ס | מתיחה | 44–45 | 35–43 | 16–35 | 27–50 |
| לחיצה | – | 55–60 | 10–12 | 50 | |
| כפיפה | – | 60–80 | 14–18 | 34 | |
| טמפרטורה, °C | התכה | 150–175 | 210–215 | 270–327 | 265–275 |
| מעבר זכוכיתי | −30…−20 | 50 | 127 | −90 | |
| פירוק | 400 | 320 | 425 | 400 | |
| טווח עבודה | −45…+150 | −195…+190 | −260…+260 | −200…+200 | |
| התנגדות סגולית (אוהם·מ׳) | 10¹⁰–10¹³ | 10¹⁵–10¹⁷ | 10¹⁷–10¹⁸ | 10¹⁶ | |
PTFE מיוצר במגוון רחב של צורות, ובהן דיסקות, לוחות, יריעות, סרטים, מוטות, גרגרים ואבקות.
הצורות הנפוצות ביותר:
- יריעת PTFE. משקלה של יריעה במידות 1000×1000 מ״מ ובעובי 1 מ״מ הוא 2.5 ק״ג.
- מוטות PTFE נוחים כחומר גלם למחצה לייצור חלקים שונים. משקלו המשוער של מוט PTFE באורך 1000 מ״מ ובקוטר 10 מ״מ הוא 0.18 ק״ג.
שאלות נפוצות
כמה שוקל 1 מ״ק PTFE?
בהתאם לדרגה, 1 מ״ק PTFE שוקל כ־1700–2240 ק״ג. עבור F4/PTFE משתמשים בדרך כלל בטווח של כ־2150–2240 ק״ג/מ״ק.
מדוע PTFE כבד מסוגי פלסטיק רבים?
ל־PTFE צפיפות גבוהה בשל ההרכב הכימי ומבנה הפולימר. לכן הוא כבד מפוליאתילן, מפוליפרופילן ומסוגי פלסטיק רבים אחרים.
האם אפשר לחמם PTFE מעבר לטמפרטורת העבודה?
לא. בהתחממות יתר PTFE עלול להתפרק ולפלוט תוצרים מסוכנים, ולכן יש להקפיד על טווח טמפרטורת העבודה של הדרגה המסוימת.