اطلاعات فنی مواد تفلون

پلیمریزاسیون

از آنجا که میان تمامی پوشش‌های موجود، تفلون از بالاترین ضریب نچسبی برخوردار بود، از آن در ظروف استفاده شد.

اداره نظارت بر غذا و داروی آمریکا هم تفلون را به‌عنوان پوشش مجاز در ظروف پخت غذا مورد تایید قرار داده و با این وجود، محققان درباره استفاده از این ظروف هشدار داده‌اند؛ به‌طوری که اگر دقت کنید می‌بینید تا به حال، پشت سر هیچ ظرفی این همه حرف و حدیث نبوده است! ظروف تفلون از آلودگی محیط زیست گرفته تا سرطان‌زایی به هر چیزی متهم شده‌اند اما جالب اینجاست که هنوز هم از پرفروش‌ترین ظروف پخت‌وپز به شمار ‌می‌روند.

تفلون؛ متهم دوست داشتنی

دکتر کشاورز در این زمینه می گوید: «در تهیه ظروف تفلون از کادمیوم استفاده می شود که از فلزات سنگین است. این ماده به مرور وارد غذا می شود و باعث بروز سرطان، کوتاهی قد و ضایعات پوستی می شود. علاوه بر این، کادمیوم در سنتز هموگلوبین دخالت می کند و منجر به کم خونی می شود».
در مقابل این نظر، مهندس رفیعی، کارشناس یک کارخانه تولید ظروف تفلون می گوید: «کادمیوم قبلا برای تولید رنگ قرمز به کار می رفت. این رنگ در قسمت خارجی ظروف استفاده می شد و کادمیوم نمی توانست وارد غذا شود، اما به هر حال در تولید ظروف جدید استفاده از این فلز ممنوع شده است و هیچ نگرانی از این جهت وجود ندارد.»
چندی پیش هم محققان دانشگاه تورنتو بر پایه نتایج یک تحقیق اعلام کردند که تفلون در اثر حرارت تجزیه می شود و گازی که در اثر تجزیه از آن متصاعد می شود برای محیط زیست زیان آور است. این مسئله نگرانی های جدیدی در مورد ظروف تفلون به وجود آورد اما شرکت “دوپونت” در یک اظهار نظر رسمی اعلام کرد پوششهای نچسب این شرکت، کیفیت خود را تا دمای ۲۶۰ درجه سانتی گراد حفظ می کنند و تجزیه پوشش فقط زمانی اتفاق می افتد که درجه حرارت به طور مستمر از ۳۴۰ درجه تجاوز کند. این در حالی است که در طبخ غذا هیچ گاه دما از ۲۵۰ درجه بالاتر نمی رود

الف) پایداری حرارتی:

تفلون یکی از مواد پلاستیکی با ثبات است که در درجه حرارت ۲۶۰ C درجه سانتیگراد هیچگونه اثری از تجزیه شیمیائی در آن وجودندارد و در این درجه مقدار زیادی از مشخصات خود را حفظ میکند. تـــجزیــه شــیـمــیــایــی قــابـــل ملاحـــظـــــه در درجه حرارت بالای ۴۰۰C درجه سانتیگراد مشاهده می شود و در حرارت بالای ۵۰۰ C درجه سانتیگراد تجزیه سریعترخواهد بود. کاربرد تفلن در محدوده درجه حرارت ۲۰۰ C – درجه سانتیگراد تا+۲۶۰ C درجه سانتیگراد توصیه می شود.

ب) نقاط گذر:

ملکول P.T.F.Eحالت کریستالی دارد که با تغییرات دما تغییر می کند. نقاط تغییر حالت مختلفند اما نقاط گذر دوعدد می باشند. در ۱۹ C درجه سانتیگراد تغییراتی در ساختمان کریستالی بوجود آمده و برخی خواص فیزیکی تغییر می کند و در ۳۲۷ C درجه سانتیگراد حالت کریستالی از بین رفته و یک حالت همگون و ژلاتینی بدون ذوب شدن پیدا می کند که در این دما نیز شکل هندسی خود را حفظ می کند.

ج ) انبساط حرارتی:

همانگونه که در مورد شماره (۱-ب) توضیح داده شد ضریب انبساط خطی تفلون با تغییر دما تغییر می کند بعلاوه بخاطرجهت دهی که به هنگام فرآیند حادث می شود و قطعات P.T.F.E درحالت کلی ناهمسانگرد هستند. به زبان دیگر می توان گفت که ضریب انبساط خطی تابعی از جهت مولکول است.

د) هدایت حرارتی:

ضریب هدایت گرمایی تفلون به تغییر درجه حرارت بستگی ندارد چون ضریب هدایت گرمایی تفلون بالاست. بدین جهت تفلون به عنوان یکی از عایقهای حرارتی مناسب منظور می شود. این مشخصه به طریقه کاربردآن و همچنین استفاده از تفلون مناسب ( منظور تفلون مخلوط است) بستگی دارد – برای توضیح بیشتر به تفلونهای مخلوط مراجعه شود.

هـ ) حرارت مخصوص:

ظرفیت گرمای ویژه مانند گرمای داخلی (آنتالپی) با حرارت افزایش می یابد بافرض اینکه آشکارا دارای مقادیر زیادی در نقاط گذر می باشند.

الف) مقاومت در برابر عوامل شیمیایی:

تفلون عملا” در مقابل عوامل شیمیایی خنثی است و فقط در مقابل فلزات الکالینی(قلیایی) در حالت عنصر آسیب پذیر است. تفلون در مقابل تری فلوئورکلرو عنصرفلوئور درحرارت و فشار بالا نیز آسیب پذیر است .

ب) مقاومت دربرابر حلالها:

تفلون در اکثر حلالهای شیمیایی تا درجه حرارت ۳۰۰ C درجه سانتیگراد حل نمی شود.ئیدروکربنهای فلوئوردار در این شرایط باعث مقداری انبساط در تفلون می شوند اما این حالت برگشت پذیر است ولی در مقابل برخی روغنهای فلوئوردار درحرارت بالای ۳۰۰ C درجه سانتیگراد بعنوان حلال عمل می کنند .

ج ) انبساط حرارتی:

همانگونه که در مورد شماره (۱-ب) توضیح داده شد ضریب انبساط خطی تفلون با تغییر دما تغییر می کند بعلاوه بخاطرجهت دهی که به هنگام فرآیند حادث می شود و قطعات P.T.F.E درحالت کلی ناهمسانگرد هستند. به زبان دیگر می توان گفت که ضریب انبساط خطی تابعی از جهت مولکول است.

د) هدایت حرارتی:

ضریب هدایت گرمایی تفلون به تغییر درجه حرارت بستگی ندارد چون ضریب هدایت گرمایی تفلون بالاست. بدین جهت تفلون به عنوان یکی از عایقهای حرارتی مناسب منظور می شود. این مشخصه به طریقه کاربردآن و همچنین استفاده از تفلون مناسب ( منظور تفلون مخلوط است) بستگی دارد – برای توضیح بیشتر به تفلونهای مخلوط مراجعه شود.

هـ ) حرارت مخصوص:

ظرفیت گرمای ویژه مانند گرمای داخلی (آنتالپی) با حرارت افزایش می یابد بافرض اینکه آشکارا دارای مقادیر زیادی در نقاط گذر می باشند.

الف) مقاومت در مقابل کشش وفشار:

این خاصه به مقدار زیاد بستگی به فرایند ساخت و تهیه قطعه و نوع پودر تفلون دارد به هرحال در بین سایر پلیمرها تفلون در حرارتهای مختلف مقاومت خوبی در این زمینه دارد و در یک کار مستمر و طولانی تا حرارت ۲۶۰ C درجه سانتیگراد با تغییرات حرارتی وسیع حالت پلاستیکی خود را حفظ می کند. (حتی تا نزدیکی صفر مطلق) .

ب) مقاومت در مقابل انعطاف:

تفلون عملا”یک ماده نعطاف پذیر است و حتی در فشار۰.۷N/MM2 نمی شکند البته مطابق با استاندارد ASTM D790)). فرم پلاستیکی و انعطاف پذیری تفلون در دمای طبیعی حدود ۵۰-۶۵۰N/MM2 می باشد و در دمای -۸۰ C حدود ۲۰۰۰N/MM2 ، و نیز تقریبا“ حدود ۲۰۰N/MM2 در دمای ۱۰۰ C درجه سانتیگراد، و در حدود ۴۵N/MM2 در دمای ۲۶۰ C می باشد.

ج) مقاومت درمقابل ضربه:

حتی در دمای بسیار پایین P.T.F.E ازخاصیت برگشت یاضربه پذیری خوبی برخوردار است.

د) حافظه پلاستیکی:

اگر یک قطعه از P.T.F.E تحت فشار یا کشش قرار گیرد (پایین تر از نقطه پاره گی) پس از آزاد شدن، مقداری از حالت تحمیل شده را حفظ می کند. در صورتیکه قطعه فوق الذکر دوباره حرارت داده شود فشارهای تحمیلی آزاد شده و قطعه مجددا” به حالت اولیه باز می گردد. این خاصیت حافظه پلاستیکی نام دارد و درکاربردهای مختلف مانند ساخت قطعات با صافی سطح متوسط و فارغ از تنشهای داخلی مورد استفاده قرار می گیرد.

ه) سایش:

سایش این ماده بستگی به شرایط مختلفی از جمله سطح سرخورنده و طبیعتا” سرعت و بار وارده بر سطح دارد و با افزایش موادی از قبیل کربن و شیشه و برنز به تفلون (که به آن اصطلاحا” تفلون مخلوط گفته می شود) از سایش به مقدار قابل توجهی کاسته می شود.

و) اصطکاک:

تفلون در بین مواد جامد پایین ترین ضریب اصطکاک را دارامی باشد و ضریب اصطکاک بستگی به عوامل زیادی دارد. به هر صورت ضریب اصطکاک بین ۰.۰۵ تا ۰.۰۹ می باشد و می توان موارد ذیل را یادآوری کرد:

• A ضریب اصطکاک استاتیک و دینامیک برابر هستند و اثری از خراش و اصطکاک
  نقطه ای دیده نمی شود.
• B با افزایش بار ضریب اصطکاک کاسته می شود و سپس ثابت می ماند.
• Cضریب اصطکاک با افزایش سرعت افزایش می یابد.
• D ضریب اصطکاک با افزایش حرارت تغییر نمی کند و ثابت می ماند.

الف) مقاومت دی الکتریک:

این خاصه با تغییر ضخامت تغییر می کند ولی با افزایش فرکانس کاسته می شود عملا” این خاصیت تا ۳۰۰ C درجه سانتیگراد ثابت می ماند و حتی بعد از مدت طولانی و حرارتهای بالا این خاصیت حفظ می شود. (حدود ۶ ماه در ۳۰۰ C درجه سانتیگراد) ضمنا” این اندازه ها به مقدار و شرایط و مراحل تولید بستگی دارد.

ب) ثابت ضریب دی الکتریک وضریب انتشار:

ثابت دی الکتریک و ضریب انتشار در P.T.F.E خیلی پایین است و تا حرارت ۳۰۰ C درجه سانتیگراد تغییر نمی کند و حتی در یک میدان با فرکانس تا۱۰۹ hz و کار بسیار طولانی در دمای بالا (۶ماه در۳۰۰ C درجه سانتیگراد) تغییری دیده نمی شود. این ضرایب و همچنین مقاومتهای حجمی و سطحی به فرآیند ساخت بستگی ندارد.

ج ) مقاومت در برابر قوس الکتریکی

(ARC (: P.T.F.E دارای مقاومت خوبی در برابر قوس الکتریکی (ARC) می باشد. بعد از یک کار طولانی هیچ گونه اثری از سوختگی سطحی مشاهده نمی شود. مقاومت در مقابل قوس الکتریکی براساس استاندارد ASTM d 495 حدود ۷۰۰ ثانیه می باشد.

د) مقاومت در برابر اثرکرونا:

تخلیه الکتریکی حاصل از کرونا می تواند فرسایش سطحی ایجاد کند اما P.T.F.E به عنوان یک عایق بسیار مناسب در شرایطی که اختلاف پتانسیل بالا باشد عمل می کند.