Cara Membuat Teflon

Teflon adalah nama dagang terdaftar dari bahan plastik yang sangat berguna politetrafluoroetilena (PTFE). PTFE adalah salah satu kelas dari plastik yang dikenal sebagai fluoropolymers. Polimer adalah senyawa yang terbentuk oleh reaksi kimia yang menggabungkan partikel ke dalam kelompok mengulangi molekul besar. Banyak serat sintetis umum adalah polimer, seperti poliester dan nilon. PTFE adalah bentuk dari terpolimerisasi tetrafluoroetilena. PTFE memiliki sifat yang unik, yang membuatnya berharga di banyak aplikasi. Ia memiliki titik leleh sangat tinggi, dan juga stabil pada suhu yang sangat rendah. Hal ini dapat dibubarkan oleh apa-apa kecuali fluor gas panas atau logam cair tertentu, sehingga sangat tahan terhadap korosi. Hal ini juga sangat licin dan licin. Hal ini membuat bahan yang sangat baik untuk bagian mesin coating yang mengalami panas, pakai, dan gesekan, untuk peralatan laboratorium yang harus menahan bahan kimia korosif, dan sebagai pelapis untuk peralatan masak dan peralatan. PTFE digunakan untuk memberikan ketahanan terhadap noda kain, karpet, dan penutup dinding, dan sebagai atap yang bocor pada tanda-tanda luar ruangan. PTIZE memiliki konduktivitas listrik rendah, sehingga membuat isolator listrik yang baik. Hal ini digunakan untuk melindungi kabel banyak data komunikasi, dan adalah penting untuk pembuatan semi-konduktor. PTFE juga ditemukan dalam berbagai aplikasi medis, seperti dalam cangkok vaskular. Sebuah kain fiberglass dengan PTFE coating berfungsi untuk melindungi atap bandara dan stadion. PTFE bahkan dapat dimasukkan ke dalam serat untuk menenun kaus kaki. Gesekan rendah dari PTFE membuat kaus kaki sangat halus, melindungi kaki dari lecet.

Sejarah

PTFE ditemukan tanpa sengaja pada tahun 1938 oleh seorang ilmuwan muda mencari sesuatu yang lain. Roy Plunkett adalah seorang kimiawan untuk E.I. du Pont de Nemours and Company (Du Pont). Ia mendapatkan gelar PhD dari Ohio State University pada tahun 1936, dan pada tahun 1938 ketika ia tersandung pada Teflon, ia masih hanya 27 tahun. Daerah Plunkett adalah refrigeran. Banyak bahan kimia yang digunakan sebagai refrigeran sebelum tahun 1930 sangat mengancam ledakan. Du Pont dan General Motors telah mengembangkan jenis baru tidak mudah terbakar refrigeran, suatu bentuk yang disebut freon 114 refrigeran. 114 Refrigerant diikat dalam suatu pengaturan eksklusif dengan divisi Frigidaire General Motor, dan pada saat itu tidak dapat dipasarkan ke produsen lain. Plunkett berusaha untuk datang dengan bentuk yang berbeda dari 114 refrigeran yang akan berkeliling kontrol paten Frigidaire itu. Nama teknis untuk 114 refrigeran adalah tetrafluorodichloroethane. Plunkett berharap untuk membuat refrigeran mirip dengan mereaksikan asam klorida dengan senyawa yang disebut tetrafluoroetilena, atau TFE. TFE sendiri adalah substansi yang dikenal sedikit, dan Plunkett memutuskan tugas pertamanya adalah membuat sejumlah besar gas ini. Ahli kimia itu berpikir ia mungkin juga membuat seratus pon gas, untuk memastikan untuk memiliki cukup untuk semua tes kimia, dan untuk tes toksikologi juga. Dia menyimpan gas dalam kaleng logam dengan rilis katup, sangat mirip dengan kaleng digunakan secara komersial saat ini untuk semprotan bertekanan seperti hair spray. Plunkett menyimpan kaleng di atas es kering, untuk mendinginkan dan mencairkan gas TFE. Percobaan refrigeran Nya diperlukan Plunkett dan asistennya untuk melepaskan gas TFE dari kaleng ke dalam ruang panas. Pada pagi hari tanggal 6 April 1938, Plunkett menemukan dia tidak bisa mendapatkan gas keluar dari kaleng. Untuk Plunkett

dan mistifikasi asistennya, gas telah berubah dalam semalam menjadi bubuk, putih keripik. Para TFE telah dipolimerisasi.

Polimerisasi adalah proses kimia di mana molekul bergabung menjadi string panjang. Salah satu polimer yang paling terkenal adalah nilon, yang juga ditemukan oleh peneliti di Du Pont. Ilmu polimer masih dalam masa pertumbuhan di tahun 1930an. Plunkett percaya bahwa TFE tidak bisa polimerisasi, dan namun entah bagaimana melakukannya. Dia mengirim serpihan putih aneh Pusat Penelitian Du Pont Departemen, di mana tim ahli kimia dianalisis barang itu. Para TFE terpolimerisasi anehnya inert. Tidak bereaksi dengan bahan kimia lain, menolak arus listrik, dan itu sangat halus dan licin. Plunkett adalah dapat mengetahui bagaimana gas TFE tidak sengaja dipolimerisasi, dan ia mengambil paten untuk substansi terpolimerisasi, politetrafluoroetilena, atau PTFE.

PTFE awalnya mahal untuk diproduksi, dan nilainya tidak jelas bagi Plunkett atau ilmuwan lain di Du Pont. Tapi mulai digunakan dalam Perang Dunia II, selama pengembangan bom atom. Membuat ilmuwan bom yang diperlukan untuk menangani sejumlah besar dari heksafluorida zat kaustik dan beracun uranium. Du Pont yang disediakan PTFE dilapisi gasket dan pembebat yang menolak tindakan korosif ekstrim heksafluorida uranium. Du Pont juga digunakan PTFE selama perang untuk membuat kerucut hidung bom tertentu lainnya. Du Pont Teflon merek dagang terdaftar nama untuk zat yang dipatenkan pada tahun 1944, dan terus bekerja setelah perang pada teknik manufaktur lebih murah dan lebih efektif. Du Pont dibangun pabrik pertama untuk produksi Teflon di Parkersburg, Virginia Barat pada tahun 1950. Perusahaan dipasarkan Teflon setelah perang berakhir sebagai lapisan untuk bagian logam mesin. Pada tahun 1960, Du Pont mulai masak pemasaran dilapisi dengan Teflon. Lapisan Teflon licin menolak kekakuan makanan bahkan gosong, sehingga membersihkan panci itu mudah. Perusahaan dipasarkan Teflon untuk berbagai kegunaan lain juga. Fluoropolymers terkait lainnya dikembangkan dan dipasarkan dalam beberapa dekade berikutnya, beberapa yang lebih mudah untuk diproses daripada PTFE. Du Pont terdaftar varian lain dari Teflon pada tahun 1985, Teflon AF, yang larut dalam pelarut khusus.

Bahan Baku

PTFE dipolimerisasi dari tetrafluoroetilena senyawa kimia, atau TFE.

Sebuah panci non-stick terdiri dari berbagai lapisan non-stick.

Sebuah panci non-stick terdiri dari berbagai lapisan non-stick.

TFE disintesis dari fluorspar, asam fluorida, dan kloroform. Bahan-bahan ini digabungkan di bawah panas tinggi, tindakan yang dikenal sebagai pyrolosis. TFE adalah tidak berwarna, tidak berbau, gas beracun yang, bagaimanapun, sangat mudah terbakar. Ia disimpan sebagai cairan, pada suhu rendah

dan tekanan. Karena sulitnya transportasi TFE mudah terbakar, produsen PTFE juga memproduksi mereka TFE sendiri di situs. Proses polimerisasi menggunakan jumlah yang sangat kecil bahan kimia lainnya sebagai pemrakarsa. Berbagai pemrakarsa dapat digunakan, termasuk amonium persulfat atau peroksida asam disuccinic. Bahan penting lainnya dari proses polimerisasi adalah air.

Manufaktur

Proses

PTFE dapat diproduksi dalam beberapa cara, tergantung pada sifat-sifat tertentu yang diinginkan untuk produk akhir. Spesifik Banyak dari proses ini adalah rahasia milik produsen. Ada dua metode utama memproduksi PTFE. Salah satunya adalah polimerisasi suspensi. Dalam metode ini, TFE dipolimerisasi dalam air, sehingga butiran PTFE. Butiran bisa diolah lebih lanjut menjadi pelet yang dapat dicetak. Dalam metode dispersi, PTFE yang dihasilkan adalah pasta susu yang dapat diolah menjadi bubuk halus. Kedua pasta dan bubuk digunakan dalam aplikasi pelapisan.

Membuat TFE

* 1 Produsen PTFE mulai dengan mensintesis TFE. Ketiga bahan TFE, fluorspar, asam fluorida, dan kloroform digabungkan dalam sebuah ruang reaksi kimia dipanaskan sampai antara 1094-1652 ° F (590-900 ° C). Gas yang dihasilkan kemudian didinginkan, dan disaring untuk menghilangkan kotoran.

Teflon con digunakan pada berbagai peralatan masak.

Teflon con digunakan pada berbagai peralatan masak.

Suspensi Polimerisasi

* 2 ruang reaksi diisi dengan air murni dan agen reaksi atau inisiator, zat kimia yang akan memicu pembentukan polimer. Para TFE cair disalurkan ke ruang reaksi. Sebagai TFE memenuhi inisiator, ia mulai polimerisasi. PTFE yang dihasilkan membentuk butiran padat yang mengapung ke permukaan air. Karena ini terjadi, ruang reaksi secara mekanik terguncang. Reaksi kimia di dalam ruangan mengeluarkan panas, sehingga ruangan didinginkan oleh sirkulasi air dingin atau lain pendingin dalam jaket sekitar helai kertas yg luar nya. Kontrol otomatis mematikan pasokan TFE setelah berat

tertentu di dalam ruangan tercapai. Air itu terkuras keluar dari ruangan, meninggalkan berantakan PTFE berserabut yang terlihat agak seperti parutan kelapa.

* 3 Selanjutnya, PTFE dikeringkan dan dimasukkan ke penggilingan. Gilingan pulverizes PTFE dengan bilah berputar, menghasilkan bahan dengan konsistensi tepung terigu. Ini bubuk halus sulit untuk cetakan. Ini memiliki “aliran miskin,” yang berarti tidak dapat diproses dengan mudah dalam peralatan otomatis. Seperti tepung gandum unsifted, mungkin memiliki kedua benjolan dan kantong udara. Jadi produsen mengkonversi serbuk halus menjadi butiran yang lebih besar dengan proses yang disebut aglomerasi. Hal ini dapat dilakukan dengan beberapa cara. Salah satu metode adalah untuk mencampur bubuk PTFE dengan pelarut seperti aseton dan jatuh dalam drum berputar. Butiran PTFE tetap bersatu, membentuk pelet kecil. Pelet dikeringkan dalam oven.

* 4 Pelet PTFE dapat dicetak menjadi bagian menggunakan berbagai teknik. Namun, PTFE dapat dijual dalam jumlah besar sudah pra-dibentuk menjadi apa yang disebut billet, yang silinder padat PTFE. Para billet mungkin 5 ft (1,5 m) tinggi. Ini dapat dipotong menjadi lembaran atau blok yang lebih kecil, untuk cetakan lebih lanjut. Untuk membentuk billet tersebut, pelet PTFE dituangkan ke dalam cetakan baja silinder steel. Cetakan ini dimuat ke tekan hidrolik, yang merupakan sesuatu seperti lemari besar dilengkapi dengan ram tertimbang. Ram turun ke bawah ke dalam cetakan dan kekuatan diberikannya pada PTFE. Setelah periode waktu tertentu, cetakan dihapus dari pers dan PTFE unmolded. Itu diperbolehkan untuk istirahat, kemudian ditempatkan dalam oven selama langkah akhir yang disebut sintering.

* 5 The PTFE cetakan dipanaskan dalam oven sintering selama beberapa jam, sampai secara bertahap mencapai suhu sekitar 680 ° F (360 ° C). Ini adalah di atas titik leleh dari PTFE. Partikel PTFE menyatu dan materi menjadi seperti gel. Kemudian PTFE secara bertahap didinginkan. Para billet selesai dapat dikirimkan kepada pelanggan, yang akan mengiris atau mencukur menjadi potongan-potongan kecil, untuk diproses lebih lanjut.

Dispersi polimerisasi

* 6 Polimerisasi PTFE dengan metode dispersi menyebabkan baik serbuk halus atau zat pasta-seperti, yang lebih berguna untuk coating dan selesai. TFE diperkenalkan ke dalam reaktor berisi air bersama dengan kimia memulai. Alih-alih penuh semangat terguncang, seperti dalam proses suspensi, ruang reaksi hanya gelisah dengan lembut. PTFE membentuk menjadi manik-manik kecil. Beberapa air akan dihapus, dengan menyaring atau dengan menambahkan bahan kimia yang menyebabkan PTFE manik-manik untuk menetap. Hasilnya adalah zat susu disebut PTFE dispersi. Hal ini dapat digunakan sebagai cairan, terutama dalam aplikasi seperti selesai kain. Atau dapat dikeringkan menjadi bubuk halus digunakan untuk logam mantel.

Peralatan masak antilengket

* 7 Salah satu penggunaan yang paling umum dan terlihat dari PTFE coating untuk pot dan wajan antilengket. Panci harus terbuat dari aluminium atau paduan aluminium. Permukaan panci harus khusus disiapkan untuk menerima PTFE. Pertama, panci dicuci dengan deterjen dan dibilas dengan air, untuk menghilangkan semua minyak. Kemudian panci dicelupkan dalam air hangat asam klorida dalam proses yang disebut etsa. Etching roughens permukaan logam. Kemudian panci dibilas dengan air dan direndam lagi dalam asam nitrat. Akhirnya dicuci kembali dengan air deionisasi dan menyeluruh dikeringkan.

* 8 Sekarang panci siap untuk dilapisi dengan dispersi PTFE. Lapisan cair dapat disemprotkan atau bergulir. Lapisan ini biasanya diterapkan dalam beberapa lapisan, dan dapat dimulai dengan primer. Susunan yang tepat dari primer adalah rahasia milik dipegang oleh produsen. Setelah primer diterapkan, panci dikeringkan selama beberapa menit, biasanya dalam oven konveksi. Kemudian dua lapisan berikutnya diterapkan, tanpa periode pengeringan di antaranya. Setelah semua lapisan diterapkan, panci dikeringkan dalam oven dan kemudian disinter. Sintering adalah pemanasan lambat yang juga digunakan untuk menyelesaikan billet tersebut. Jadi biasanya, oven memiliki dua zona. Di zona pertama, panci dipanaskan perlahan-lahan ke suhu yang akan menguapkan air dalam lapisan. Setelah air menguap, bergerak panci ke zona yang lebih panas, yang Sinter panci sekitar 800 ° F (425 ° C) selama sekitar lima menit. Ini melebur PTFE. Kemudian panci dibiarkan mendingin. Setelah pendinginan, siap untuk langkah-langkah perakitan akhir, dan pengepakan dan pengiriman.

Quality Control

Kualitas tindakan pengendalian dilakukan baik di fasilitas manufaktur PTFE primer dan di pabrik di mana langkah-langkah pengolahan lebih lanjut, seperti pelapis, selesai. Dalam fasilitas manufaktur utama, prosedur standar industri yang diikuti untuk menentukan kemurnian bahan, ketepatan suhu, dll Produk Akhir diuji untuk kesesuaian dengan standar. Untuk dispersi PTFE, ini berarti viskositas dan berat jenis dispersi diuji. Pemeriksaan lainnya bisa dilakukan juga. Karena Teflon adalah produk merek dagang, produsen yang ingin menggunakan nama merek untuk bagian atau produk yang dibuat dengan Teflon PTFE harus mengikuti pedoman pengendalian mutu yang ditetapkan oleh Du Pont. Dalam kasus produsen peralatan masak antilengket, misalnya, para pembuat peralatan masak mematuhi Program Sertifikasi Mutu Du Pont, yang mengharuskan mereka memonitor ketebalan lapisan PTFE dan suhu baking, dan melakukan tes adhesi beberapa kali selama setiap shift.

Produk samping / Limbah

Meskipun PTFE itu sendiri tidak beracun, pembuatannya menghasilkan produk sampingan yang beracun. Ini termasuk asam fluorida dan karbon dioksida. Area kerja harus cukup ventilasi untuk mencegah paparan gas sementara PTFE sedang dipanaskan, atau ketika mendingin setelah sintering. Dokter telah mendokumentasikan penyakit tertentu yang disebut polimer Demam uap yang diderita oleh pekerja yang telah menghirup gas produk sampingan dari produksi PTFE. Pekerja juga harus dilindungi dari menghirup debu PTFE ketika PTFE bagian yang tooled.

Beberapa limbah dibuat selama proses manufaktur dapat digunakan kembali. Karena PTFE pada awalnya sangat mahal untuk diproduksi, produsen memiliki insentif yang tinggi untuk menemukan cara untuk menggunakan barang bekas. Limbah atau sampah yang dihasilkan dalam proses manufaktur dapat dibersihkan dan dibuat menjadi bubuk halus. Bubuk ini bisa digunakan untuk pencetakan, atau sebagai aditif untuk pelumas tertentu, minyak, dan tinta.

Digunakan PTFE bagian harus dikubur di tempat pembuangan sampah, tidak dibakar, karena terbakar pada suhu tinggi akan merilis hidrogen klorida dan zat beracun lainnya. Satu studi yang dirilis pada tahun 2001 mengklaim bahwa PTFE juga degradasi lingkungan menjadi satu zat yang merupakan racun bagi tanaman. Ini adalah trifluoroacetate, atau TFA. Sementara tingkat saat ini TFA di lingkungan yang rendah, substansi tetap ada untuk waktu yang lama. Jadi polusi TFA mungkin adalah kekhawatiran untuk masa depan