Несмотря на упорные заверения в обратном, тефлон появился не как побочный продукт космической программы. «Тефлон» – торговая марка политетрафторэтилена (ПТФЭ), или фторполимерной смолы. Тефлон был открыт абсолютно случайно доктором Роем Планкеттом в 1938 году. В коммерческую продажу он поступил в 1946-м.
Политетрафторэтилен, или фторопласт-4, более известный под торговой маркой «Teflon» – это полимер тетрафторэтилена (ПТФЭ), пластмасса, обладающая редкими физическими и химическими свойствами и широко применяемая в технике и в быту.
Слово «Тефлон» является зарегистрированным товарным знаком американской химической компании Chemours, являющейся спин-офф компанией корпорации DuPont.
В апреле 1938 года 27-летний учёный-химик Рой Планкетт из компании «Кинетик Кемикалс» экспериментируя с газами, относящимися к группе холодильных агентов (типа фреона), обнаружил, что оставленный под воздействием холода образец за одну ночь превратился в воскообразное твёрдое тело беловатого цвета с довольно интересными свойствами. Мало того, что материал обладал необычайно скользкой поверхностью, он оказался поразительно стойким к воздействию практически всех химикатов и растворителей, включая сильно разъедающие кислоты.
В 1941 году компании Kinetic Chemicals был выдан патент на тефлон, а в 1949 году она стала подразделением американской компании «Дюпон» (DuPont). Новому открытию быстро нашли практическое применение: сначала в «Проекте Манхэттен» (кодовое название программы по созданию ядерного оружия в 1942–1946 годах), а затем для кухонной утвари.
Никто до настоящего времени так и не смог указать источник происхождения мифа о «космонавтике» – кроме, пожалуй, того, что космическая программа «Аполлон» во многом зависела от тефлона, применявшегося для изоляции кабелей.
К другим заблуждениям, связанным с тефлоном, относится миф, будто бы пули с тефлоновым покрытием намного лучше пробивают бронежилеты, чем любые другие. На самом деле задача тефлонового покрытия – уменьшить износ внутренней поверхности оружейного ствола, что не имеет никакого отношения к эффективности самой пули.
Тефлон действительно обладает минимальным коэффициентом трения по сравнению с другими известными твёрдыми материалами – поэтому-то он так хорошо работает в качестве антипригарного покрытия для кухонных сковородок.
Но если тефлон такой скользкий, как же его заставляют прилипать к сковородке? Процесс требует предварительной пескоструйной обработки, в результате чего на поверхности сковороды образуется множество мелких царапин, на которые тонким слоем распыляется жидкий тефлон. Всё это сушится под воздействием высоких температур, тефлон застывает и надёжно схватывается. Затем его покрывают специальным герметиком и подвергают повторной термообработке.
Далее мы подробно рассмотрим в каких сферах человеческой деятельности применяют тефлон и насколько он является безопасным для нашего здоровья.
Где ещё применяют тефлон?
Тефлон – это белое, в тонком слое прозрачное вещество, по виду напоминающее парафин или полиэтилен. Обладает высокой тепло- и морозостойкостью, остаётся гибким и эластичным при температурах от −70 до +270 °C, прекрасный изоляционный материал. Тефлон обладает очень низкими поверхностным натяжением и адгезией и не смачивается ни водой, ни жирами, ни большинством органических растворителей.
Фторопласт – мягкий и текучий материал, поэтому имеет ограниченное применение в нагруженных конструкциях. Обладает очень низкой адгезией (липучестью). Компания Дюпон указывает температуру начала плавления для разных типов тефлона от 260 °С до 327 °С.
Тефлон применяют в химической, электротехнической и пищевой промышленности, для производства мембранной одежды, в медицине, в транспортных средствах, в военных целях, в основном в качестве покрытий. Наибольшую известность фторполимеры получили благодаря широкому применению в производстве посуды с противопригарным покрытием. Итак, давайте рассмотрим основные области применения этого уникального вещества.
1. Пищевая промышленность и быт
Благодаря низкой адгезии, несмачиваемости и теплостойкости тефлон в виде антипригарного покрытия широко применяется для изготовления экструзионных форм и форм для выпечки, а также сковород и кастрюль.
Тефлон также используется в производстве других бытовых приборов. Тефлоновое покрытие в виде тончайшей плёнки наносят на лезвия бритв, что значительно продлевает срок их службы и облегчает бритьё.
Уход за посудой с тефлоновым покрытием
Тефлоновое покрытие не обладает большой прочностью, поэтому при приготовлении пищи в такой посуде следует использовать только мягкие – деревянные, пластиковые или покрытые слоем пластика – принадлежности (лопатки, половники и т. п.). Посуду с тефлоновым покрытием нужно мыть в тёплой воде мягкой губкой, с добавлением жидкого моющего средства, без использования абразивных губок или чистящих паст, а также избегать её перегрева до 415 °C и жарки на большом огне.
Интересная история бренда Tefal
В 1954 году французский инженер Марк Грегуар открыл метод нанесения политетрафторэтилена (тефлона) на алюминий. Таким образом была изобретена первая сковорода с антипригарным покрытием. Спустя 2 года, в 1956 году в Сарселе (Франция) была основана компания Tefal.
К концу 1956 года новое производство выпускало 100 сковород в день. Изобретение продавалось под лозунгом «Сковорода TEFAL – первая сковорода, которая действительно не пригорает». К 1961 году спрос на сковороды Тефаль достиг 1 миллиона единиц в месяц.
В 1968 году Tefal стала лидирующим производителем посуды во Франции с объёмом продаж в 49 миллион франков. И в этом же году французская группа компаний по производству бытовых приборов Groupe SEB заключает сделку о приобретении Tefal. На протяжении своей истории компания SEB расширяла ассортимент продукции марки Tefal за счёт новых технологий и приборов для дома.
В 2009 году Tefal выпустила миллиардную сковороду.
2. Промышленность и техника
В различных отраслях промышленности волокна, полученные из политетрафторэтилена (тефлон), нашли широкое применение в качестве высокотемпературных мешочных фильтров, разных типов теплостойких прокладок, нитей для текстильных тканей, а также в автомобильном оснащении, промышленных фильтрах общего назначения, элементах запорных и регулирующих клапанов, мешалок и насосов, оборудования для фильтрации и разделения.
В авиации, например, из тефлона изготавливают гибкие металлопластиковые трубопроводы гидросистем, работающие под высоким давлением (более 200 кгс/см²) и с высокой температурой рабочей жидкости.
Из фторопласта марки Ф-4 можно изготовить: ректификационные колонны, насосы, трубы, клапаны, сильфоны, облицовочные плитки, сальниковые набивки. Как диэлектрик, политетрафторэтилен успешно применяется в технике высоких и ультравысоких частот. Прокатанная фторопластовая плёнка используется при изготовлении высококачественных кабелей, проводов, конденсаторов, для изоляции катушек, пазов электрических машин. В качестве конструкционного материала политетрафторэтилен применяется при изготовлении различных деталей машин. Особенно широкое применение тефлон находит при изготовлении подшипников, работающих без смазочного материала, с ограниченным количеством смазочного материала и при наличии коррозионной среды.
Благодаря химической инертности, гидрофобности (контактный угол натекания 108±2°), олеофобности и текучести тефлон получил широкое распространение для уплотнения резьбовых и фланцевых соединений (лента ФУМ или тефлоновая лента).
Благодаря своим качественным характеристикам тефлоновые самоклеящиеся ленты отличаются большой популярностью и часто применяются текстильной и пищевой промышленностях, а также в повседневной деятельности человека. Это могут быть: тефлоновый скотч, тефлоновая лента для вакуумного упаковщика, стеклоткань с тефлоновым покрытием, тефлоновая лента для запайщика, тефлоновая самоклеящаяся лента и др.
Смазочный материал
Фторопласт-4 (тефлон) – великолепный антифрикционный материал с коэффициентом трения скольжения, наименьшим из известных доступных конструкционных материалов (даже меньше, чем у тающего льда). Из-за мягкости и текучести цельные подшипники скольжения из фторопласта используют редко. В высоконагруженных узлах применяют металлофторопластовые подшипники-вкладыши и металлофторопластовые опорные ленты. Такой элемент скольжения выдерживает десятки килограммов на квадратный миллиметр и состоит из металлической основы, на которую нанесено тефлоновое покрытие.
Также тефлон используется как антифрикционный присадочный материал (твёрдый смазочный материал), улучшающий свойства скольжения базовых полимеров, например полиэфирэфиркетона (англ. PEEK) или полифениленсульфида (англ. PPS), чтобы получить «подшипниковую» композицию, обладающую высокой прочностью, износостойкостью, стойкостью к ползучести и хорошими антифрикционными свойствами.
Известны смазочные материалы с введённым в их состав мелкодисперсным фторопластом. Их отличает то, что наполнитель, оседая на трущихся металлических поверхностях, позволяет в ряде случаев некоторое время работать механизмам с полностью отказавшей системой смазочного материала, только за счёт антифрикционных свойств тефлона.
Электроника
Тефлон широко используется в высокочастотной технике, так как, в отличие от близких по свойствам полиэтилена или полипропилена, имеет очень слабо меняющийся с температурой коэффициент диэлектрической проницаемости, высокое напряжение пробоя, а также крайне низкие диэлектрические потери. Эти свойства, наряду с теплостойкостью, обусловливают его широкое применение в качестве изоляции проводов, особенно высоковольтных, всевозможных электротехнических деталей, при изготовлении высококачественных конденсаторов, печатных плат.
В электронной технике специального назначения широко используется проводка с изоляцией из фторопласта, стойкая к агрессивным средам и высокой температуре – провода марки МГТФ, МС и ряд других. Провод в тефлоновой изоляции невозможно проплавить паяльником. Недостатком фторопласта является высокая холодная текучесть: если держать провод во фторопластовой изоляции под механической нагрузкой (например, поставить на него ножку мебели), провод через некоторое время может оголиться.
3. Медицина
Благодаря биологической совместимости с организмом человека тефлон с успехом применяется для изготовления имплантатов для сердечно-сосудистой и общей хирургии, стоматологии, офтальмологии. Политетрафторэтилен считается наиболее пригодным материалом для производства искусственных кровеносных сосудов и сердечных стимуляторов.
В стоматологии нерезорбируемые мембраны из тефлона с усилением титановым каркасом или без последнего, используются при методиках направленной костной регенерации (НКР). Также существует шовный материал из ПТФЭ.
В 2011 году тефлон впервые применён для пластики повреждённых носовой перегородки и стенок околоносовых пазух вместо титановых сеток. Через 12–15 месяцев имплантат полностью растворяется и замещается собственной тканью пациента.
4. Одежда
В производстве современной высокотехнологичной одежды применяются мембранные материалы на основе экспандированного политетрафторэтилена.
Путём физической деформации тефлона получается тонкая пористая плёнка, которая наносится на ткани и используется при пошиве одежды. Мембранные материалы, в зависимости от особенностей изготовления, могут обладать как ветрозащитными, так и водоизоляционными свойствами, при этом нормированный размер пор мембраны из политетрафторэтилена позволяет материалу эффективно пропускать испарения тела человека.
Существует мембранный материал из тефлона на тканевой основе, который пропускает воздух, но не пропускает ветер.
Тефлон используется также при изготовлении ковров, зонтиков, плащей, курток, шаров и многих других предметов.
5. Другие изделия, в производстве которых используется тефлон
- обогревательные лампы
- переносные обогревательные приборы (электрогрелки)
- пластины утюгов
- покрытия гладильных досок
- конфорки плит
- противни
электрогрили
- приборы для изготовления попкорна
- кофейники
- скалки (с противоналипающим покрытием)
- машины для выпечки хлеба
- поддоны под вертел или решётку
- формочки для мороженого
- унитазы c тефлоновым покрытием
- кипятильники
- штопоры
- поверхности кухонных плит
- кухонная утварь
- кастрюли и сковороды для жарки
- воки (китайские кастрюли для жарки овощей и мяса)
- формы для выпекания
- пресс для горячих бутербродов
- вафельницы
- оптические криостаты
- бритвенные лезвия
- внутренние покрытия стволов танков
- электроракетные двигатели
- уплотнения шарнирно-сочленённых механизмов (шарниров)
- лакокрасочные материалы
О том как тефлон влияет на организм человека читайте в продолжении этой статьи: "Заблуждения и интересные факты о тефлоне"
РЕКОМЕНДУЕМ ТАКЖЕ:
◆ Откуда берутся дырки в сыре?
◆ Какие растения производят основной объём кислорода на планете
