Introducción
El politetrafluoroetileno (PTFE), mejor conocido por el nombre comercial Teflon, se utiliza para fabricar sartenes donde no se pegue la comida, y todo aquello que requiera de tales características. El PTFE también se utiliza para tratar alfombras y telas para hacerlas resistentes a las manchas. Y lo que es más, es también muy útil en aplicaciones médicas. Dado que el cuerpo humano raramente lo rechaza, puede ser utilizado para hacer piezas artificiales del cuerpo.
Síntesis y estructura química
El politetrafluoroetileno (PTFE), mejor conocido por el nombre comercial Teflon, se utiliza para fabricar sartenes donde no se pegue la comida, y todo aquello que requiera de tales características. El PTFE también se utiliza para tratar alfombras y telas para hacerlas resistentes a las manchas. Y lo que es más, es también muy útil en aplicaciones médicas. Dado que el cuerpo humano raramente lo rechaza, puede ser utilizado para hacer piezas artificiales del cuerpo.
Historia
El
teflón lo descubrió por accidente en 1939 el químico norteamericano Roy
Plunkett siendo científico investigador de Kinetic Chemicals, empresa
subsidiaria de DuPont, mientras trabajaba en la búsqueda de un nuevo gas
refrigerante del tipo CFC (clorofluorocarbono o gas freón). El
experimento salió mal y en lugar de un gas para uso en refrigeración lo
que obtuvo fue un material blanco baboso que no se adhería a ninguna
otra superficie. Un posterior análisis químico determinó que se trataba
de politetrafluoretileno.
Al principio Plunkett no supo qué hacer con aquel material obtenido por casualidad, tal como ha sucedido con muchos otros inventos y descubrimientos a lo largo de la historia de la humanidad y que han sido después de gran utilidad para todos. En 1941 la empresa DuPont patentó el producto y en 1945 lo registró con el nombre comercial de Teflón. En 1946 la propia empresa DuPont comenzó a emplear el teflón en la fabricación de engranajes y otros elementos mecánicos autolubricados.
Al principio Plunkett no supo qué hacer con aquel material obtenido por casualidad, tal como ha sucedido con muchos otros inventos y descubrimientos a lo largo de la historia de la humanidad y que han sido después de gran utilidad para todos. En 1941 la empresa DuPont patentó el producto y en 1945 lo registró con el nombre comercial de Teflón. En 1946 la propia empresa DuPont comenzó a emplear el teflón en la fabricación de engranajes y otros elementos mecánicos autolubricados.
Síntesis y estructura química
El politetrafluoroetileno, o PTFE, está compuesto por una cadena carbonada, donde cada carbono está unido a dos átomos de flúor. Se lo representa generalmente como en la siguiente:
Pero puede resultar más sencillo imaginarlo como en la figura de abajo, con una cadena carbonada de miles de átomos de longitud.
El PTFE es un polímero vinílico, y su estructura, si no su comportamiento, es similar al polietileno. Se forma a partir del monómero tetrafluoroetileno por polimerización vinílica de radicales libres.
El flúor es un elemento muy “extraño”. Cuando forma parte de una molécula, no le agrada estar alrededor de otras moléculas, incluso cuando éstas contengan átomos de flúor. Menos aún cuando se trata de otras clases de moléculas. De modo que una molécula de PTFE, estando tan repleta de átomos de flúor como está, quisiera estar lo más alejada posible de otras moléculas. Por esta razón, las moléculas en la superficie de un trozo de PTFE rechazarán cualquier cosa que intente acercárseles. Esta es la razón por la cual nada se pega al PTFE.
El PTFE es algo más que evasivo. Es también útil porque no reacciona con nada. ¿Por qué? En primer lugar, ¡si rechaza todo, ninguna molécula puede acercarse para reaccionar con él!
El enlace entre el átomo de flúor y el átomo de carbono es realmente fuerte. Es tan estable que nada reacciona con él. Incluso cuando se calienta tanto como una sartén, ¡ni siquiera el oxígeno reacciona con él!
CARACTERÍSTICAS:
Soporta temperaturas hasta 260°C
El plástico más resistente a la fricción
El plástico de mayor resistencia química conocido
Excelente aislante eléctrico
Apto para contactar con alimentos
Apto para uso dentro del cuerpo humano
Anti-stick: no se le pegotean productos
PROPIEDADES
Ensayo
|
Método
|
Unidades
|
Valores
| |||||||
Densidad
|
ASTM D792
|
g/cm³
|
2,14-2,18
| |||||||
Absorción de humedad:
-24 horas |
ASTM D570
|
%
|
<0,01
| |||||||
Límite elástico
| ||||||||||
Resistencia a la tracción
|
ASTM D4745
|
N/mm²
|
25
| |||||||
Alargamiento a la rotura
|
ASTM D4745
|
%
|
>200
| |||||||
Dureza shore
|
ASTM D2240
|
shoreD
|
51-60
| |||||||
Resistencia a la compresión a 1% deformación
|
ASTM D695
|
N/mm²
|
4-5
| |||||||
Deformación bajo carga a temperatura ambiente durante 24 hs. a 13,7 N/mm²
|
ASTM D621
|
%
|
14-17
| |||||||
Punto de fusión
|
ASTM D3418
|
°C
|
327
| |||||||
Coeficiente de dilatación lineal térmica entre :25° y 100°C
|
ASTM D696
|
10-5/°C
|
12-13
| |||||||
Temperaturas de utilización admisibles:
en le aire , en contínuo en frio | °C °C |
+260
-200 | ||||||||
Resistencia a la llama-según ASTM
("índice de oxigeno") |
ASTM D2863
|
%
|
>95
| |||||||
Rigidez dieléctrica sobre muestra de espesor 0,5 mm
|
ASTM D149
|
kV/mm
|
20-40
| |||||||
Constante dieléctrica
|
ASTM D150
|
1 MHz
|
2,1
| |||||||
Resistencia superficial
|
ASTM D257
|
ohm sq
|
>1018
| |||||||
Identificación a la llama
|
| |||||||||
RESISTENCIA QUIMICA
Resistencia a Hidrocarburos
|
Excelente
|
Resistencia a ácidos débiles a temperatura ambiente
|
Excelente
|
Resistencia a álcalis débiles a temperatura ambiente
|
Excelente
|
Resistencia a productos químicos definidos
|
Resiste prácticamente a todos
|
Efecto de los rayos solares:
|
No lo afectan
|
Podemos resumir las propiedades como:
Elevada resistencia química (No es atacado ni por ácidos, bases, oxidantes y reductores)
Resiste temperaturas hasta los 300º C
No es inflamable
Altamente polarizable
No adhiere materiales hidrófilos
APLICACIONES DEL PTFE
Materiales Arquitectónicos
Automóvil
Cableado
Utensilios de cocina (Recubrimientos sartenes)
Industrias farmacéuticas y Biotecnología
Válvulas de presión
Engranajes |
Barras cilindricas de colores |
Tubos |
Bloques para torneado |
Producción
El teflón está constituido por unidades de monómero de tetrafuoroetileno CF2=CF2, es una molécula lineal que se obtiene por polimerización radicalaria.
A pesar de que los compuestos fluorados no suelen ser tóxicos, el teflón es tóxico al someterlo a altas temperaturas (T>300ºC) y se emiten contaminantes a la atmósfera.
¿Cómo se obtiene el Teflón?
(U.V. a 450ºC)
CH4 + Cl2 → CHCl3
(termólisis a 800ºC)
CHCl3 + HF → 2HClF2 → F2C=CF2 + 2HCl
Para la obtención del teflón partimos de un agente clorante en este caso cloro gaseoso y se hace reaccionar con metano a una temperatura de 450ºC, mediante la acción de la luz UV se van a formar radicales de Cl que se unirán al metano para formar triclorometano.
En un segundo paso el triclorometano se hace reaccionar con fluoruro de hidrógeno para dar HClF2 y bajo un calentamiento a 800ºC, reacción por lo tanto endotérmica (todas las anteriores son exotérmicas), obtenemos el monómero de tetrafluoroetileno y ácido clorhídrico.
El último paso seria la polimerización radicalaria del monómero de tetrafluoroetileno hasta obtener el PTFE o Teflón.
MOLDEADO Y PRESENTACIONES DEL PTFE
En la industria el PTFE es moldeado mediante extrusión ram. Lo que permite obtener diferentes piezas (barras cuadradas y redondas, perfiles y tubos) para su posterior mecanizado (frezado, torneado, limado, etc.).
A continuación diferentes presentaciones del PTFE:
BARRAS REDONDAS
Se presenta en barras de longitud standard 300 mm, y 500 mm.
Puede obtenerse en otras longitudes con facilidad. Color blanco.
Admite distintos tipos de cargas: Bronce, Grafito, Etc.
Espesores desde 8 mm hasta 140 mm. Pueden obtenerse mayores espesores.
PLANCHAS
Se presentan en placas de color blanco de espesores de 1 mm a 10 mm
pudiendo obtenerse en espesores mayores sobre pedido.
pudiendo obtenerse en espesores mayores sobre pedido.
Las medidas standard son:
300mm x 300mm
500mm x 500mm 1000mm x 1000mm |
Al igual que las barras, pueden adicionarse cargas especiales.
PELICULA DE PTFE
Se puede obtener mediante afeitado película de PTFE. De color blanco, se provee en un ancho de 300 mm y longitud hasta 15 metros, en espesores:
0,5 mm
1 mm 1,5 mm 2 mm |
CINTA DE PTFE PARA ROSCAS
Se presenta en rollos de color blanco de 30 metros de longitud y anchos:
12,7 mm.
19 mm. 25,4 mm. |
TELA DE VIDRIO IMPREGNADA EN PTFE
Este material requiere un capítulo aparte dada sus creciente importancia y sus altas prestaciones.
Consiste en un tejido de hilado de vidrio (tela) impregnado con politetrafluoroetileno.
El producto obtenido reúne las sobresalientes características de ambos componentes; la excepcional resistencia mecánica y térmica del hilado de vidrio y las propiedades del PTFE (resistencia térmica, a los agentes químicos, y a la fricción, antipegado).
El producto obtenido reúne las sobresalientes características de ambos componentes; la excepcional resistencia mecánica y térmica del hilado de vidrio y las propiedades del PTFE (resistencia térmica, a los agentes químicos, y a la fricción, antipegado).
Este material tiene amplias aplicaciones en máquinas envasadoras de varios tipos, mordazas de sellado, túneles de termocontracción, selladoras por vacío,
horneados de alimentos, artículos deportivos, soldadores de máquinas de termosellado, movimientos de productos químicos y oleosos, bandas para máquinas de sellado, cintas transportadoras para industrias de la alimentación, higiene y sanidad, cintas transportadoras para serigrafía textil, cintas transportadoras para secado en general, diafragmas para altas temperaturas, revestimientos de rodillos en la industria textil e imprenta, revestimiento de zonas de deslizamiento, protección a la luz UV, cuños inferiores de soldadoras de polietileno y polipropileno.
horneados de alimentos, artículos deportivos, soldadores de máquinas de termosellado, movimientos de productos químicos y oleosos, bandas para máquinas de sellado, cintas transportadoras para industrias de la alimentación, higiene y sanidad, cintas transportadoras para serigrafía textil, cintas transportadoras para secado en general, diafragmas para altas temperaturas, revestimientos de rodillos en la industria textil e imprenta, revestimiento de zonas de deslizamiento, protección a la luz UV, cuños inferiores de soldadoras de polietileno y polipropileno.
Para su mejor utilización, actualmente se puede obtener con una cara adhesivada para de esta forma facilitar su colocación en determinadas piezas.
LAMINA
En Rollos de 950 mm de ancho, de color beige brillante y longitud máxima 33 metros, en espesores: 76 a 90 micrones, 127 micrones 152 micrones. Se pueden obtener de “simple impregnación” y “PREMIUM o doble impregnación”. Estas últimas tienen la particularidad de poseer en ambas caras un tratamiento extra de PTFE, y por lo tanto mejores prestaciones.
CARACTERISTICAS
Espesor
|
76 / 90 micrones
|
127micrones
|
152 micrones
|
Rango de tempeatura (°C)
|
-140 a +360
|
-140 a +360
|
-140 a +360
|
Reistencia a la rotura (PLW)
|
70 libras
|
120 libras
|
120 libras
|
Resistencia eléctrica (V.mm)
|
800
|
600
|
600
|
TELA DE VIDRIO IMPREGNADA EN PTFE AUTOADHESIVA
Esta variedad posee adhesivo en una de sus caras, que puede ser acrílico o siliconado (de acuerdo con las temperaturas a exponer: los adhesivos acrílicos soportan 180ºC, mientras que los siliconados 240ºC). Las telas siliconadas son especialmente recomendadas para cortinas de túneles de termocontracción.
Se proveen en rollos de 950 mm de ancho y 33 metros de longitud, en espesores de 76/90 micrones y 127 micrones. También pueden obtenerse en forma de cintas de vidrio impregnada en PTFE autoadhesivas.
Se proveen en rollos de 33 metros de longitud y espesor 127 micrones, en los siguientes anchos:
Se proveen en rollos de 33 metros de longitud y espesor 127 micrones, en los siguientes anchos:
12,7 mm
15,9 mm
19 mm
22,2 mm
25,4 mm
|
30 mm
35 mm
40 mm
45 mm
50 mm
|
Comparación de los diferentes polímeros fluorados de DuPont
Las Propiedades están evaluadas a 23ºC (73ºF)
ASTM Standard
|
Unidades
|
Teflon
PTFE |
Teflon FEP
|
Teflon PFA
|
Tefzel
| |
Densidad específica
|
D792
|
2.13-2.22
|
2.15
|
2.15
|
1.70-1.78
| |
Resistencia a la tracción
|
D1457
D1708
D638
|
MPa
(psi)
|
21-35
(3,000-5,000)
|
23
(3,400)
|
25
(3,600)
|
40-47
(5,800-6,700)
|
Elongación
|
D1457
D1708
D638
|
%
|
300-500
|
325
|
300
|
150-300
|
Módulo de Flexión
|
D790
|
MPa
(psi)
|
500
(72,000)
|
600
(85,000)
|
600
(85,000)
|
1,000
(145,000)
|
Plegamiento
|
D2176
|
(MIT)
ciclos
|
>106
|
5-80 x 103
|
10-500 x 103
|
10-27 x 103
|
Fuerza al Impacto
|
D256
|
J/m
(ft·lb/in)
|
189
(3.5)
|
No Rompe
|
No Rompe
|
No Rompe
|
Dureza
|
D2240
|
Shore D
|
50-65
|
56
|
60
|
63-72
|
Coeficiente de fricción dinámica
|
D1894
|
<3 m/min
(<10 ft/min)
|
0.1
|
0.2
|
0.2
|
0.23
|
Propiedades Térmicas
|
ASTM Standard
|
Unidades
|
Teflon
PTFE |
Teflon FEP
|
Teflon PFA
|
Tezfel
|
Temperatura de fusión
|
D3418
|
°C
(°F)
|
327
(621)
|
260
(500)
|
305
(582)
|
245-280
(473-536)
|
Temperatura de servicio (20,000h)
|
UL746B
|
°C
(°F)
|
260
(500)
|
204
(400)
|
260
(500)
|
155
(311)
|
Resistencia a la llama
|
UL94
|
V0
|
V0
|
V0
|
V0
| |
% de Oxígeno
|
D2863
|
%
|
>95
|
>95
|
>95
|
30-36
|
Poder calorífico
|
D240
|
MJ/kg
(Btu/lb)
|
5.1
(2,200)
|
5.1
(2,200)
|
5.3
(2,300)
|
13.7
(5,900)
|
Donde:
PTFE = Politetrafluoroetileno o Teflón
FEP = Etileno + Propileno fluorado
PFA = Teflón + Acetileno
Tezfel = Etileno-Tetrafluoroetileno = ETFE
Como se adhiere el PTFE a otros materiales.
Para cubrir ollas y sartenes con teflón se usan dos técnicas diferentes. El método de sintetización y el de bombardeo.
El de sistetización consiste en elevar la temperatura del teflón hasta unos 400 grados, para a continuación imprimirlo en la superficie que queramos. Este método presenta un inconveniente cuando el teflón se enfría cabe la posibilidad de que se separe de la sartén con el tiempo.
El de bombardeo es más complejo y seguro, pues se modifica químicamente el lado del teflón que queremos pegar a la sartén bombardeándolo con iones en un campo eléctrico y en el vacío, a fin de desprender átomos de flúor de la parte que queremos adherir a la sartén.
Lo que provoca que el teflón no sea adherente son estas moléculas de flúor, de modo que sin ellas ahora podemos añadir a esa cara sin flúor cualquier otro material que favorezca la adición, como por ejemplo el oxígeno.
Ventajas y desventajas del teflón en utensilios de cocina
Ventajas:
La mayor ventaja de las cazuelas, sartenes y otros utensilios de teflón es que no requieren, necesariamente, de ningún tipo de grasa para freír o cocinar los alimentos, así como lo fácil que resulta limpiarlas al finalizar la faena.
Desventajas:
Por otra parte, la mayor desventaja del uso de utensilios de teflón es que no se debe superar nunca los 260 ºC de temperatura (500 ºF) al utilizarlos para cocinar. Al freír carne en una sartén o cocinar en una cazuela por ningún motivo se debe descuidar que sobrepase esa temperatura. Lo más aconsejable entonces es cocinar o freír siempre los alimentos a fuego medio o a fuego lento y NUNCA PRECALENTAR VACÍOS esos utensilios, pues en cualquier descuido en uno o dos minutos pueden llegar a alcanzar o sobrepasar los 342 ºC de temperatura, punto de fusión medio donde el teflón comienza a liberar gases altamente nocivos para la salud.
Fuentes:
http://www.pslc.ws
http://www.eis.uva.es
Muy bueno tu artículo!
ResponderEliminarEste comentario ha sido eliminado por el autor.
ResponderEliminarCómo se recicla el Teflón? Mecánicamente, Químicamente o se vuelve a utilizar?
ResponderEliminarHola Stephanie. El PTFE extrudado se puede reciclar mecánicamente. No es común su reciclado debido a que no es un plástico de uso masivo sino que encuentra aplicaciones muy técnicas específicas y de uso prolongado. Lo cual, puede hacer su reciclado poco viable desde el punto de vista económico. Además es un material difícil de procesar. Generalmente requiere técnicas especiales de procesamiento. Igualmente, puede reciclarse, pero con pérdida de sus propiedades mecánicas. Razón por lo cual, el reciclado se destina a aplicaciones con menores requerimientos técnicos.
EliminarTécnicas recientes consisten en aplicar al PTFE un haz de electrones para generar la escisión de la cadena polimérica. Lo que permite moler el PTFE en un fino polvo para ser utilizado en recubrimientos y tintas.
http://www.iotron.com/home/services/chain-scission/
Saludos
borraron el enlace
EliminarBuscá en la cache de Google
EliminarHola buenas tardes, ¿como se trabaja el Teflón?.
ResponderEliminarHola. El teflón, en general, es conformado en forma de barras, planchas, perfiles, tubos de variada geometría por medio de extrusión a pistón. Luego estos productos pueden ser conformado mediante mecanizado sustractivo (torneado, fresado, corte, perforado, cepillado, etc.). Te sugiero que veas el siguiente artículo del blog…
Eliminarhttp://tecnologiadelosplasticos.blogspot.com.ar/2011/06/mecanizado-de-plasticos.html
Saludos
que significan las siglas V0?
ResponderEliminarHola Juan. El UL94 es un procedimiento de prueba y el sistema de calificación para determinar la inflamabilidad de termoplásticos y siliconas de Underwriters Laboratories, una organización que proporciona tests y pruebas de seguridad de productos y su certificación. Son el estándar generalmente aceptado en casi todo el mundo. Existen varias clasificaciones de los materiales (5VA, 5VB, V-0, V-1, V-2 y HB). La V denotaría un ensayo de quema vertical. En la clasificación V0, el fuego se extingue en 10 segundos sin goteo.
EliminarSaludos
¿Cual es su clasificación de reciclaje?
ResponderEliminarHola Jackie. Se clasifica con el número 7 correspondiente a otros plásticos.
EliminarSaludos
Como afecta al medio ambiente y a la salud el politetrafluoruro de etileno
ResponderEliminarHola Raúl. Puedes fijarte en las hojas de seguridad del material como, por ejemplo,…
Eliminarhttps://www.spectrumchemical.com/MSDS/ZQ475.pdf
Saludos
Hola Mariano! En serio agradezco tu informacion! Mi trabajo quedarà muy completo. :D Es un gran blog.
ResponderEliminarHola Melanie. Me alegro de que te haya sido útil el blog. Suerte con tu trabajo
EliminarSaludos
me ayudaste en la tarea! gracias!
ResponderEliminarMe alegro de que te haya servido el blog
EliminarSaludos
Mariano, tienes todo mi respeto. Agradezco tu publicación, me ha ayudado muchísimo.
ResponderEliminarMe alegro de que te haya sido de utilidad
EliminarSaludos
Excelente articulo muy completo. Aunque no encuentro la sistezacion por ningun lado
ResponderEliminarGracias Fernando. Desconozco ese término
EliminarSaludos
Excelente información solo una duda ¿que tipo de reactor o reactores se emplean en el proceso de obtención?
ResponderEliminarDe antemano gracias
Hola. En la siguiente patente se describe el proceso y el reactor de polimerización
Eliminarhttps://patents.google.com/patent/US9255164B2/en
Muchas gracias por información tan útil.
ResponderEliminarQUE NORMA O CÓDIGO APLICAR PARA COLOCAR EN LAS ROSCAS DE VÁLVULA PARA MANEJO DE ÁCIDO SULFÚRICO Y AMONIACO. FAVOR ENVIAR COMENTARIO sanchezcp04@gmail.com
ResponderEliminarHola. Existen normas para determinar la compatibilidad química de sustancias en contacto con materiales termoplásticos de tuberías y accesorios como la ASTM F2331
Eliminarmjy buen articulo entre buscando las profiedades fisicas, quimicas, mecanicas, termicas que no conduscan calor, electricas y opticas pero no dice mucho sobre eso
ResponderEliminarHola, cuál es el código de identificación del teflón o Politetrafluoretileno
ResponderEliminarHola. Se puede identificar con el número 7, correspondiente a otros plásticos
EliminarMUY BUENA LA REFERENCIA..GRACIAS..
ResponderEliminarDe nada. Saludos
EliminarHola, quisiera saber que pasa si caliento una plancha de teflon sobre los 300°C aparte de desprender gases toxicos? se deforma?
ResponderEliminarHola. El teflón se funde a los 327°C por lo que se espera deformación, pero ya a menor temperatura puede sufrir deformaciones dependiendo de la carga aplicada. Su temperatura de deflexión bajo carga (HDT) a 264 psi es de aproximadamente 130°C. Una plancha también podría sufrir cierta deformación sin carga aplicada, producto de tensiones internas originadas en el proceso de conformado de la pieza. Al aplicar calor, la pieza se puede combar o pandear un poco
EliminarHola, quisiera saber como son las etapas del teflón por radicales libres, la etapa de iniciación, propagación y termino?,
ResponderEliminarHola Roberto. Te podés fijar en el siguiente documento…
Eliminarhttps://www.hindawi.com/journals/mpe/2014/365486/