Fluorooksydacja
Fluorooksydacja (F/O) to obróbka wstępna powierzchni prowadzona w linii produkcyjnej w warunkach otoczenia. Choć naukowe podstawy wykorzystania gazowego fluoru (F2) do modyfikacji powierzchni są dobrze poznane od ponad 50 lat, metoda nie znalazła szerokiego zastosowania, głównie ze względu na obawy dotyczące bezpieczeństwa pracy z fluorem. Przełomem, dzięki któremu fluorooksydacja stała się opłacalną komercyjnie obróbką wstępną zapewniającą połączenia klejowe o wysokiej wytrzymałości, jest bezpieczne prowadzenie procesu gazowego oraz ekologiczna neutralizacja. Niewielkie, sterowane komputerowo ogniwa elektrolityczne umożliwiają bezpieczne stosowanie fluoru w niskich stężeniach i pod niskim ciśnieniem.
Zaletą F/O jest zdolność skutecznej obróbki dużych i małych powierzchni o złożonej geometrii, w tym obszarów trudno dostępnych lub izolowanych, o wymiarach od kapilar po rury i obudowy o dużej średnicy. F/O jest procesem utleniania, w odróżnieniu od obróbki płomieniowej i wyładowaniem elektrycznym, które są plazmami utleniania powierzchni w fazie gazowej z wyładowaniem jarzeniowym. W porównaniu z obróbką plazmą zimną RF w komorze ciśnieniowej, F/O prowadzi się w warunkach otoczenia. Podczas procesu F/O powierzchnia podłoża jest wystawiona na działanie fluoru oraz innych gazów reaktywnych i niereaktywnych w kontrolowanej komorze. Podobnie jak w procesach utleniania powierzchni w fazie gazowej powstają grupy funkcyjne zawierające tlen — hydroksylowe, karbonylowe i karboksylowe — dzięki czemu powierzchnia staje się zwilżalna i silnie polarna. Te mechanizmy chemiczne i fizyczne są niezbędne do uzyskania mocnych połączeń klejowych.
F/O stosuje się do modyfikacji powierzchni proszków polietylenu o ultrawysokiej masie cząsteczkowej (UHMW PE) oraz polietylenu wysokiej gęstości (HDPE), aby nadać tym zwykle hydrofobowym materiałom powierzchnię hydrofilową, zwilżalną wodą. Zmiana kompatybilności oraz zdolności do klejenia sprawia, że obrobione proszki mogą być sprzedawane jako dodatki funkcjonalne do poliuretanów, żywic epoksydowych, gum, nienasyconych poliestrów, a nawet systemów wodorozcieńczalnych.
Efekt obróbki F/O jest trwały, a często permanentny. Wynika to z faktu, że chemia procesu wnika znacznie głębiej niż w innych metodach przygotowania powierzchni. Trwałość ma duże znaczenie, ponieważ eliminuje konieczność szybkiego wykorzystania obrobionych elementów i pozwala magazynować obrobione podłoża przez długi czas. Wbrew powszechnemu przekonaniu stosowanie silnie reaktywnych substancji chemicznych jest w istocie przyjazne dla środowiska — właśnie dlatego, że są tak reaktywne, neutralizuje się je łatwo i praktycznie ilościowo. Procesy wykorzystujące substancje niereaktywne należą do najtrudniejszych w oczyszczaniu i neutralizacji. Zużyte stałe medium absorpcyjne stosowane do neutralizacji procesu F/O ma wartość handlową dla innych zakładów produkcyjnych i jest sprzedawane jako odczynnik.
Metody chemiczne i mechaniczne
Zamów bezpłatną wycenę
Scott Sabreen — prezes i główny inżynier, ponad 30 lat doświadczenia. Prosimy o kontakt już dziś, aby bezpłatnie i bez zobowiązań omówić Państwa aplikację i rozwiązania SABREEN. Powierzcie nam Państwo swoje najtrudniejsze wyzwania.
Telefon: +1 972-820-6777
Najczęściej zadawane pytania
Czym jest fluorooksydacja?
Fluorooksydacja (F/O) to obróbka wstępna powierzchni prowadzona w linii w warunkach otoczenia, w której podłoże wystawia się na działanie fluoru gazowego wraz z innymi gazami reaktywnymi i niereaktywnymi w kontrolowanej komorze. Na powierzchni powstają tlenowe grupy funkcyjne — hydroksylowe, karbonylowe i karboksylowe — czyniąc ją zwilżalną i silnie polarną, a to właśnie umożliwia wytrzymałe połączenia klejowe.
Skoro chemia fluoru jest znana od 50 lat, dlaczego fluorooksydacja dopiero teraz jest praktyczna?
Z powodu obaw o bezpieczeństwo przy obchodzeniu się z fluorem gazowym, które powstrzymywały jej szerokie przyjęcie bardziej niż jakiekolwiek wątpliwości co do nauki. Przełomem, który uczynił ją opłacalną komercyjnie, jest bezpieczna obróbka gazu z przyjazną środowisku neutralizacją: niewielkie, sterowane komputerowo ogniwa elektrolityczne pozwalają wytwarzać i wykorzystywać fluor przy niskich stężeniach i niskich ciśnieniach.
Jak długo utrzymuje się obróbka fluorooksydacyjna?
Obróbka F/O jest długotrwała i często trwała, ponieważ jej chemia wnika znacznie głębiej niż inne procesy przygotowania powierzchni. Ta trwałość jest praktyczną zaletą: obrobionych części nie trzeba szybko zużywać i można je magazynować przez długi czas, inaczej niż części obrabiane procesami plazmy gazofazowej.
Jakie geometrie potrafi obrobić fluorooksydacja?
Obrabia duże i małe powierzchnie o złożonej geometrii, w tym obszary odległe i zasłonięte, w rozmiarach od rurek kapilarnych po rury i obudowy o dużej średnicy. Ten zasięg w miejsca niewidoczne dla procesów działających w linii prostej to jedna z jej cech wyróżniających.
Czy fluorooksydacja szkodzi środowisku?
Wbrew powszechnemu przekonaniu zastosowanie tu wysoce reaktywnej chemii jest korzystne dla środowiska. Wysoce reaktywne substancje neutralizuje się łatwo i w zasadzie ilościowo właśnie dlatego, że są tak reaktywne; najtrudniejsze do oczyszczenia są związki mało reaktywne. Zużyte stałe medium płuczące z procesu F/O ma wartość handlową i jest odsprzedawane jako odczynnik.
Do czego jeszcze, poza klejeniem części, służy fluorooksydacja?
Służy do modyfikacji powierzchniowej proszków PE-UHMW i PEHD, nadając tym z natury hydrofobowym materiałom powierzchnię hydrofilową, zwilżalną wodą. Obrobione proszki sprzedaje się następnie jako dodatki funkcjonalne do poliuretanów, epoksydów, kauczuków, poliestrów nienasyconych, a nawet układów wodorozcieńczalnych.
