34. 고분자 소개 - PTFE (Polytetrafluoroethylene)

 

 

 

PTFE (Polytetrafluoroethylene)

 

 

① PTFE (Polytetrafluoroethylene)란? 

 

PTFE (Polytetrafluoroethylene)는 인류에게 많은 혜택을 주는 고분자 소재입니다.

PTFE는 1930년대에 발견되었으며, 디엔드로(Deienbach)와 드미트리우스(Dmitriev) 등의 연구원들이 플루오로탄트(gaseous fluorocarbon)를 분해하여 우연히 발견한 것으로 알려져 있습니다. 1940년대 후반에 Dupont에서 상업 생산을 시작하였고, 이후 넓은 응용 분야에서 사용되고 있습니다.

 

PTFE는 다양한 산업 분야에서 널리 사용되고 있습니다. 주요 용도로는 다음과 같은 것들이 있습니다.

- 비스톤 재질: PTFE는 비스톤 재질로 사용되어 철도, 항공 및 자동차 산업에서 탁월한 부식 및 마모 저항성을 제공합니다.

- 접착제 및 코팅제: PTFE는 접착성이 없는 특성을 이용하여 접착제 및 코팅제로 사용됩니다. 이러한 제품은 부식 방지, 마찰 감소, 기계 부품으로 사용됩니다.

- 의료 분야: PTFE는 의료 분야에서 널리 사용되며, 주로 임플란트 및 의료 기기에 적용됩니다. 예를 들어, 혈관 스텐트, 심장 패치, 인공혈관 등에 사용되며, 비점착성 및 생체 안전성이 요구되는 응용에 이상적입니다.

- 가정용품 및 요리용품: PTFE 코팅은 가정용품 및 요리용품에도 널리 사용됩니다. 이는 비점착성 및 내마모성 특성으로 인해 요리 시 편리하고 쉬운 청소가 가능하며, 프라이팬, 솥, 오븐 팬 등의 제품에서 자주 볼 수 있습니다.

- 전기 및 전자 제품: PTFE는 전기 절연체로 사용되어 전기 및 전자 제품에서 중요한 역할을 합니다. 케이블 절연재, 커넥터, 전선 등에 사용되어 전기적인 안전성과 신뢰성을 보장합니다.

 

PTFE의 특수한 물리적 특성과 화학적 안정성은 다양한 산업 분야에서 그 가치를 입증하고 있습니다. 높은 온도에서의 안정성, 비점착성 및 절연성은 많은 산업 분야에서 필수적인 소재로서 PTFE의 널리 사용되는 이유입니다. 

 

 

② PTFE의 특성

 

- 비점착성: PTFE는 가장 잘 알려진 비점착성 소재 중 하나입니다. 대부분의 물질은 PTFE와 상호작용하지 않고 표면에 접착되지 않습니다. 이 특성은 PTFE를 오염, 부식 및 접착으로부터 보호하며, 표면이 깨끗하고 부드럽게 유지될 수 있습니다.

- 내열성: PTFE는 매우 높은 열 안정성을 가지고 있습니다. 최고 온도는 약 260°C (500°F)로, 고온에서도 안정적인 성능을 유지합니다. 이는 PTFE가 열적 스트레스에 강하고 고온 환경에서도 사용될 수 있는 소재로 만들어줍니다.

- 화학적 안정성: PTFE는 많은 화학 물질과 높은 저항성을 가지고 있습니다. 대부분의 용매, 산, 염기 및 유기 물질에 대해 안정성을 유지하며, 부식에 저항합니다. 이러한 특성은 PTFE를 화학 산업 및 장비에서 광범위하게 사용되는 이유 중 하나입니다.

- 전기 절연성: PTFE는 우수한 전기 절연체입니다. 전기를 잘 차단하고 전기적인 불활성을 가지고 있어 전기적인 안전성을 제공합니다. 이로 인해 PTFE는 전자 제품, 전선 및 케이블 절연재, 절연 튜브 등의 용도로 널리 사용됩니다.

- 내마모성: PTFE는 높은 마모 저항성을 가지고 있어 오랜 시간 동안 내구성을 유지할 수 있습니다. 마찰이 발생하는 환경에서도 윤활성과 내마모성을 제공하여 PTFE가 오랜 기간 동안 사용될 수 있는 이유입니다.

- 낮은 마찰 계수: PTFE는 매우 낮은 마찰 계수를 가지고 있어 자유롭게 움직이는 물체 사이에서의 마찰을 최소화합니다. 이 특성은 슬라이딩 부품, 베어링 및 기어 등의 응용 분야에서 뛰어난 효과를 나타냅니다. 

 

 

③ PTFE의 가공 방법

 

PTFE (Polytetrafluoroethylene)는 특수한 물성을 가진 고분자 소재로, 가공이 상대적으로 어렵습니다. 다음은 PTFE의 일반적인 가공방법 중 일부입니다.

 

- 압출 (Extrusion): PTFE 압출은 PTFE 그레인을 가열하여 압출기에서 압출하는 과정입니다. 이 과정에서 PTFE는 고온 및 고압 상태에서 압출 다이를 통과하여 필요한 형상을 얻습니다. 이 방법은 주로 튜브, 막, 막대 등의 긴 형태의 제품을 생산하는 데 사용됩니다.

- 압출 가공 (Molding): PTFE 압출 가공은 압출한 PTFE 그레인을 모양에 맞게 성형하는 과정입니다. 이 방법은 특히 복잡한 형상을 가진 부품을 생산할 때 사용됩니다. PTFE 그레인을 압출하고, 성형 도구 또는 금형에 적용하여 압력과 열을 가하여 원하는 형태로 성형합니다.

- 압출 튜브 가공 (Ram Extrusion): PTFE 튜브 가공은 PTFE 그레인을 압축하여 튜브 모양으로 성형하는 과정입니다. 압축된 PTFE 그레인은 가열된 원형 다이를 통과하여 튜브 형태로 압출됩니다. 이 방법은 내경이 작은 고정밀 한 PTFE 튜브를 생산하는 데 사용됩니다.

- 압출 및 압출 튜브 스웨지 가공 (Swaging): PTFE 압출 튜브 스웨 지는 이미 형성된 PTFE 튜브를 작은 지름으로 압축하여 원하는 내경을 얻는 과정입니다. 이 방법은 튜브의 내경을 조절하거나 튜브 끝에 접속 부위를 형성하는 데 사용됩니다.

- 가열 및 가공 (Heating and Machining): PTFE는 가열된 상태에서 절삭가공이 가능합니다. 열을 가하여 PTFE를 유연하게 만든 후, 절삭 공구를 사용하여 필요한 형상을 가공할 수 있습니다. 이 방법은 소형 부품 또는 특수한 형태의 제품을 가공할 때 사용됩니다.

 

PTFE는 고분자 소재의 특성으로 인해 가공이 비교적 어렵지만, 위에서 언급한 가공방법을 통해 다양한 형태로 가공됩니다.