Går det att limma Teflon (PTFE)?

Polytetrafluoroeten eller PTFE är ett vanligt material (en fluorplast) som du kan hitta inom alla möjliga industrier och till alla möjliga typer av applikationer. Plasten har många fördelaktiga egenskaper så som hög temperaturtålighet (smälttemperaturen är så hög som 330 ᵒC), hög kemikaliebeständighet, låg reaktivitet och låg friktion. Till exempel är PTFE vanligt som isolerande överdrag på kablar, som beläggning på stekpannor eller som gjutna detaljer för rörledningar, kullager eller slangar. Inom medicinsk industri används PTFE-slangar till katetrar samt för att transportera kemikalier. Eftersom ingenting vill fastna på PTFE – inte ens bakterier – så har det också fördelen att minimera infektioner när den förs in i kroppen. Nu ska vi gå igenom vad du behöver veta för att kunna limma Teflon.

Limbarheten hos PTFE

Problemet med PTFE uppstår dock när det är dags för limning. PTFE har en mycket låg ytspänning på ca 19 mJ/m² vilket gör att mycket få lim väter ytan på den. Utan vätning – ingen vidhäftning och utan vidhäftning – ingen limning. Med andra ord så är de egenskaper som gör PFTE så önskvärt också det som kan skapa problem i en tillverkningsprocess. Att lyckas limma PTFE kräver förutom rätt val av lim också en väldigt god processkontroll.

Lim som fungerar utan förbehandling

Det finns väldigt få lim som klarar av att limma Teflon / PTFE utan någon form av förbehandling. Däribland ingår Permabond TA4605 som är ett 2-komponents akrylat-lim. Tester har visat att limmet är starkt nog för att PTFE-plasten ska gå sönder innan limmer släpper vilket får anses som ett optimalt resultat.

PTFE limmad med akrylatlim från Permabond. PTFE går sönder vid dragprovning innan dess att limfogen släpper. - ett bra betyg för limmet

En annan typ av lim som kan limma PTFE utan förbehandling är silikonsmältlim så som Dowsil HM-2510 (OBS: Passar bäst till större industriella processer).

Har du möjlighet att förbehandla plasten så får du betydligt fler alternativ.

Så hur gör man PTFE mer limbart?

Jo, med förbehandling!

Kemisk struktur

PTFE består av mycket stabila kemiska bindningar vilket gör den kemiskt inert, det vill säga att den inte reagerar med några molekyler den kommer i kontakt med. För att få bort denna egenskap då behöver vi kemiskt modifiera ytan på plasten så att den blir kemiskt reaktiv. Vi ska alltså få PTFE att gå från en yta med låg energi till en med hög energi som gärna vill fastna i ett lim.

Primer

För att kunna limma PTFE med cyanoakrylat (snabblim) måste du använda en primer: Permabond POP. Applicera primer på PTFE-ytan (naturligtvis efter rengöring) och låt lösningsmedlet avdunsta. Sedan är du redo för att limma med cyanoakrylat. Prova till exempel Permabond 105 eller Permabond 2050.

Etsning

En klassisk förbehandlingsmetod för att kunna limma Teflon är kemisk etsning. Detta är idag den vanligaste metoden för förbehandling av PTFE för limning.
Etsning utförs genom att placera PTFE-plasten i ett bad med aktivt natrium så som i produkten Tetra-Etch. Då sker en kemisk reaktion där bindningar (C-F) i plasten bryts upp vilket gör att ytan går från att vara kemiskt inert till mer aktiv. De brutna bindningarna har nu möjlighet att kemiskt interagera med andra ämnen, oftast luft. Den resulterande ytan är reaktiv nog att kunna låta ett lim fästa i den.
Väl etsad, är ytan betydligt lättare att limma och du har fler valmöjligheter, vilket kan vara bra om din applikation till exempel kräver medicinsk klassning eller liknande. Då ytan blir mer lättlimmad har den förstås också högre friktion. Om det är den låga friktionen man är ute efter kan det vara värt att fundera över hur du kan behandla endast en del av ytan. Du kan också se att ytan blir något missfärgad och kan bli brunaktig till färgen. Det positiva är att det bara är ytan som får denna försändring. Bulken av plasten har fortfarande samma unika egenskaper som troligtvis gjorde att du valde den från början.

CLP farosymboler för en vanlig etsningsprodukt för PTFE

Plasmabehandling

Lågtrycksplasma höjer ytspänningen på plasten och gör att den är lättare att väta. Likt etsning så gör plasman ytan mer aktiv, för att bli lättare att häfta mot. Till skillnad från etsning är plasmabehandling en så kallad ”torr metod”. Det innebär att inga kemikalier behöver tillsättas och den har på så sätt fördelar med avseende på arbetsmiljö. Plasmabehandling kan göra att du får fler valmöjligheter vid val av lim för att limma Teflon.

Effekten av plasmabehandling med syrgas på plast. Källa: Diener Plasma Surface Technology

Det går också att använda en reaktiv gas i plasmautrustningen som kemiskt etsar ytan på plasten.

Hur vet jag att förbehandlingen fungerat?

Du bör, förutom att ha en hög processkontroll, använda dig av någon form av test för att se att förbehandlingen gett den effekt som den ska. En vanlig sådan är att mäta kontaktvinkel med vatten. Ju lägre vinkel desto bättre effekt har förbehandlingen gett. För en kvalitetskontroll behöver du testa fram vilken vinkel (och därmed vilken nivå av vätning) som ska vara godkänd för att få ett bra nog limresultat.
Som ett alternativ till detta så kan du använda speciella testbläck med känd ytspänning för att kontrollera ytspänningen på plasten.
Se till att förvara den behandlade PTFE-plasten korrekt – tänk på att ytan nu är mycket reaktiv och lätt kan förändras, kanske till det sämre. Håll den borta från smuts, luft, fukt och UV-ljus till exempel.