Procesamiento del fluoropolímero Teflón® usando DLMP®

Varias piezas de Teflon® adecuadas para corte, marcado y grabado láser

Nombres relacionados:

Fluon®, Teflón®

Nombres químicos:

PTFE, politetrafluoroetileno, polidifluorometileno, politetrafluoroetano, poli(1,1,2,2-tetrafluoroetileno)

Fabricantes:

AGC Chemicals DuPont™

El politetrafluoroetileno (PTFE) en general se conoce por su nombre comercial Teflón®. Es un fluoropolímero sintético muy conocido por sus propiedades antiadherentes, repelente al agua, resistente a productos químicos y resistente a la temperatura. Debido a sus propiedades excepcionales, el Teflón® es apropiado para los ambientes más exigentes en aplicaciones comerciales, industriales y aeroespaciales. El enlace carbono-flúor que domina la estructura molecular hace que el teflón sea resistente a los productos químicos más agresivos, incluido el ácido fluorhídrico. El teflón también presenta una muy alta potencia dieléctrica combinada con un alto punto de fusión (327 ºC) y flexibilidad a baja temperatura (tan baja como -79 ºC). El teflón se encuentra disponible en muchas formas y colores. Es muy abundante en forma de láminas, tubos y varillas. Los colores más comunes son blanco y negro. El teflón generalmente es químicamente puro, lo que significa que no tiene plastificantes o rellenos agregados.

Teflon® y DLMP® Technology

Las propiedades materiales del Teflón, como la alta temperatura de fusión y la ausencia de entrecruzamiento, lo hacen altamente compatible con la tecnología DLMP (Procesamiento digital de materiales mediante láser) que utiliza energía láser para modificar la forma o la apariencia de un material. Los efectos de la interacción de la energía láser con el teflón son la ablación y la modificación del material. En el caso del teflón, se pueden aplicar los procesos de corte láser, grabado láser y marcado láser. La energía láser puede hacer una ablación del material para cortar, grabar o marcar el material, o puede cambiar las propiedades de la superficie para crear una marca visible. Para obtener más información, consulte nuestro Informe técnico de procesamiento de materiales mediante láser.

Corte láser de Teflon® blanco con recorte en forma de diamanteLáser de Teflon® negro marcado en la superficie para el código 2DNúmero de serie marcado con láser en superficie de Teflon® negroLáser de Teflon® blanco grabado en forma de diamante

Ablación de material

La ablación de material es un proceso físico que remueve material. Un sistema láser puede eliminar la totalidad del material desde la superficie superior hasta la inferior (comúnmente conocido como "corte láser,"), o puede eliminar el material parcialmente desde la parte superior del material hasta una profundidad determinada (comúnmente conocido como "marcado láser"). El teflón es un excelente absorbente de energía láser de CO2 (longitud de onda=10,6 µm). Cuando el teflón absorbe energía láser, rápidamente convierte la energía óptica en vibraciones moleculares (calor). Con suficiente calor, el teflón sufre una "escisión", donde los enlaces entre unidades repetidas se rompen limpiamente, sin una degradación significativa de la unidad base. Se realiza una ablación limpia del material,el cual se transforma en vapor y un fino polvo de teflón. Por estos motivos, los láseres CO2 se emplean comúnmente para la ablación láser del teflón. El material inmediatamente externo al recorrido o punto del láser conducirá cierto calor, pero no el suficiente para una ablación completa. A esta área de efecto térmico con frecuencia se le llama zona afectada por el calor o HAZ. En el caso del teflón, prácticamente no se crea una HAZ porque el teflón posee una alta temperatura de fusión; las superficies adyacentes pueden soportar el calor conducido sin fusionarse o hervir. Los efectos del calor pueden minimizarse mediante la selección de una potencia láser apropiada para un determinado espesor del material.

Modificación de las propiedades del material

Como se debatió, el teflón absorbe 10,6 µm de energía láser fácilmente y realiza una ablación limpia. Sin embargo, el láser CO2 no es efectivo para crear contrastes. Los láseres de fibra que operan a 1,06 µm tampoco son efectivos para crear contrastes sobre el teflón blanco puro. En realidad, el teflón se usa con frecuencia como difusor de luz a esta longitud de onda. Sin embargo, hay un método para producir contraste sobre el teflón negro. El pigmento negro de carbono usado para crear el teflón negro absorbe muy bien la energía del láser de fibra. Esta energía se convierte en calor, la que es conducida por la matriz del polímero. Cuando se controla apropiadamente, el polímero comenzará a hervir, creando más área de superficie. Las superficies adicionales refractan, lo cual resulta en una marca blanca de alto contraste sobre el teflón negro. Este proceso, a veces llamado blanqueo o espumado, no deja residuo o polvo y las áreas marcadas conservan las propiedades del teflón.

Marcado láser (Superficie)

El teflón negro se puede marcar con un láser de fibra para proporcionar información, como números, texto, códigos de barras y aún fotografías. La marca es permanente y exhibe un alto contraste, haciendo de esta una alternativa atractiva frente a los métodos de entintado. El ejemplo muestra un número de serie marcado en la superficie de teflón negro.

Marcado láser en superficie de Teflon® negro para número de serie

Procesos combinados

Se pueden aplicar diferentes procesos al teflón sin tener que mover o reajustar el material. La imagen del ejemplo demuestra de qué modo se pueden combinar los procesos para el corte con teflón en un stock de láminas, grabado de una forma de diamante en el material y marcado de la superficie con un número de serie. El grabado y marcado siempre se realizan antes del corte en un proceso combinado.

Láser de Teflon® negro cortado con forma de diamante con canal grabado y número de serie marcado en la superficie

Consideraciones de salud, seguridad y ambiente

Las interacciones del láser con el material casi siempre crean emanaciones gaseosas o particuladas. El mecanismo de descomposición principal del teflón cuando se usan procesos de ablación láser es la escisión; se realiza la ablación de partículas de teflón más pequeñas del material y se depositan en forma de polvo blanco fino. La emanación de fase gaseosa también está presente e incluye fluoruro de carbonilo, fluoroformo, hexafluoropropileno y tetrafluoropropileno. Estos gases y partículas deben ser conducidos al ambiente exterior de conformidad con las reglamentaciones gubernamentales. Alternativamente, las emanaciones pueden ser tratadas primero con un sistema de filtrado y luego conducidas al ambiente exterior. Algunos materiales tienden a generar productos inflamables durante el procesamiento mediante láser. De esta forma, el procesamiento mediante láser siempre debe ser supervisado.