Kto już zgadł, co łączy te przedmioty? O, tu widzę kilka podniesionych rąk. Gratuluję! Dobrze, więc dla pozostałych poprawna odpowiedź – to teflon! Kochany, wręcz niezastąpiony (przynajmniej na razie) teflon.
Tak naprawdę teflon to nazwa towarowa zastrzeżona przez firmę DuPont, której pracownik Roy J. Plunkett w 1938 r. opracował ten materiał. Nazwa ta jednak przyjęła się w języku potocznym, trochę podobnie jak na adidasy mówimy na różne buty sportowe, a nie tylko te wyprodukowane przez firmę Adidas. Tak chemicznie mówiąc to (uwaga, proszę wziąć głęboki oddech, żeby to wymówić na jednym wydechu): poli(tetrafluoroetylen), oznaczany skrótem PTFE. Rozłóżmy tą nazwę na czynniki pierwsze.
Chemiczna natura teflonu
Przedrostek „poli” podpowiada, że mamy do czynienia z polimerem, zbudowanym z długich cząsteczek, na kształt choinkowych łańcuchów. Tetra, to po grecku cztery, więc informuje nas, że w poszczególnych członach (ogniwach) tego łańcucha występują po cztery atomy fluoru. Wreszcie etylen to podstawa każdego członu, węglowodór o dwóch atomach węgla.
Trochę to skomplikowane, ale mam nadzieję, że ten opis wraz z poniższym rysunkiem nieco rzecz rozjaśni. Żółte kulki reprezentują atomy fluoru, szare węgla, a szare pręty, wiązania między nimi.
[Benjah-bmm27, Public domain, via Wikimedia Commons]
Fluor jest bardzo reaktywnym pierwiastkiem i bardzo chętnie się łączy z wieloma związkami chemicznymi, a powstałe w ten sposób substancje są z kolei bardzo niereaktywne, czy inaczej bierne. Mówiąc obrazowo fluor bardzo mocno „trzyma się” cząsteczki, z którą zareagował i praktycznie nic go nie zmusi do jej opuszczenia.
To sprawia, że związki fluoru są bardzo odporne chemicznie i trzeba naprawdę wysokich temperatur, żeby uległy nawet nie tyle spaleniu, ile termicznemu rozkładowi. Jeśli dodamy do tego właściwości długiego i elastycznego łańcucha węglowego, to zrozumiemy, dlaczego teflon jest taki wspaniały. Nie rozpuszcza się w wodzie, alkoholu, benzynie i praktycznie w żadnym z używanych rozpuszczalników. Odporny na wszystkie żrące kwasy i zasady. No po prostu nic go nie ruszy i… nic się do niego nie przyklei. Jest „nieprzywieralny”, a płyny, szczególnie woda, spływają po nim „jak po kaczce”. Cudowne, nieprawdaż?
Trochę to wszystko utrudnia jego przetwarzanie. Aby pokryć coś teflonem, napyla się nim dany materiał (w warunkach próżni) i potem spieka, ale te wszystkie trudności to naprawdę niewiele w zamian za jego wyjątkowe zalety.
Wykorzystanie teflonu
To prześledźmy teraz historię jego zastosowań. Pierwszym wielkim wyzwaniem, jakie stanęło przed teflonem to pojemniki na wysoce reaktywny i żrący heksafluorek uranu(VI), przy którym kwas siarkowy to jak domowy kotek przy tygrysie. Nie mówiąc o tym, że do tego jest wysoce radioaktywny. Ale teflon nic sobie z niego nie robił. Ten wielki debiut teflonu miał miejsce podczas II Wojny Światowej.
Potem przyszły czasy „zimnej wojny” i wyścig w kosmos. Jednym z ważnych problemów w budowie rakiet jest wytrzymałość materiałów i ich odporność na skrajnie niskie temperatury w przestrzeni kosmicznej (na orbicie okołoziemskiej jest baaardzo zimno, około -200°C), a jednocześnie na bardzo wysokie przy wchodzeniu w atmosferę. Kto temu sprosta? Oczywiście teflon.
Mniej więcej w tym samym czasie, w 1969 roku, dwaj panowie o nazwisku Gore, ojciec Wilbert i jego syn Robert, także pracowali w swojej firmie z teflonem. Pewnego dnia Gore junior, ponoć w chwili frustracji po serii nieudanych eksperymentów, szarpnął silnie nagrzany pręt z teflonu, który nieoczekiwanie rozciągnął się kilkukrotnie, zastygając w porowatą i elastyczną, niczym gąbka, strukturę.
Wkrótce Gore’owie opracowali wytwarzanie z tego materiału włókien i powłok, które opatentowali pod nazwą Gore-Tex. I to określenie być może obiło się już wam o uszy, a z pewnością z goreteksu (spolszczając nazwę) korzystacie. Produkuje się z niego tysiące, miliony kurtek i płaszczy wodoodpornych, butów i pokrowców, namiotów i moskitier. Słowem wszystko „wodoodporne i oddychające”. Porowaty teflon przepuszcza bowiem gazy, w tym parę wodną, a wiec nasz pot może odparować z powierzchni naszego ciała. Pory te jednak są na tyle małe, że nie wnika w nie woda w postaci ciekłej, a co więcej z teflonu łatwo spływa, nie zatrzymując się na nim.
Kuchenna rewolucja
A teraz, drodzy Państwo, czapki z głów przed panią Collette Grégoire, bo to jej zawdzięczamy teflonowe garnki i patelnie. To ona namówiła swojego męża (ciekawe ile jej to zajęło), aby spróbował użyć tego cudownego materiału, z którym pracuje, do pokrycia jej rondli i patelni. Szanowny małżonek, francuski inżynier Marc Grégoire, stosował teflon do pokrywania elementów sprzętu wędkarskiego, by uodpornić go na działanie wody, brudu i plątanie się. Pomysł jego żony okazał się sukcesem, i pan Grégoire założył (funkcjonującą do dziś) firmę Tefal, która w ciągu pierwszych lat sprzedała we Francji kilka milionów pokrytych teflonem patelni.
Co ciekawe, kariera teflonowych patelni za Atlantykiem nie była początkowo tak błyskotliwa. Pierwszym ich amerykańskim producentem był Thomas Hardie, który zobaczył taką patelnię u przyjaciela, a ten z kolei przywiózł ją sobie z Paryża (to się nazywa praktyczna pamiątka). Hardie wyczuł w tym wielki interes i po nawiązaniu kontaktu z Grégoire rozpoczął dystrybucję teflonowych patelni w Stanach Zjednoczonych. Jednak przez dwa lata nikt praktycznie nie był nimi zainteresowany. Aż skusił się na nie „Macy’s”, wielki dom towarowy w Nowym Jorku, który w dwa dni sprzedał aż dwieście sztuk. W tym momencie zamówienia posypały się w takiej ilości, że Hardie nie nadążał z realizacją i na jego nieszczęście część rynku przejęły inne firmy, które błyskawicznie zaczęły własną produkcję.
Teflon i medycyna
Było już o rakietach, kurtkach i patelniach. Dodam jeszcze, że teflon zaczęto także stosować w medycynie. Z jednej strony pokrywa się nim niektóre narzędzia, czy protezy kończyn, które w ten sposób łatwiej utrzymać w czystości i sterylności, ponieważ nieszczególnie chcą się na nim osadzać bakterie i grzyby (np. pleśnie). Z drugiej strony, z teflonu wykonuje się implanty zastępujące fragmenty kości czy naczyń krwionośnych. W organizmie człowieka nie ulegają one rozkładowi, a jednocześnie nie drażnią tkanek, co przyspiesza i ułatwia regenerację zoperowanego miejsca. I tak na koniec – teflon znajdziecie też w pastach i smarach, szczególnie tych, które mają ograniczyć tarcie elementów wystawionych na działanie wody, żrących chemikaliów czy wysokiej temperatury. Gdzie nie spojrzycie, tam może się kryć teflon.
Wojciech Smułek