Irrtümer und interessante Fakten über Teflon

Trotz hartnäckiger Behauptungen des Gegenteils entstand Teflon nicht als Nebenprodukt des Raumfahrtprogramms. „Teflon“ ist eine Marke für Polytetrafluorethylen (PTFE), ein Fluoropolymerharz. Teflon wurde völlig zufällig von Dr. Roy Plunkett im Jahr 1938 entdeckt. Der kommerzielle Verkauf begann 1946.

Polytetrafluorethylen, auch bekannt als Fluoroplast-4, besser bekannt unter der Marke „Teflon“, ist ein Polymer aus Tetrafluorethylen (PTFE), ein Kunststoff mit seltenen physikalischen und chemischen Eigenschaften, der weit verbreitet in Technik und Haushalt eingesetzt wird.

Das Wort „Teflon“ ist eine eingetragene Marke des amerikanischen Chemieunternehmens Chemours, einem Spin-off des Konzerns DuPont.

Im April 1938 entdeckte der 27-jährige Chemiker Roy Plunkett von der Firma „Kinetic Chemicals“ bei Experimenten mit Gasen, die zur Gruppe der Kältemittel (wie Freon) gehörten, dass eine über Nacht der Kälte ausgesetzte Probe sich in eine wachsartige, weißliche Masse mit interessanten Eigenschaften verwandelt hatte. Das Material hatte nicht nur eine außergewöhnlich glatte Oberfläche, sondern war auch erstaunlich resistent gegen fast alle Chemikalien und Lösungsmittel, einschließlich stark ätzender Säuren.

1941 erhielt Kinetic Chemicals ein Patent für Teflon, und 1949 wurde das Unternehmen eine Abteilung des amerikanischen Konzerns „DuPont“. Die neue Entdeckung fand schnell praktische Anwendung: zunächst im „Manhattan-Projekt“ (Codename für das Programm zur Entwicklung von Atomwaffen in den Jahren 1942–1946) und später in der Küchenutensilienherstellung.

Bis heute konnte niemand die Quelle des Mythos über die „Raumfahrt“ benennen – abgesehen davon, dass das Apollo-Programm stark von Teflon abhängig war, das zur Isolierung von Kabeln verwendet wurde.

Ein weiteres Missverständnis über Teflon ist der Mythos, dass Kugeln mit Teflonbeschichtung viel besser kugelsichere Westen durchdringen können als andere. Tatsächlich besteht die Aufgabe der Teflonbeschichtung darin, den Verschleiß der inneren Oberfläche des Gewehrlaufs zu verringern, was nichts mit der Effektivität der Kugel selbst zu tun hat.

Teflon hat tatsächlich den niedrigsten Reibungskoeffizienten im Vergleich zu anderen bekannten festen Materialien – deshalb funktioniert es so gut als Antihaftbeschichtung für Pfannen.

Aber wenn Teflon so rutschig ist, wie bringt man es dazu, an der Pfanne zu haften? Der Prozess erfordert eine vorherige Sandstrahlbehandlung, bei der viele kleine Kratzer auf der Pfannenoberfläche entstehen, auf die dann eine dünne Schicht flüssiges Teflon gesprüht wird. Alles wird bei hohen Temperaturen getrocknet, das Teflon härtet aus und haftet fest. Danach wird es mit einem speziellen Versiegelungsmittel beschichtet und einer erneuten Wärmebehandlung unterzogen.

Im Folgenden werden wir detailliert untersuchen, in welchen Bereichen Teflon eingesetzt wird und wie sicher es für unsere Gesundheit ist.

Wo wird Teflon noch verwendet?

Teflon ist eine weiße, in dünnen Schichten transparente Substanz, die Paraffin oder Polyethylen ähnelt. Es ist hitze- und kältebeständig, bleibt flexibel und elastisch bei Temperaturen von −70 bis +270 °C und ist ein hervorragendes Isoliermaterial. Teflon hat eine sehr geringe Oberflächenspannung und Adhäsion und wird weder von Wasser noch von Fetten oder den meisten organischen Lösungsmitteln benetzt.

Fluoroplast ist ein weiches und fließfähiges Material, daher ist seine Anwendung in belasteten Konstruktionen begrenzt. Es hat eine sehr geringe Adhäsion (Klebefähigkeit). Das Unternehmen DuPont gibt den Schmelzpunkt für verschiedene Teflonarten mit 260 °C bis 327 °C an.

Teflon wird in der chemischen, elektrotechnischen und Lebensmittelindustrie, für die Herstellung von Membrankleidung, in der Medizin, in Fahrzeugen, für militärische Zwecke und hauptsächlich als Beschichtung verwendet. Die größte Bekanntheit erlangten Fluorpolymere durch ihre breite Anwendung in der Herstellung von antihaftbeschichteten Kochgeschirren. Lassen Sie uns nun die wichtigsten Anwendungsbereiche dieses einzigartigen Materials betrachten.

1. Lebensmittelindustrie und Haushalt

Dank seiner geringen Adhäsion, Benetzungsresistenz und Hitzebeständigkeit wird Teflon als Antihaftbeschichtung häufig für die Herstellung von Extrusionsformen und Backformen sowie für Pfannen und Töpfe verwendet.

Teflon wird auch bei der Herstellung anderer Haushaltsgeräte eingesetzt. Eine dünne Teflonschicht wird auf Rasierklingen aufgetragen, was deren Lebensdauer erheblich verlängert und das Rasieren erleichtert.

Pflege von Teflonbeschichteten Kochgeschirren

Die Teflonbeschichtung ist nicht sehr robust, daher sollten beim Kochen mit solchem Geschirr nur weiche – hölzerne, plastikbeschichtete oder aus Kunststoff gefertigte – Utensilien (Pfannenwender, Schöpflöffel usw.) verwendet werden. Teflonbeschichtetes Geschirr sollte in warmem Wasser mit einem milden Reinigungsmittel und einem weichen Schwamm gewaschen werden. Scheuerschwämme oder Reinigungspasten sollten vermieden werden, ebenso wie Überhitzung über 415 °C und das Braten bei hoher Hitze.

Interessante Geschichte der Marke Tefal

1954 entdeckte der französische Ingenieur Marc Grégoire eine Methode zur Beschichtung von Aluminium mit Polytetrafluorethylen (Teflon). So wurde die erste antihaftbeschichtete Pfanne erfunden. Zwei Jahre später, 1956, wurde in Sarcelles (Frankreich) die Firma Tefal gegründet.

Ende 1956 produzierte das neue Werk 100 Pfannen pro Tag. Die Erfindung wurde unter dem Slogan „Die TEFAL-Pfanne – die erste Pfanne, die wirklich nichts anbrennen lässt“ verkauft. Bis 1961 erreichte die Nachfrage nach Tefal-Pfannen 1 Million Stück pro Monat.

1968 wurde Tefal zum führenden Hersteller von Kochgeschirr in Frankreich mit einem Umsatz von 49 Millionen Francs. Im selben Jahr schloss die französische Gruppe für Haushaltsgeräte Groupe SEB einen Deal zum Kauf von Tefal. Im Laufe seiner Geschichte erweiterte SEB das Sortiment der Marke Tefal durch neue Technologien und Haushaltsgeräte.

2009 stellte Tefal die milliardste Pfanne her.

2. Industrie und Technik

In verschiedenen Industriezweigen finden Fasern aus Polytetrafluorethylen (Teflon) breite Anwendung als Hochtemperatur-Beutelfilter, verschiedene Arten von hitzebeständigen Dichtungen, Fäden für Textilgewebe sowie in der Automobilausstattung, Industriefiltern für allgemeine Zwecke, Elementen von Absperr- und Regelventilen, Rührwerken und Pumpen, Filtrations- und Trennanlagen.

In der Luftfahrt werden beispielsweise flexible metallummantelte PTFE-Rohrleitungen für Hydrauliksysteme hergestellt, die unter hohem Druck (über 200 kg/cm²) und bei hohen Temperaturen der Arbeitsflüssigkeit betrieben werden.

Aus Fluoroplast der Marke F-4 können Rektifikationskolonnen, Pumpen, Rohre, Ventile, Balgdichtungen, Verkleidungsplatten und Packungsdichtungen hergestellt werden. Als Dielektrikum findet Polytetrafluorethylen erfolgreich Anwendung in der Hoch- und Ultrahochfrequenztechnik. Gepresste PTFE-Folie wird zur Herstellung von hochwertigen Kabeln, Drähten, Kondensatoren, zur Isolierung von Spulen und Nuten elektrischer Maschinen verwendet. Als Konstruktionsmaterial wird Polytetrafluorethylen bei der Herstellung verschiedener Maschinenteile eingesetzt. Besonders breite Anwendung findet Teflon bei der Herstellung von Lagern, die ohne Schmiermittel, mit begrenzter Schmiermittelmenge oder in korrosiver Umgebung arbeiten.

Dank seiner chemischen Inertheit, Hydrophobie (Kontaktwinkel von 108±2°), Oleophobie und Fließfähigkeit wird Teflon häufig zur Abdichtung von Gewinde- und Flanschverbindungen (FUM-Band oder Teflonband) verwendet.

Dank ihrer qualitativen Eigenschaften sind Teflon-Selbstklebebänder sehr beliebt und werden häufig in der Textil- und Lebensmittelindustrie sowie im täglichen Leben eingesetzt. Dazu gehören: Teflon-Klebeband, Teflon-Band für Vakuumverpackungsmaschinen, Glasgewebe mit Teflonbeschichtung, Teflon-Band für Siegelgeräte, Teflon-Selbstklebeband und mehr.

Schmiermittel

Fluoroplast-4 (Teflon) ist ein hervorragendes Antifriktionsmaterial mit dem niedrigsten bekannten Reibungskoeffizienten (sogar niedriger als bei schmelzendem Eis). Aufgrund seiner Weichheit und Fließfähigkeit werden selten ganze Gleitlager aus Fluoroplast verwendet. In hochbelasteten Knoten werden Metall-Fluoroplast-Gleitlager und Metall-Fluoroplast-Stützbänder eingesetzt. Ein solches Gleitelement hält Dutzende Kilogramm pro Quadratmillimeter aus und besteht aus einer Metallbasis, auf die eine Teflonbeschichtung aufgetragen ist.

Teflon wird auch als Antifriktionszusatzstoff (festes Schmiermittel) verwendet, um die Gleiteigenschaften von Basispolymeren wie Polyetheretherketon (engl. PEEK) oder Polyphenylensulfid (engl. PPS) zu verbessern, um eine „Lager“-Zusammensetzung mit hoher Festigkeit, Verschleißfestigkeit, Kriechfestigkeit und guten Antifriktionseigenschaften zu erhalten.

Es sind Schmiermittel bekannt, die feinverteiltes Fluoroplast enthalten. Diese zeichnen sich dadurch aus, dass der Füllstoff, der sich auf den reibenden Metalloberflächen absetzt, in einigen Fällen den Betrieb von Mechanismen mit vollständig ausgefallenem Schmiermittelsystem für einige Zeit allein aufgrund der Antifriktionseigenschaften von Teflon ermöglicht.

Elektronik

Teflon wird in der Hochfrequenztechnik häufig verwendet, da es im Gegensatz zu ähnlichen Materialien wie Polyethylen oder Polypropylen einen sehr temperaturstabilen Dielektrizitätskonstanten-Koeffizienten, eine hohe Durchschlagspannung und extrem niedrige dielektrische Verluste aufweist. Diese Eigenschaften, zusammen mit der Hitzebeständigkeit, machen es weit verbreitet als Isolierung für Drähte, insbesondere Hochspannungsdrähte, verschiedene elektrotechnische Teile und bei der Herstellung von hochwertigen Kondensatoren und Leiterplatten.

In der Spezialelektronik wird häufig Verkabelung mit PTFE-Isolierung verwendet, die beständig gegen aggressive Medien und hohe Temperaturen ist – Drähte der Marken MGTF, MS und einige andere. Ein Draht mit Teflonisolierung kann mit einem Lötkolben nicht durchgeschmolzen werden. Ein Nachteil von Fluoroplast ist seine hohe Kaltfließfähigkeit: Wenn ein Draht mit PTFE-Isolierung unter mechanischer Belastung gehalten wird (z. B. wenn ein Möbelbein darauf steht), kann der Draht nach einiger Zeit freigelegt werden.

3. Medizin

Dank seiner biologischen Verträglichkeit mit dem menschlichen Körper wird Teflon erfolgreich für die Herstellung von Implantaten in der Herz-Kreislauf- und Allgemeinchirurgie, Zahnmedizin und Augenheilkunde verwendet. Polytetrafluorethylen gilt als das am besten geeignete Material für die Herstellung von künstlichen Blutgefäßen und Herzschrittmachern.

In der Zahnmedizin werden nicht resorbierbare Membranen aus Teflon mit oder ohne Titanverstärkung bei Techniken der gerichteten Knochenregeneration (GBR) verwendet. Es gibt auch Nahtmaterial aus PTFE.

2011 wurde Teflon erstmals zur plastischen Korrektur von beschädigten Nasenscheidewänden und Nasennebenhöhlenwänden anstelle von Titanmesh verwendet. Nach 12–15 Monaten löst sich das Implantat vollständig auf und wird durch das eigene Gewebe des Patienten ersetzt.

4. Kleidung

Bei der Herstellung moderner High-Tech-Kleidung werden Membranmaterialien auf der Basis von expandiertem Polytetrafluorethylen verwendet.

Durch physikalische Verformung von Teflon entsteht eine dünne, poröse Folie, die auf Stoffe aufgebracht und bei der Herstellung von Kleidung verwendet wird. Membranmaterialien können je nach Herstellungsweise sowohl winddicht als auch wasserabweisend sein, während die normierte Porengröße der PTFE-Membran es dem Material ermöglicht, effektiv Körperdämpfe abzuleiten.

Es gibt ein Membranmaterial aus Teflon auf Textilbasis, das Luft durchlässt, aber Wind abhält.

Teflon wird auch bei der Herstellung von Teppichen, Regenschirmen, Mänteln, Jacken, Bällen und vielen anderen Gegenständen verwendet.

5. Andere Produkte, bei deren Herstellung Teflon verwendet wird

• Heizlampen
• Tragbare Heizgeräte (Elektrowärmflaschen)
• Bügeleisenplatten
• Bügelbrettbeschichtungen
• Herdplatten
• Backbleche
• Elektrogrills
• Popcornmaschinen
• Kaffeekannen
• Nudelhölzer (mit Antihaftbeschichtung)
• Brotbackmaschinen
• Spieß- oder Grillrostauflagen
• Eisformen
• Toiletten mit Teflonbeschichtung
• Tauchsieder
• Korkenzieher
• Herdoberflächen
• Küchenutensilien
• Töpfe und Pfannen zum Braten
• Woks (chinesische Pfannen zum Braten von Gemüse und Fleisch)
• Backformen
• Sandwichmaker
• Waffeleisen
• Optische Kryostate
• Rasierklingen
• Innenbeschichtungen von Panzerrohren
• Elektroraketentriebwerke
• Dichtungen für Gelenkmechanismen (Gelenke)
• Lacke und Farben

Wie wirkt sich Teflon auf den menschlichen Körper aus?

Die möglichen negativen Auswirkungen von Polytetrafluorethylen auf die menschliche Gesundheit sind seit vielen Jahren Gegenstand kontroverser Diskussionen. Das Polymer selbst ist unter normalen Bedingungen sehr stabil und inert. Polytetrafluorethylen reagiert nicht mit Lebensmitteln, Wasser und Haushaltschemikalien.

Bei Aufnahme in den Körper ist Polytetrafluorethylen harmlos. Die Weltgesundheitsorganisation wandte sich an die Internationale Agentur für Krebsforschung mit der Bitte, einen Versuch an Ratten durchzuführen. Der Versuch zeigte, dass bei der Aufnahme von bis zu 25 % Polytetrafluorethylen mit der Nahrung keine Auswirkungen festgestellt wurden. Diese Studie wurde in den 1960er und erneut in den 1980er Jahren an einer verbreiteten Rattenpopulation durchgeführt, die täglich PTFE in einer Menge aufnahm, die 25 % der gesamten Nahrungsaufnahme entsprach.

Untersuchungen französischer Experten, die in der Zeitschrift „60 Millions de Consommateurs“ die Ergebnisse einer Laborstudie von 13 Pfannenproben veröffentlichten, bestätigen die Sicherheit von Antihaftbeschichtungen. Das französische Magazin berichtet, dass die Tests die vollständige Sicherheit der Pfannen bewiesen haben. Alle Proben bestanden den Test nach tausendfachem Reiben der Oberflächen mit einem Schleifmaterial in zwei Zyklen erfolgreich.

Teflon ist hauptsächlich in zwei Fällen biologisch gefährlich: bei der Herstellung und bei Überhitzung des fertigen Polymers (bei Temperaturen über 200 °C).

Bei Überhitzung von Fluoroplast erfolgt eine thermische Zersetzung mit der Freisetzung giftiger Substanzen.

Industrielle Verschmutzungen

Die Hauptquelle biologischer Risiken bei der Herstellung von Fluoropolymeren ist Perfluoroctansäure (PFOA, auf Englisch PFOA), auch bekannt als „C8“. Diese Verbindung wurde in den 1950er Jahren in den USA bei der Herstellung von Teflon verwendet. Die ersten Informationen über gesundheitliche Auswirkungen wurden in den 1960er Jahren in den Werken von 3M und DuPont erhalten. In den 1980er Jahren begannen wissenschaftliche Gruppen, die biologischen Auswirkungen zu untersuchen. Ende der 1990er Jahre wurde das Problem von den Aufsichtsbehörden der USA bemerkt, was zur Anerkennung der Gefährlichkeit der Substanz und zur Festlegung von Grenzwerten führte. Die technologischen Prozesse in den USA wurden geändert, um vollständig auf C8 zu verzichten. Es wurden groß angelegte Kampagnen zur Kontrolle der PFOA-Konzentrationen und zur Klärung ihrer Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit gestartet.

Interessante Tatsache

Das Unternehmen DuPont erhielt Gerichtsvorladungen (worüber der Film „Dark Waters“ aus dem Jahr 2019 gedreht wurde) in Höhe von Hunderten Millionen Dollar von Mitarbeitern desselben Unternehmens und Anwohnern in der Umgebung aufgrund von Gesundheitsschäden und der Vertuschung der Gefahren der Produktion. Viele Jahre lang verklagte der Unternehmensanwalt Robert Bilott, der den Zusammenhang zwischen einer Reihe mysteriöser Todesfälle und einer großen Anzahl von Krankheiten in einer kleinen Stadt und dem Chemieunternehmen DuPont aufdeckte, den Hersteller wegen der Verschmutzung des Wassers in der Umgebung von Parkersburg durch die Substanz PFOA, deren Grenzwert zu diesem Zeitpunkt nicht gesetzlich geregelt war.

2006 stimmte die Firma DuPont, zu diesem Zeitpunkt der einzige Hersteller von PFOA in den USA, zu, die Reste des Reagenzes bis 2015 aus ihren Werken zu entfernen. Nach offiziellen Angaben des Unternehmens verwendet DuPont seit Januar 2012 kein PFOA mehr bei der Herstellung von Kochgeschirr und Backformen.

Unabhängige europäische Studien haben gezeigt, dass Antihaftbeschichtungen keine PFOA in Mengen enthalten, die die zulässigen Sicherheitsgrenzen überschreiten. Die Chinesische Akademie für Qualitätskontrolle, Inspektion und Quarantäne (GAQSIQ) sowie das Dänische Technologische Institut bestätigen, dass keine Auswirkungen von PFOA, das bei der Herstellung von Kochgeschirr verwendet wird, festgestellt wurden.

Thermische Zersetzung von Teflon

Anzeichen einer Zersetzung (Pyrolyse) von Teflon treten bereits bei Temperaturen von 200 °C auf. Dieser Prozess verläuft jedoch relativ langsam bis zu einer Temperatur von 420 °C. Bei Temperaturen über 380 °C entsteht jedoch Perfluorisobutylen (ein extrem giftiges Gas, das etwa zehnmal giftiger als Phosgen ist) und andere Pyrolyseprodukte.

Experimente zeigen, dass die Produkte der thermischen Zersetzung bei der Erhitzung von Teflon über 350 °C ein Vergiftungsbild verursachen, das der Gießereifieber ähnelt – es treten Symptome auf, die als „Teflonfieber“ bezeichnet werden.

Mehr über solche Experimente und die möglichen Gefahren durch Überhitzung von Teflon erfahren Sie im Video am Ende dieses Artikels.

Fazit

Da die massenhafte Freisetzung giftiger Substanzen aus Teflon bei Temperaturen über 450 °C beginnt, gilt Kochgeschirr mit Antihaftbeschichtungen als sicher, da solche Temperaturen bei normaler Verwendung nicht erreicht werden können.

Es ist zu beachten, dass Hersteller nur das Erhitzen mit Wasser oder Öl in der Pfanne als normal betrachten. Wasser verhindert eine Überhitzung von Teflon, und sein vollständiges Verdampfen signalisiert eine erhebliche Erhitzung des Geschirrs, die nun nicht mehr visuell erkennbar ist und kritisch werden kann. Speiseöle zersetzen sich bei Temperaturen bis zu 200 °C unter Rauchbildung, was die Identifizierung einer Überhitzung erleichtert.

Das Erhitzen von trockenem Geschirr auf dem Herd gilt als nicht standardmäßig und in diesem Fall sind die Pyrolysetemperaturen von Teflon leicht erreichbar. Zur Vereinfachung der Verwendung sind einige Modelle von Teflon-Kochgeschirr mit eingebauten visuellen Temperaturindikatoren ausgestattet.

Verwenden Sie Teflon-Kochgeschirr also richtig!

Gefahr von Teflon-Zersetzungsprodukten für Vögel

Die besondere Struktur des Atmungssystems von Vögeln macht sie extrem empfindlich gegenüber giftigen Substanzen in der Umwelt. Es wurde festgestellt, dass selbst eine minimale Menge an Perfluoroctansäure, die mit der eingeatmeten Luft in den Körper eines Vogels gelangt, sein Atmungssystem schädigt und nach einiger Zeit (von wenigen Minuten bis zu mehreren Stunden) zum Tod führt.

Kleine Vögel sind empfindlicher gegenüber giftigen Substanzen, sie benötigen nur wenige Sekunden des Einatmens von Teflondämpfen, und innerhalb der nächsten 24 Stunden tritt der Tod ein. Es gibt viele Berichte über den Tod von Haustieren (z. B. Papageien) durch Dämpfe von Teflonpfannen, die unbeaufsichtigt gelassen und über die sichere Temperatur hinaus erhitzt wurden.

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