Misvattingen en interessante feiten over teflon

Ondanks hardnekkige beweringen van het tegendeel is teflon niet ontstaan als een bijproduct van het ruimtevaartprogramma. “Teflon” is een handelsmerk van polytetrafluorethyleen (PTFE), een fluorpolymeerhars. Teflon werd per toeval ontdekt door Dr. Roy Plunkett in 1938 en kwam in 1946 op de markt.

Polytetrafluorethyleen, of fluoroplast-4, beter bekend onder het handelsmerk “Teflon”, is een polymeer van tetrafluorethyleen (PTFE), een kunststof met unieke fysische en chemische eigenschappen, die veel wordt gebruikt in de techniek en het dagelijks leven.

Het woord “Teflon” is een geregistreerd handelsmerk van het Amerikaanse chemiebedrijf Chemours, een spin-off van de multinational DuPont.

In april 1938 ontdekte de 27-jarige scheikundige Roy Plunkett van het bedrijf Kinetic Chemicals bij een experiment met koelgassen (zoals freon) dat een gasmonster, blootgesteld aan koude, ’s nachts veranderde in een wasachtige, vaste stof met interessante eigenschappen. Het materiaal had niet alleen een uitzonderlijk glad oppervlak, maar bleek ook opmerkelijk bestand tegen vrijwel alle chemicaliën en oplosmiddelen, zelfs tegen bijtende zuren.

In 1941 werd aan Kinetic Chemicals een patent op teflon verleend, en in 1949 werd het bedrijf een onderdeel van het Amerikaanse concern DuPont. De nieuwe ontdekking vond snel praktische toepassingen: eerst in het “Manhattan Project” (de codenaam voor het Amerikaanse kernwapenprogramma tussen 1942 en 1946), en later voor keukengerei.

Tot op heden heeft niemand de oorsprong van de mythe over “ruimtevaart” kunnen aanwijzen – behalve misschien het feit dat het Apollo-ruimteprogramma in grote mate afhankelijk was van teflon, dat werd gebruikt voor kabelisolatie.

Een andere misvatting over teflon is de mythe dat kogels met een tefloncoating veel beter door kogelwerende vesten dringen dan andere kogels. In werkelijkheid is de functie van de tefloncoating het verminderen van de slijtage aan de binnenkant van de vuurwapenloop, wat niets te maken heeft met de effectiviteit van de kogel zelf.

Teflon heeft inderdaad een zeer lage wrijvingscoëfficiënt in vergelijking met andere bekende vaste stoffen – daarom werkt het zo goed als antiaanbaklaag voor koekenpannen.

Maar als teflon zo glad is, hoe blijft het dan aan een pan kleven? Dit proces vereist een voorafgaande zandstraalbehandeling, waardoor er veel kleine krasjes op het oppervlak van de pan ontstaan. Vervolgens wordt een dunne laag vloeibare teflon erop gespoten. Dit wordt gedroogd bij hoge temperaturen, waardoor de teflon uithardt en stevig hecht. Daarna wordt het geseald met een speciale coating en opnieuw thermisch behandeld.

Hierna bekijken we in detail in welke sectoren teflon wordt toegepast en hoe veilig het is voor onze gezondheid.

Waar wordt teflon nog meer toegepast?

Teflon is een witte, in dunne lagen doorzichtige stof die qua uiterlijk lijkt op paraffine of polyethyleen. Het heeft een hoge warmte- en vorstbestendigheid, blijft flexibel en elastisch bij temperaturen van −70 tot +270 °C en is een uitstekend isolatiemateriaal. Teflon heeft een zeer lage oppervlaktespanning en adhesie en wordt niet bevochtigd door water, vetten of de meeste organische oplosmiddelen.

Fluoroplast is een zacht en stroperig materiaal en heeft daardoor een beperkte toepassing in zwaar belaste constructies. Het heeft een zeer lage adhesie (kleverigheid). Het bedrijf DuPont geeft voor verschillende soorten teflon een smelttemperatuur op van 260 °C tot 327 °C.

Teflon wordt gebruikt in de chemische, elektrotechnische en voedingsmiddelenindustrie, voor de productie van membraankleding, in de geneeskunde, in transportmiddelen en voor militaire doeleinden, voornamelijk als coating. Fluorpolymeren zijn vooral bekend geworden door hun brede toepassing in de productie van kookgerei met een antiaanbaklaag. Laten we dus de belangrijkste toepassingsgebieden van deze unieke stof bekijken.

1. Voedingsmiddelenindustrie en huishouden

Dankzij de lage adhesie, hydrofobiciteit en hittebestendigheid wordt teflon als antiaanbaklaag veel gebruikt bij de vervaardiging van extrusievormen en bakvormen, evenals bij koekenpannen en kookpotten.

Teflon wordt ook toegepast in de productie van andere huishoudelijke apparaten. Een ultradunne tefloncoating wordt aangebracht op de mesjes van scheerapparaten, wat hun levensduur aanzienlijk verlengt en het scheren vergemakkelijkt.

Onderhoud van kookgerei met tefloncoating

De tefloncoating is niet bijzonder slijtvast, daarom moet bij het koken in dergelijke pannen uitsluitend gebruik worden gemaakt van zachte keukengerei – houten, plastic of met een plastic laag gecoate accessoires (spatels, soeplepels, enz.). Kookgerei met een tefloncoating moet met een zachte spons en een vloeibaar afwasmiddel in warm water worden gewassen, zonder gebruik van schuurmiddelen of reinigingspasta’s. Ook moet oververhitting tot 415 °C en bakken op hoog vuur worden vermeden.

Interessante geschiedenis van het merk Tefal

In 1954 ontdekte de Franse ingenieur Marc Grégoire een methode om polytetrafluorethyleen (teflon) op aluminium aan te brengen. Zo werd de eerste koekenpan met een antiaanbaklaag uitgevonden. Twee jaar later, in 1956, werd in Sarcelles (Frankrijk) het bedrijf Tefal opgericht.

Aan het eind van 1956 produceerde de nieuwe fabriek 100 koekenpannen per dag. De uitvinding werd verkocht onder de slogan “Tefal-pan – de eerste pan die echt niet aanbakt”. In 1961 bereikte de vraag naar Tefal-pannen 1 miljoen stuks per maand.

In 1968 werd Tefal de toonaangevende fabrikant van kookgerei in Frankrijk met een omzet van 49 miljoen frank. In datzelfde jaar sloot de Franse huishoudelijke apparatenfabrikant Groupe SEB een deal voor de overname van Tefal. In de loop van zijn geschiedenis heeft SEB het productassortiment van Tefal uitgebreid met nieuwe technologieën en huishoudelijke apparaten.

In 2009 produceerde Tefal zijn miljardste koekenpan.

2. Industrie en techniek

In verschillende industriële sectoren worden vezels van polytetrafluorethyleen (teflon) veelvuldig toegepast als hogetemperatuurfilterzakken, diverse soorten hittebestendige pakkingen, garens voor textielstoffen en in de auto-industrie, industriële algemene filters, onderdelen van afsluit- en regelkleppen, roerwerken en pompen, evenals apparatuur voor filtratie en scheiding.

In de luchtvaart worden bijvoorbeeld flexibele metaal-kunststofleidingen van teflon gebruikt in hydraulische systemen die onder hoge druk werken (meer dan 200 kgf/cm²) en bij hoge bedrijfstemperaturen.

Van fluoroplast type F-4 kunnen onder andere rectificatiekolommen, pompen, buizen, kleppen, balgen, bekledingstegels en pakkingmaterialen worden vervaardigd. Als diëlektricum wordt polytetrafluorethyleen met succes toegepast in hoogfrequente en ultrahoogfrequente technologieën. Gerolde fluoroplastische folie wordt gebruikt bij de productie van hoogwaardige kabels, draden, condensatoren en voor de isolatie van spoelen en sleuven in elektrische machines. Als constructiemateriaal wordt polytetrafluorethyleen gebruikt bij de vervaardiging van verschillende machineonderdelen. Vooral bij de productie van lagers wordt teflon vaak gebruikt, zowel voor lagers zonder smeermiddel als voor lagers met een beperkte hoeveelheid smeermiddel of in een corrosieve omgeving.

Dankzij zijn chemische inertie, hydrofobiciteit (contacthoek van 108±2°), oleofobiciteit en vloeibaarheid wordt teflon veel gebruikt voor het afdichten van schroef- en flensverbindingen (PTFE-tape of teflon tape).

Door zijn uitstekende eigenschappen zijn zelfklevende teflontapes zeer populair en worden ze vaak gebruikt in de textiel- en voedingsmiddelenindustrie, evenals in het dagelijks leven. Dit kunnen zijn: teflontape, teflontape voor vacuümapparaten, glasvezel met tefloncoating, teflontape voor sealmachines, zelfklevende teflontape, enz.

Smeermiddel

Fluoroplast-4 (teflon) is een uitstekend antifrictiemateriaal met de laagste wrijvingscoëfficiënt van alle bekende constructiematerialen (zelfs lager dan smeltend ijs). Vanwege zijn zachtheid en vloeibaarheid worden massieve glijlagers van fluoroplast zelden gebruikt. In zwaar belaste toepassingen worden metaal-fluoroplastlagers en metaal-fluoroplast steunbanden gebruikt. Zo'n glijdend element kan tientallen kilogram per vierkante millimeter verdragen en bestaat uit een metalen basis waarop een tefloncoating is aangebracht.

Teflon wordt ook gebruikt als een antifrictie-additief (vast smeermiddel) dat de glij-eigenschappen van basispolymeren verbetert, zoals polyetheretherketon (PEEK) of polyfenyleensulfide (PPS), om een “lagercomposiet” te verkrijgen met hoge sterkte, slijtvastheid, kruipbestendigheid en uitstekende antifrictie-eigenschappen.

Er zijn smeermiddelen bekend met fijn verdeelde fluoroplast in hun samenstelling. Hun onderscheidende kenmerk is dat de vulstof, wanneer deze op wrijvende metalen oppervlakken bezinkt, in sommige gevallen mechanische systemen tijdelijk kan laten werken zonder een functionerend smeersysteem, uitsluitend dankzij de antifrictie-eigenschappen van teflon.

Elektronica

Teflon wordt veel gebruikt in hoogfrequente technologieën, omdat het, in tegenstelling tot vergelijkbare materialen zoals polyethyleen of polypropyleen, een zeer stabiele diëlektrische constante bij temperatuurveranderingen heeft, een hoge doorslagspanning en extreem lage diëlektrische verliezen. Deze eigenschappen, samen met hittebestendigheid, maken het wijdverbreid als isolatiemateriaal voor draden, vooral hoogspanningsdraden, elektrische componenten, en bij de productie van hoogwaardige condensatoren en printplaten.

In gespecialiseerde elektronica wordt bedrading met fluoroplastisolatie veel gebruikt vanwege de weerstand tegen agressieve omgevingen en hoge temperaturen – zoals draden van de types MGTW, MS en andere. Draad met teflonisolerende coating kan niet worden doorgebrand met een soldeerbout. Een nadeel van fluoroplast is de hoge koude vloei: als een draad met fluoroplastisolatie onder mechanische belasting staat (bijvoorbeeld als er een meubelpoot op rust), kan de draad na verloop van tijd bloot komen te liggen.

3. Geneeskunde

Dankzij de biologische compatibiliteit met het menselijk lichaam wordt teflon met succes gebruikt voor de vervaardiging van implantaten voor cardiovasculaire en algemene chirurgie, tandheelkunde en oogheelkunde. Polytetrafluorethyleen wordt beschouwd als het meest geschikte materiaal voor de productie van kunstmatige bloedvaten en pacemakers.

In de tandheelkunde worden niet-resorbeerbare membranen van teflon, al dan niet versterkt met een titaniumframe, gebruikt bij technieken voor geleide botregeneratie (GBR). Er bestaat ook hechtmateriaal van PTFE.

In 2011 werd teflon voor het eerst gebruikt voor de reconstructie van beschadigde neustussenschotten en wanden van de neusbijholten, ter vervanging van titanium gaas. Na 12–15 maanden lost het implantaat volledig op en wordt het vervangen door het eigen weefsel van de patiënt.

4. Kleding

Bij de productie van moderne, hoogwaardige kleding worden membraanmaterialen op basis van geëxpandeerd polytetrafluorethyleen gebruikt.

Door fysieke vervorming van teflon ontstaat een dunne poreuze film, die op stoffen wordt aangebracht en wordt gebruikt bij de vervaardiging van kleding. Afhankelijk van de productiemethode kunnen membraanmaterialen zowel winddicht als waterafstotend zijn. De nauwkeurig bepaalde poriegrootte van de polytetrafluorethyleen-membraan maakt het mogelijk om effectief lichaamsdampen door te laten.

Er bestaat een op textiel gebaseerd membraanmateriaal van teflon dat lucht doorlaat, maar wind tegenhoudt.

Teflon wordt ook gebruikt bij de productie van tapijten, paraplu's, regenjassen, jassen, ballonnen en vele andere producten.

5. Andere producten waarbij teflon wordt gebruikt

• verwarmingslampen
• mobiele verwarmingstoestellen (elektrische warmtedekens)
• strijkijzerplaten
• hoezen voor strijkplanken
• kookplaatbranders
• bakplaten
• elektrische grills
• apparaten voor het maken van popcorn
• koffiemachines
• deegrollers (met antikleefcoating)
• broodbakmachines
• bakplaten voor spit of grillroosters
• vormen voor ijsblokjes
• toiletten met een tefloncoating
• waterkokers
• kurkentrekkers
• oppervlakken van kookplaten
• keukengerei
• kookpotten en koekenpannen
• woks (Chinese pannen voor het roerbakken van groenten en vlees)
• bakvormen
• grillpersen voor warme sandwiches
• wafelijzers
• optische cryostaten
• scheermesjes
• interne coatings van tanklopen
• elektro-ruimtevaartmotoren
• afdichtingen van scharnierende mechanische verbindingen
• verf- en lakmaterialen

Hoe beïnvloedt teflon het menselijk lichaam?

De mogelijke negatieve effecten van polytetrafluorethyleen op de menselijke gezondheid zijn al jaren onderwerp van discussie. Op zichzelf is de polymeer zeer stabiel en inert onder normale omstandigheden. Polytetrafluorethyleen reageert niet met voedsel, water of huishoudelijke chemicaliën.

Bij inname is polytetrafluorethyleen onschadelijk. De Wereldgezondheidsorganisatie verzocht de Internationale Organisatie voor Kankerbestrijding om een experiment met ratten uit te voeren. Het experiment toonde aan dat zelfs bij een inname van 25% polytetrafluorethyleen via voedsel er geen effect was. Dit onderzoek werd uitgevoerd in de jaren 1960 en opnieuw in de jaren 1980 op een veelvoorkomende populatie ratten die dagelijks PTFE consumeerden in een hoeveelheid die overeenkwam met 25% van hun totale voedselinname.

Franse experts publiceerden in het tijdschrift “60 Millions de Consommateurs” laboratoriumresultaten van 13 onderzochte koekenpannen, waarin de veiligheid van de antiaanbaklaag werd bevestigd. Het Franse tijdschrift meldt dat alle pannen succesvol de test hebben doorstaan, waarbij de oppervlakken duizenden keren met schuurmateriaal werden ingewreven gedurende twee testcycli.

Teflon is vooral biologisch gevaarlijk in twee gevallen: tijdens de productie en bij oververhitting van het afgewerkte polymeer (boven 200 °C).

Bij oververhitting van fluoroplast treedt thermische ontleding op, waarbij giftige stoffen vrijkomen.

Industriële verontreiniging

De belangrijkste biologische risico's bij de productie van fluorpolymeren worden toegeschreven aan perfluoroctaanzuur (PFOA), ook bekend als “C8”. Deze stof werd sinds de jaren 1950 in de Verenigde Staten gebruikt bij de productie van teflon. De eerste gegevens over de effecten op de gezondheid kwamen in de jaren 1960 aan het licht bij fabrieken van 3M en DuPont. In de jaren 1980 begonnen wetenschappelijke groepen de biologische effecten te bestuderen. Tegen het einde van de jaren 1990 besteedden Amerikaanse toezichthouders aandacht aan het probleem, wat resulteerde in de erkenning van de gevaren van de stof en de vaststelling van maximale concentraties. Technologische processen in de VS werden aangepast om volledig af te stappen van C8. Grootschalige campagnes werden gelanceerd om de concentraties van PFOA te controleren en de impact ervan op de menselijke gezondheid te verduidelijken.

Interessant feit

Het bedrijf DuPont kreeg juridische claims (waarover de film “Dark Waters”, 2019 werd gemaakt) ter waarde van honderden miljoenen dollars van zowel werknemers als omwonenden, vanwege de schadelijke gevolgen voor de gezondheid en het stilhouden van de gevaren van de productie. Jarenlang vocht bedrijfsjurist Robert Bilott, die de link ontdekte tussen een reeks mysterieuze sterfgevallen en een groot aantal ziekten in een kleine stad en de chemische fabriek van DuPont, tegen de vervuiling van water in de omgeving van Parkersburg met PFOA, een stof die destijds niet wettelijk gereguleerd was.

In 2006 stemde DuPont, op dat moment de enige producent van PFOA in de VS, ermee in om de resterende reagentia tegen 2015 uit zijn fabrieken te verwijderen. Volgens de officiële informatie van het bedrijf gebruikte DuPont vanaf januari 2012 geen PFOA meer bij de productie van kookgerei en bakvormen.

Onafhankelijke Europese studies hebben aangetoond dat antiaanbaklagen geen PFOA bevatten in hoeveelheden die de toegestane veilige limieten overschrijden. De Chinese Academie voor Kwaliteitscontrole, Inspectie en Quarantaine (GAQSIQ) en het Deense Technologisch Instituut bevestigen dat er geen detecteerbare blootstelling aan PFOA plaatsvindt bij de productie van kookgerei.

Thermische ontleding van teflon

De eerste tekenen van ontleding (pyrolyse) van teflon treden al op bij een temperatuur van 200 °C. Dit proces verloopt echter relatief traag tot 420 °C. Bij temperaturen boven 380 °C wordt echter perfluoroisobutyleen gevormd (een extreem giftig gas, ongeveer 10 keer giftiger dan fosgeen) samen met andere pyrolyseproducten.

Experimenten tonen aan dat de thermische ontledingsproducten van teflon bij temperaturen boven 350 °C vergiftigingsverschijnselen veroorzaken, vergelijkbaar met gieterijkoorts – symptomen die bekend staan als “teflonkoorts”.

Meer details over dergelijke experimenten en de mogelijke gevaren van oververhitting van teflon zijn te vinden in de video aan het einde van dit artikel.

Conclusie

Aangezien massale uitstoot van giftige stoffen door teflon pas begint bij temperaturen boven 450 °C, wordt kookgerei met antiaanbaklagen als veilig beschouwd, omdat dergelijke temperaturen bij normaal gebruik niet haalbaar zijn.

Het is belangrijk op te merken dat fabrikanten alleen verhitting met water of olie in een pan als normaal beschouwen. Water voorkomt oververhitting van teflon en het volledige verdampen ervan is een teken van aanzienlijke verhitting, wat niet direct zichtbaar is en kritiek kan worden. Kookoliën ontleden bij temperaturen tot 200 °C en produceren rook, waardoor oververhitting makkelijker te herkennen is.

Het verwarmen van een droge pan op een kookplaat wordt als afwijkend beschouwd en in dergelijke gevallen kunnen pyrolysetemperaturen van teflon gemakkelijk worden bereikt. Om het gebruik te vergemakkelijken, zijn sommige modellen teflonpannen uitgerust met ingebouwde visuele temperatuurindicatoren.

Gebruik teflonpannen dus op de juiste manier!

Gevaar van teflonontledingsproducten voor vogels

De unieke structuur van het ademhalingssysteem van vogels maakt hen extreem gevoelig voor giftige stoffen in de omgeving. Onderzoek heeft aangetoond dat zelfs minimale hoeveelheden perfluoroctaanzuur, wanneer ingeademd, het ademhalingssysteem van vogels aantasten, wat binnen enkele minuten tot enkele tientallen uren tot de dood kan leiden.

Kleine vogels zijn bijzonder gevoelig voor giftige stoffen; slechts een paar seconden blootstelling aan teflondampen kan binnen 24 uur dodelijk zijn. Er zijn talloze meldingen van de dood van huisvogels (zoals papegaaien) door oververhitte en onbeheerd achtergelaten teflonpannen.

Interessante feiten over teflon

Zijn teflonpannen gevaarlijk?