Missuppfattningar och intressanta fakta om teflon

Trots ihärdiga påståenden om motsatsen uppstod inte teflon som en biprodukt av rymdprogrammet. „Teflon” är ett varumärke för polytetrafluoreten (PTFE) eller fluorerad polymerharts. Teflon upptäcktes av en ren slump av doktor Roy Plunkett år 1938. Det kom ut på marknaden 1946.

Polytetrafluoreten, eller fluorplast-4, mer känd under varumärket „Teflon”, är en polymer av tetrafluoreten (PTFE), en plast med unika fysiska och kemiska egenskaper som används brett inom både teknik och hushåll.

Ordet „Teflon” är ett registrerat varumärke som tillhör det amerikanska kemiföretaget Chemours, en avknoppning av koncernen DuPont.

I april 1938 experimenterade den 27-årige kemisten Roy Plunkett vid företaget „Kinetic Chemicals” med gaser inom kylmedelsgruppen (liknande freon) och upptäckte att ett prov som lämnats i kyla över natten hade omvandlats till en vaxliknande fast substans med mycket intressanta egenskaper. Materialet var inte bara extremt glatt utan visade sig också vara otroligt motståndskraftigt mot nästan alla kemikalier och lösningsmedel, inklusive starkt frätande syror.

År 1941 fick Kinetic Chemicals patent på teflon, och 1949 blev det ett dotterbolag till det amerikanska företaget „DuPont”. Den nya upptäckten fick snabbt praktisk tillämpning: först inom „Manhattanprojektet” (kodnamnet för utvecklingen av kärnvapen mellan 1942 och 1946) och sedan för köksredskap.

Ingen har hittills kunnat peka ut källan till myten om teflon och rymdprogrammet – förutom kanske det faktum att rymdprogrammet „Apollo” till stor del var beroende av teflon, som användes för isolering av kablar.

En annan missuppfattning om teflon är myten att kulor med teflonbeläggning skulle kunna penetrera skottsäkra västar bättre än andra kulor. I själva verket är syftet med teflonbeläggningen att minska slitaget på vapnets lopp, vilket inte har något att göra med kulans genomslagskraft.

Teflon har faktiskt den lägsta friktionskoefficienten jämfört med andra kända fasta material – det är därför det fungerar så bra som non-stick-beläggning på stekpannor.

Men om teflon är så halt, hur får man det att fästa på en stekpanna? Processen kräver först en sandblästring, vilket skapar många små repor på ytan. Därefter sprutas ett tunt lager flytande teflon på ytan. Det hela torkas vid höga temperaturer, teflonet stelnar och fäster ordentligt. Sedan täcks det med en speciell förseglingsbeläggning och utsätts för ytterligare en värmebehandling.

Härnäst kommer vi att undersöka i vilka områden teflon används och hur säkert det egentligen är för vår hälsa.

Var används teflon mer?

Teflon är ett vitt, i tunna lager genomskinligt ämne som liknar paraffin eller polyeten. Det har hög värme- och köldtålighet, förblir flexibelt och elastiskt vid temperaturer från −70 till +270 °C, och är ett utmärkt isoleringsmaterial. Teflon har mycket låg ytspänning och vidhäftning och blir inte blött av vatten, fetter eller de flesta organiska lösningsmedel.

Fluorplast är ett mjukt och formbart material och har därför begränsad användning i belastade konstruktioner. Det har mycket låg vidhäftning (klibbighet). Företaget DuPont anger att smältpunkten för olika typer av teflon ligger mellan 260 °C och 327 °C.

Teflon används inom kemi-, el- och livsmedelsindustrin, vid tillverkning av membrankläder, inom medicin, i transportfordon och för militära ändamål, främst som beläggningar. Fluorpolymerer blev mest kända genom sin omfattande användning i tillverkning av köksredskap med non-stick-beläggning. Låt oss nu titta närmare på de viktigaste användningsområdena för detta unika material.

1. Livsmedelsindustrin och hushåll

Tack vare sin låga vidhäftning, hydrofobicitet och värmetålighet används teflon som non-stick-beläggning vid tillverkning av extruderingsformar, bakformar samt stekpannor och kastruller.

Teflon används också i produktionen av andra hushållsapparater. Ett mycket tunt lager av teflonbeläggning appliceras på rakblad, vilket avsevärt förlänger deras livslängd och gör rakningen enklare.

Skötsel av köksredskap med teflonbeläggning

Teflonbeläggningen är inte särskilt slitstark, så vid matlagning i sådan utrustning bör endast mjuka redskap användas – trä-, plast- eller plastbelagda verktyg (spatlar, slevar etc.). Köksredskap med teflonbeläggning bör tvättas i ljummet vatten med en mjuk svamp och flytande rengöringsmedel, utan att använda slipande svampar eller rengöringspasta. Dessutom bör man undvika att överhetta beläggningen till 415 °C eller steka på hög värme.

Den intressanta historien om varumärket Tefal

År 1954 upptäckte den franske ingenjören Marc Grégoire en metod för att applicera polytetrafluoreten (teflon) på aluminium. Därmed uppfanns den första stekpannan med non-stick-beläggning. Två år senare, 1956, grundades företaget Tefal i Sarcelles, Frankrike.

Vid slutet av 1956 producerade det nya företaget 100 stekpannor per dag. Uppfinningen såldes under slagordet „Stekpannan TEFAL – den första stekpannan som verkligen inte fastnar.” År 1961 hade efterfrågan på Tefal-stekpannor nått 1 miljon enheter per månad.

År 1968 blev Tefal den ledande tillverkaren av köksredskap i Frankrike med en försäljning på 49 miljoner franc. Samma år slöt den franska hushållsapparatgruppen Groupe SEB ett avtal om att förvärva Tefal. Under sin historia har SEB kontinuerligt utökat Tefals sortiment genom att introducera ny teknik och hushållsapparater.

År 2009 producerade Tefal sin miljardte stekpanna.

2. Industri och teknik

Inom olika industrier har fibrer framställda av polytetrafluoreten (teflon) fått en bred tillämpning som högtemperaturpåsfiltar, olika typer av värmetåliga packningar, trådar för textilvävnader samt i fordonsutrustning, industriella filter för allmän användning, komponenter för avstängnings- och reglerventiler, omrörare och pumpar, filtrerings- och separationsutrustning.

Inom flygindustrin tillverkas exempelvis flexibla metall-plaströrledningar för hydraulsystem av teflon, vilka arbetar under högt tryck (över 200 kgf/cm²) och med hög temperatur på arbetsvätskan.

Från fluorplast av typen F-4 kan man tillverka: destillationskolonner, pumpar, rör, ventiler, bälgar, beklädningsplattor, packningar. Som dielektrikum används polytetrafluoreten framgångsrikt i högfrekvens- och ultrahögfrekvensteknik. Valsad fluorplastfilm används vid tillverkning av högkvalitativa kablar, ledningar, kondensatorer, samt för isolering av spolar och elektriska maskinslitsar. Som konstruktionsmaterial används polytetrafluoreten för tillverkning av olika maskindelar, särskilt för lager som arbetar utan smörjmedel, med begränsad smörjning eller i korrosiva miljöer.

Tack vare sin kemiska inerthet, hydrofobicitet (kontaktvinkel 108±2°), oleofobicitet och formbarhet används teflon ofta för tätning av gängade och flänsförband (PTFE-tejp eller teflontejp).

Teflonbaserade självhäftande tejper är mycket populära och används ofta inom textil- och livsmedelsindustrin samt i vardagen. Exempel inkluderar teflontejp, teflontejp för vakuumförpackare, glasfiberväv med teflonbeläggning, teflontejp för förseglingsmaskiner och självhäftande teflontejp.

Smörjmaterial

Fluorplast-4 (teflon) är ett utmärkt antifriktionsmaterial med den lägsta glidfriktionskoefficienten bland tillgängliga konstruktionsmaterial (lägre än hos smältande is). På grund av dess mjukhet och formbarhet används solida glidlager av fluorplast sällan. I högbelastade system används metall-fluorplastlager och metall-fluorplastbälgar. Dessa glidkomponenter tål tiotals kilogram per kvadratmillimeter och består av en metallbas belagd med teflon.

Teflon används också som ett antifriktionsadditiv (fast smörjmedel) för att förbättra glidförmågan hos baspolymerer såsom polyetereterketon (PEEK) eller polyfenylensulfid (PPS). Detta skapar en „lagerkomposition” med hög styrka, slitstyrka, krypmotstånd och goda antifriktions-egenskaper.

Det finns även smörjmedel med finfördelad fluorplast. Dessa kännetecknas av att fyllmedlet, genom att sätta sig på de gnidande metalliska ytorna, i vissa fall möjliggör fortsatt drift av mekanismer även efter att det primära smörjsystemet har havererat, enbart genom teflonets antifriktions-egenskaper.

Elektronik

Teflon används ofta i högfrekvensteknik, eftersom det – till skillnad från liknande material som polyeten eller polypropen – har en mycket stabil dielektrisk konstant oberoende av temperatur, högt genombrottsspänning samt extremt låga dielektriska förluster. Dessa egenskaper, tillsammans med dess värmetålighet, gör att det används brett som isoleringsmaterial i ledningar, särskilt högspänningskablar, samt i olika elektriska komponenter, högkvalitativa kondensatorer och kretskort.

Inom specialiserad elektronik används ofta kablage med fluorplastisolering, som är resistent mot aggressiva miljöer och höga temperaturer – till exempel ledningar av typen MGT, MS och flera andra. Ledningar med teflonisolering kan inte smältas av en lödkolv. En nackdel med fluorplast är dess höga kalla flödesegenskaper: om en ledning i fluorplastisolering utsätts för mekanisk belastning (t.ex. om ett möbelben står på den), kan ledningen med tiden bli blottlagd.

3. Medicin

Tack vare sin biologiska kompatibilitet med människokroppen används teflon framgångsrikt för tillverkning av implantat inom kardiovaskulär och allmän kirurgi, tandvård och oftalmologi. Polytetrafluoreten anses vara det mest lämpliga materialet för tillverkning av konstgjorda blodkärl och pacemakers.

Inom tandvården används icke-resorberbara membran av teflon, med eller utan förstärkning av titanram, vid metoder för riktad bennybildning (GBR). Det finns även suturmaterial av PTFE.

År 2011 användes teflon för första gången vid rekonstruktion av skadade nässkiljeväggar och väggar i bihålorna i stället för titannät. Efter 12–15 månader löses implantatet helt upp och ersätts av patientens egen vävnad.

4. Kläder

Vid tillverkning av modern högteknologisk klädsel används membranmaterial baserade på expanderad polytetrafluoreten.

Genom fysisk deformation av teflon erhålls en tunn porös film som appliceras på tyger och används vid sömnad av kläder. Membranmaterial kan, beroende på tillverkningsmetod, ha både vindtäta och vattentäta egenskaper, samtidigt som den kontrollerade porstorleken i polytetrafluoretenmembranet gör att materialet effektivt kan släppa igenom kroppens ånga.

Det finns även ett teflonbaserat membranmaterial på tygbas som släpper igenom luft men blockerar vind.

Teflon används också vid tillverkning av mattor, paraplyer, regnrockar, jackor, bollar och många andra föremål.

5. Andra produkter där teflon används i tillverkningen

• värmelampor
• bärbara värmeapparater (elektriska värmedynor)
• järnplattor
• överdrag för strykbrädor
• spisplattor
• bakplåtar
• elektriska grillar
• popcornmaskiner
• kaffekannor
• kavlar (med non-stick-beläggning)
• brödmaskiner
• droppbrickor för spett eller galler
• glassformar
• toaletter med teflonbeläggning
• vattenkokare
• korkskruvar
• ytor på spisar
• köksredskap
• kastruller och stekpannor
• wokpannor (kinesiska stekpannor för grönsaker och kött)
• bakformar
• smörgåspressar
• våffeljärn
• optiska kryostater
• rakblad
• inre beläggningar i stridsvagnspipor
• elektriska raketmotorer
• tätningar för ledade mekanismer
• färg- och lackmaterial

Hur påverkar teflon människokroppen?

Den möjliga negativa påverkan av polytetrafluoreten på människors hälsa har varit föremål för delade åsikter i många år. Själva polymeren är mycket stabil och inert under normala förhållanden. Polytetrafluoreten reagerar inte med mat, vatten eller hushållskemikalier.

Vid intag är polytetrafluoreten ofarlig. Världshälsoorganisationen (WHO) bad den internationella cancerforsknings- organisationen att genomföra ett experiment på råttor. Experimentet visade att konsumtion av upp till 25 % polytetra- fluoreten i kosten inte hade någon effekt. Denna forskning genomfördes under 1960-talet och upprepades under 1980-talet på en vanlig råttpopulation som konsumerade PTFE motsvarande 25 % av sin dagliga kost.

Studier av franska experter, publicerade i tidningen „60 Millions de Consommateurs”, bekräftar säkerheten hos non-stick-beläggningar genom laboratorietester av 13 stekpanneprover. Den franska tidningen rapporterar att testerna visade fullständig säkerhet för stekpannorna. Alla prover klarade testerna efter tusentals gnidningar med slipmaterial under två cykler.

Teflon är huvudsakligen biologiskt farligt i två fall: vid produktion och vid överhettning av den färdiga polymeren (vid temperaturer över 200 °C).

Vid överhettning av fluorplast sker termisk nedbrytning med frisättning av giftiga ämnen.

Industriell förorening

Den främsta källan till biologiska risker vid produktion av fluorpolymerer anses vara perfluoroktansyra (PFOA), känd som „C8” på engelska. Detta ämne användes vid tillverkningen av teflon i USA sedan 1950-talet. De första uppgifterna om dess påverkan på hälsan framkom vid fabrikerna 3M och DuPont under 1960-talet. Under 1980-talet inledde forskargrupper studier av dess biologiska effekter. I slutet av 1990-talet riktade de amerikanska tillsynsmyndigheterna uppmärksamhet på problemet, vilket resulterade i att ämnet erkändes som farligt och att gränsvärden fastställdes. Produktionsprocesserna i USA ändrades i syfte att helt fasa ut C8. Storskaliga kampanjer för att kontrollera PFOA-koncentrationer och förtydliga dess hälsoeffekter inleddes.

Intressant fakta

Företaget DuPont fick rättsliga krav (vilket skildras i filmen „Dark Waters”, 2019) på hundratals miljoner dollar från både sina egna anställda och invånare i närliggande områden, på grund av hälsorisker och undanhållandet av produktionsfaror. Under många år kämpade företagsjuristen Robert Bilott för att avslöja kopplingen mellan en rad mystiska dödsfall och en hög förekomst av sjukdomar i en liten stad, kopplat till kemiföretaget DuPont. Han stämde företaget för att ha förorenat vattnet i närheten av Parkersburg med PFOA, vid en tid då ämnets koncentration inte var reglerad enligt lag.

År 2006 gick DuPont, vid den tiden den enda producenten av PFOA i USA, med på att eliminera rester av reagensen från sina anläggningar senast 2015. Enligt företagets officiella uppgifter har DuPont sedan januari 2012 inte använt PFOA vid tillverkning av köksredskap och bakformar.

Oberoende europeiska studier har visat att non-stick-beläggningar inte innehåller PFOA i halter som överstiger de tillåtna säkerhetsgränserna. Den kinesiska akademin för kvalitetskontroll, inspektion och karantän (GAQSIQ) samt det danska teknologiska institutet bekräftar att PFOA-exponering från köksredskap inte har påvisats.

Termisk nedbrytning av teflon

Tecken på nedbrytning (pyrolys) av teflon börjar synas redan vid 200 °C. Men denna process går relativt långsamt upp till 420 °C. Vid temperaturer över 380 °C bildas dock perfluorisobutylen (en extremt giftig gas, ungefär tio gånger giftigare än fosgen) och andra pyrolysprodukter.

Experiment visar att termiska nedbrytningsprodukter vid upphettning av teflon över 350 °C orsakar symtom på förgiftning, liknande gjutfeber – en sjukdom som också kallas „teflonfeber”.

Mer information om sådana experiment och möjliga faror med överhettad teflon finns i videon i slutet av denna artikel.

Slutsats

Eftersom den omfattande utsöndringen av giftiga ämnen från teflon börjar vid temperaturer över 450 °C, anses köksredskap med non-stick-beläggning vara säkra, eftersom sådana temperaturer inte kan uppnås vid normal användning.

Tillverkare anser dock att normal användning endast omfattar uppvärmning med vatten eller olja i stekpannan. Vatten förhindrar överhettning av teflon, och dess fullständiga avdunstning signalerar att pannan är kraftigt upphettad – en risk som annars är svår att upptäcka. Matoljor bryts ner vid temperaturer upp till 200 °C och avger rök, vilket gör det lättare att identifiera överhettning.

Upphettning av en tom panna på spisen betraktas som en avvikelse från normal användning och kan leda till att pyrolystemperaturerna för teflon snabbt uppnås. För att underlätta användningen har vissa modeller av teflonköksredskap inbyggda visuella temperaturindikatorer.

Sammanfattningsvis – använd teflonköksredskap på rätt sätt!

Farligheten av teflonnedbrytningsprodukter för fåglar

Fåglars speciella andningssystem gör dem extremt känsliga för giftiga ämnen i omgivningen. Det har fastställts att även minimala mängder perfluoroktansyra, som inandas med luften, skadar fåglarnas andningsorgan och kan leda till döden inom en viss tidsperiod (från några minuter till flera timmar).

Små fåglar är särskilt känsliga för giftiga ämnen – det räcker med några sekunders inandning av teflonångor för att de ska dö inom 24 timmar. Det finns många rapporter om tamfåglars (t.ex. papegojor) död till följd av att teflonstekpannor lämnas obevakade och överhettas utanför säker temperatur.

Intressanta fakta om teflon

Är teflonstekpannor farliga?