Polytétrafluoroéthylène

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Le polytétrafluoroéthylène (PTFE), couramment appelé téflon, est un polymère thermoplastique de tétrafluoroéthylène de formule chimique :

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Il a été découvert par Roy J. Plunkett (1910-1994) de DuPont en 1938 et qui fut introduit commercialement en 1949. Il est commercialisé sous les marques Teflon®, Hostalen®, Hostaflon® ou Fluon®.

[modifier] Description

Ce polymère fluoré est un matériau doux, facilement déformable, semi-cristallin, semi-opaque et blanc. Son allongement est facile et sa résistance aux contraintes et aux radiations est faible. Il présente une remarquable résistance à la plupart des produits chimiques, un coefficient de friction très bas et reste stable à température relativement élevée (327 °C). Ces propriétés inhabituelles lui confèrent une valeur inestimable pour une grande quantité d'applications.

[modifier] Préparation

Ne pouvant être transformé par fusion, il est formé par une méthode de frittage par poudre.

[modifier] Utilisation

Dans l'industrie, il est utilisé dans les roulements, les joints, l'isolation électrique à hautes températures, les revêtements et garnitures non adhésives pour les cuves, etc. Dans la vie courante, il constitue le revêtement de certains ustensiles de cuisine et s'utilise en ruban afin d'assurer l'étanchéité de montages filetés.

Il est utilisé comme recouvrement anti-adhésif sur les poêles et autres ustensiles de cuisine, et de manière générale comme lubrifiant solide.
Étant très peu réactif, il est souvent utilisé pour recouvrir l'intérieur de récipients ou des tuyaux contenant des composés chimiques réactifs.
En musique traditionnelle, les luthiers utilisent du teflon en rouleau pour fabriquer des anches de cornemuse.
En plomberie, il est utilisé pour assurer l'étanchéité des raccords à visser en lieu et place de la filasse (de la laine ou du chanvre généralement) et de la poix.
Le Gore-Tex est constitué principalement de Teflon.
On l'utilise aussi pour tout ce qui est habits anti-pluie.
On s'en sert pour gainer certaines balles de pistolets.
En électronique, particulièrement dans le domaine micro-onde, le Teflon est utilisé comme substrat (de permittivité relative voisine de 2,2). Il possède en effet un angle de perte très faible et un fort point de claquage. Malheureusement, sa rigidité mécanique est mauvaise (le teflon est souple) ; pour compenser ce défaut, les fabricants de substrats, noient souvent une ou deux épaisseurs de fibre de verre à l'intérieur du substrat, ce qui rigidifie la plaque sans trop altérer ses performances diélectriques. L'angle de perte très faible fait du Teflon un isolant de choix dans les câbles HF haute-performance.
Sa résistance diélectrique élevée en fait un élément de choix dans la réalisation de piéces isolantes dans de nombreux domaines de l'électricité, comme par exemple le fil de cablage haute tension.
Dans l'automobile, il est utilisé pour fabriquer des gaines d'accelerateur (Push-pull) ou pour recouvrir certaines pièces de frottements
Dans le domaine de la santé, il est utilisé comme matériau d'implantation de choix, étant un matériau extrèmement neutre pour l'organisme. On le retrouve dans diverses prothèses et même, certains bijoux de body-art (piercing, implants, etc.).

Enfin, le Teflon est utilisé éventuellement pour les gaines des bus informatiques.

[modifier] Propriétés

Résistance chimique :

Généralement excellente, notamment avec les acides, les bases, les alcools, les cétones et les hydrocarbures.

Le PTFE n'est pas compatible avec la diéthylamine, le diméthyl-formamide, le fluor et le cyanure aureux.

Caractéristiques électriques :

Constante diélectrique à 1 MHz : 2,0 à 2,1

Facteur de dissipation à 1 MHz : 0,0003 à 0,0007

Résistance diélectrique : 150 à 170 kV mm^-1

Résistivité : 1018 à 1019 ohm.cm

Caractéristiques mécaniques :

Coefficient de frottement : 0,05 à 0,2

Coefficient de Poisson : 0,46

Dureté (Rockwell) : D50 à 55 - Shore

Élongation à la rupture : 100 à 400 %

Module de tension : 300 à 800 MPa

Résistance aux chocs (IZOD) : 160 Jm^-1

Résistance à la traction : 10 à 40 MPa

Caractéristiques physiques :

Absorption d'eau sur 24 heures : 0,01 %

Indice de réfraction : 1,38

Indice limite d'oxygène : 95 %

Masse volumique : 2,2 kg.dm^-3

Perméabilité au diazote à 25 °C : 1.10¹³cm²s^-1Pa^-1

Perméabilité au dihydrogène à 25 °C : 7.10¹³cm²s^-1Pa^-1

Perméabilité au dioxyde de carbone à 25 °C : 7.10¹³cm²s^-1Pa^-1

Perméabilité au dioxygène à 25 °C : 3.10¹³cm²s^-1Pa^-1

Perméabilité à l'eau à 25 °C : 25.10¹³cm²s^-1Pa^-1

Résistance aux ultra-violets : excellente

Caractéristiques thermiques :

Chaleur spécifique : 1000 JK^-1kg^-1

Coefficient d'expansion thermique : 100 à 160 10⁶K^-1

Conductivité thermique à 25°C : 0,25 Wm^-1K^-1

Température de déflection à la chaleur à 0,45 MPa : 120 °C

Température de déflection à la chaleur à 1,8 MPa : 54 °C

Température maximale d'exploitation : 180 à 260 °C (selon les usages)

Température minimale d'exploitation : -260 °C

Température de fusion : 327 °C.

[modifier] Toxicité

Bien que le Teflon soit chimiquement inerte et non toxique, il commence à se détériorer à partir de 260°C (ce qui est au-dessus des températures atteintes par les poêles) et se décompose de façon significative au-delà de 350°C. Ces émissions peuvent être mortelles pour les oiseaux, et peuvent causer des symptômes s'apparentant à la grippe chez les humains. (voir l'article en anglais "Can Teflon make you sick?", Medical News Today)

Par comparaison, les graisses de cuisine (huiles et beurres) commencent à brûler autour de 200°C. Toutefois, les poêles peuvent excéder cette température si elles sont oubliées sur un brûleur, sans aliment.

Une étude datant de 1959, soit avant que l'utilisation de ce matériau soit acceptée sur le marché des équipements culinaires, a montré que la toxicité des émanations du revêtement (par chauffage sec) était inférieure aux fumées générées par des huiles de cuisine traditionnelle.<ref>Dale Blumenthal. Is That Newfangled Cookware Safe?. Dernier accès à l'URL : [[2006-05-20 article en anglais]]. </ref>

En 1973, une étude a confirmé ces résultats précédents. Elle a, de plus, montré que l'exposition aux produits de cuisson du beurre à 260°C, pendant quatre heures, dans une poêle sans revêtement, était toxique à 100% (mortelle) pour les perruches tandis que les mêmes conditions avec une poêle à revêtement n'entraînait aucun décès chez les animaux jusqu'à 280°C.<ref name=griffith>Griffith, F.D.; Stephens, S.S.; Tayfun, F.O. "Exposure of Japanese quail and parakeets to the pyrolysis products of fry pans coated with Teflon and common cooking oils." American Industrial Hygiene Association Journal (1973), 34(4), pp. 176-178.</ref> Par ailleurs, au cours des quarante dernières années, les poêles anti-adhésives ont été largement utilisées et il n'a été reporté qu'un cas mineur ayant un effet limité sur la santé et lié à la surchauffe d'une poêle.<ref name=PFOA_DuPont> About Teflon®. Dernier accès à l'URL : [[2006-05-20 article en anglais]]. </ref>

En 2005, l'agence de protection environnementale des Etats-Unis (EPA) a trouvé que l'acide perfluorooctanique (PFOA), un produit chimique employé pour fabriquer le Teflon, était "légèrement cancérigène". Cette découverte est une partie d'un rapport (en anglais)<ref> Perfluorooctanoic Acid Human Health Risk Assessment Review Panel. Dernier accès à l'URL : 2005-05-20. </ref> qui est en cours de relecture avant acceptation finale. Une action en justice, menée par des habitants résidant près d'usines américaines du groupe, a menée DuPont à dépenser 240 millions d'euros pour stopper l'émission de ce produit dans l'eau et le sol. A ce jour, ce produit chimique n'est pas accepté par l'EPA.

En janvier 2006, DuPont, la seule compagnie à utiliser le PFOA en usine sur le territoire américain, a annoncé son intention de supprimer les émissions de ce produit pour 2015. Elle recherche actuellement un substitut et n'a donc pas prévu de ne plus l'utiliser, ce produit étant essentiel dans la production du Teflon. Cette annonce englobe tous les produits de la société utilisant le Teflon. En effet, le PFOA rentre dans la fabrication du Teflon qui sert aussi bien pour les ustensiles de cuisine que pour les emballages, vêtements et revêtements pour le sol).

Il est reconnu que le Teflon rentre dans la production de poêles et plats anti-adhésifs. Il est seulement utilisé dans le processus de fabrication et il ne doit pas y avoir de traces mesurables du PFOA dans ces ustensiles.<ref name=PFOA_DuPont/>

[modifier] Citation

Une blague tirée d'un sketch : « Selon la pub : rien n'adhère au Teflon ! Comment font-ils pour accrocher le Teflon aux poêles ? »

La solution : Comme le Teflon ne colle pas naturellement au métal, les premières poêles anti-adhésives étaient plutôt fragiles et il fallait utiliser des ustensiles spéciaux pour ne pas égratigner le revêtement. La technique s'est grandement améliorée depuis. Les procédés de fabrication sont brevetés mais quelques idées circulent : une des possibilités serait que : d'abord, on sable le fond de la poêle afin de le rendre rugueux. Ensuite, on enduit la surface d'un apprêt spécial. Finalement, on applique le Teflon sur l'apprêt. Même si le Teflon ne se combine pas chimiquement au métal, il est tout de même possible de le faire adhérer mécaniquement, c'est-à-dire en faisant en sorte qu'il s'introduise et s'agrippe dans les petites fentes et crevasses à la surface de la poêle.