Optisches PTFE von Lake Photonics
Polytetrafluorethylen (PTFE) ist ein Fluorkunststoff, welcher unter dem Handelsnamen Spectralex von der Lake Photonics GmbH vertrieben wird.
Bekanntheit erlangte PTFE unter dem Handelsnamen Teflon® der Firma Du-Pont®. Der Chemiker Roy Plunkett entdeckte den Hochleistungskunststoff zufällig, als er auf der Suche nach Kältemitteln war. In seinem Labor fand er Tetrafluorethylen (TFE), welches zu PTFE polymerisiert war. Noch heute wird das Herstellungsverfahren nach ihm benannt, bei welchem unter Zugabe von hohem Druck, die radikale Polymerisation von TFE mit reaktionsfreudigen Peroxiden gestartet wird (Plunkett-Verfahren).
Das somit erzeugte, teilkristalline Polymer aus Fluor und Kohlenstoff findet seine Hauptnutzung durch die universelle Chemikalienbeständigkeit (reaktionsträge) und dem bekannten Antihaft-Verhalten (sehr unpolar). Der Grund liegt in der besonders starken Bindung zwischen den Kohlenstoff- und Fluoratomen (C-F-Bindung). Dadurch ist das Material temperaturbeständig, chemisch inert und unempfindlich gegenüber Umwelteinflüssen (Feuchtigkeit, UV-Strahlung).
Neben diesen Einsatzgebieten findet PTFE auch in der Optik als diffus reflektierende oder transmittierende Oberfläche für spezielle messtechnische Aufgaben Verwendung. In der Optik bestehen jedoch besondere Anforderungen an die Reinheit und das Verarbeitungsverfahren des Ausgangsmaterials.
Spectralex unterscheidet sich von herkömmlichem PTFE darin, dass nur hochreines PTFE zum Einsatz kommt. Ausgansmaterial für das optische PTFE von Lake Photonics ist Polytetrafluorethylen von höchster Reinheitsgüte. Verwendet wird dabei reinstes s-PTFE, welches aus einem speziellen Suspensionsverfahren gewonnen wird. Daher wird unser Material auch frei von Porenbildnern und Emulgatoren erzeugt, wie es bei der Herstellung von e-PTFE der Fall ist. Emulgatoren, wie beispielsweise Perfluoroctansäure (PFOA), stehen sogar im Verdacht, krebserregend zu sein.
Reflexionsverhalten
Spectralex (optisches PTFE) hat die einzigartige Eigenschaft eine nahezu konstante Reflexion über den Wellenlängenbereich von 250 – 2.500 nm zu besitzen, beinahe unabhängig vom Lichteinfallswinkel (lambertscher Strahler). Im Spektralbereich von 300 – 1500 nm erreicht das reine Material einen Reflexionswert von bis zu 99 Prozent.
Durch das unvergleichliche Weiß und die symmetrisch mikroporöse Struktur der Oberfläche von Spectralex, wird ein hoher Anteil des einfallenden Lichtes in den ersten Millimetern multibel reflektiert und homogen abgestrahlt.
Spectralex besitzt dadurch die höchstmögliche diffuse Reflexion im UV-Vis-NIR-Bereich, welche in der Wissenschaft bekannt ist. Als nahezu ideal lambertianischer Diffusor und Reflektor, ist Spectralex eines der wichtigsten Werkstoffe im professionellen Optikbereich.
Herstellungsverfahren
Spectralex (optisches PTFE) ist ein Thermoplast. Aufgrund der hohen Viskosität der Schmelze, kann es jedoch kaum extrudiert werden. Daher wird es vorzugsweise als Pulver gepresst und gesintert. Dabei bleiben Lufteinschlüsse erhalten, die für die Volumenreflexion unabdingbar sind.
Durch unser spezielles Herstellungsverfahren werden die herausragenden Eigenschaften und das einzigartige Reflexionsverhalten von Spectralex noch erweitert. Das isostatische Verdichtungsverfahren des Ausgangsmaterials ermöglicht eine diffuse Oberfläche über die gesamte Bauteiloberfläche. Dabei wird das PTFE-Pulver in einem Werkzeug mit gleichmäßigem, hydrostatischen Druck verdichtet, welcher durch eine Flüssigkeit von allen Seiten auf eine elastische Membran wirkt. Dadurch wird eine hohe Materialqualität und- homogenität erzielt.
Gegenüber einem einaxialen Pressverfahren, bei welchem das PTFE-Pulver in beiden seitlichen Richtungen ausweichen kann, sind die Vorteile des isostatischen Pressverfahrens besonders unter dem Rasterelektronenmikroskop (REM-Bilder) ersichtlich. Dort können Granulatpartikel und Materialfehler genau ermittelt werden.
Durch dieses Herstellungsverfahren lassen sich auch kompliziert geformte Bauteile unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten herstellen.
Im Anschluss an das isostatische Pressverfahren erfolgt ein definierter Sinterzyklus.
Zudem ist die gesamte Produktion ausschließlich zur optischen PTFE Bearbeitung bestimmt, wodurch die höchste Reinheit der Produkte garantiert ist. Durch die hochreinen Bedingungen während der Verarbeitung des Materials, werden auch Qualitätskriterien für die Produktion von Bauteilen für Luft- und Raumfahrt erfüllt. Selbstverständlich ist der gesamte Herstellungsprozess ISO-zertifiziert, sowie FDA-konform.
Durch die Zugabe von speziellen Füllstoffen (Compounds) in das Rohpulver, können weitere spezifische, spektrale Eigenschaften erzeugt werden. Aus dem so modifizierten optischen PTFE Material können Produkte wie beispielsweise Grau-, Farb- oder Wellenlängenstandards hergestellt werden, welche ebenfalls die diffus-streuenden Reflexionseigenschaften aufweisen.
Einsatzgebiete
Erfahren Sie mehr über uns
Die Lake Photonics GmbH wurde in der wirtschaftsstarken Bodenseeregion Deutschlands gegründet und ist Ihr zuverlässiger und kompetenter Partner im Bereich der diffusen Reflexions- und Transmissionsmaterialien.
Unsere optischen Materialien und die daraus hergestellten Halbzeuge werden über ausgewählte Lieferanten bezogen. Selbstverständlich bieten wir neben dem eigenen Grundsortiment auch kundenspezifische Einzelfertigungen an.