Viele von uns kennen die Problematik des Weißbruchs bei Fluorpolymeren wie PTFE. Wenn das Material durch Biegung stark beansprucht wird, kann es einknicken und dadurch unwiderrufliche Schäden nehmen. Der Werkstoff ePTFE kann eine Lösung für die technischen Herausforderungen sein und Produkten wie Schläuchen mehr Flexibilität und Festigkeit verleihen.
Inhalt:
Hohe Ansprüche ans Material
In der minimalinvasiven Chirurgie kommen Instrumente und Geräte zum Einsatz, die immer leistungsfähiger und effizienter sind. Gleichzeitig steigt damit die Nachfrage nach Systemen, die mehr mechanische Flexibilität bieten.
Bei der Produktion von Endoskopen und endoskopischem Zubehör für Bereiche wie die Gastroenterologie, die Urologie oder die Pneumologie wird sehr viel Aufwand in die Entwicklung gesteckt, der auch die Anforderungen an das Material erhöht.
Dabei wird vor allem daran gearbeitet, die komplexe Steuerungsmechanik im Inneren des endoskopischen Einführschlauches und die Abwicklungseinheit am distalen Ende zu optimieren. Voraussetzung dafür ist, dass die innenliegenden Kanäle effizient performen. Genau an dieser Stelle kommen ePTFE-Schläuche ins Spiel.
Das sogenannte Recken, ein spezielles Verarbeitungsverfahren, lässt im PTFE-Material eine poröse Formstruktur entstehen.
Sie setzt sich aus Fasern zusammen und macht das Material dadurch wesentlich flexibler. Um diese Struktur zu stabilisieren, durchläuft der Werkstoff nach dem Recken ein Temperverfahren. Es verbessert die Festigkeit und die Kaltflusseigenschaften.
Generell ist es möglich, die Eigenschaften von expanded PTFE oder kurz ePTFE im Zuge des Reckens abgestimmt auf die geplante Anwendung einzustellen.
Dadurch erweitert sich das Spektrum, in dem der Werkstoff verwendet werden kann. Die Sensorik oder die Analysetechnik zum Beispiel sind denkbare Einsatzbereiche.
Garantierter Knickschutz
In flexiblen Endoskopen wird ePTFE in erster Linie als Werkstoff für die Biopsie- und Arbeitskanäle im Inneren verarbeitet. Weil das Material sehr flexibel ist, können enge Biegeradien von bis zu 270 Grad im Inneren eines Endoskops realisiert werden.
Bei der Biegung dehnt sich der Werkstoff am äußeren Biegeradius aus, während er ohne Materialverdrängung am inneren Biegeradius zusammengedrückt wird. Durch dieses Materialverhalten ist ein absoluter Knickschutz sichergestellt.
In Abhängigkeit zur Materialdichte, Porosität und Flexibilität ist es möglich, ePTFE-Kanäle mit Innendurchmessern zwischen ungefähr 1,5 und 10 Millimetern herzustellen. Kleinere Innendurchmesser erlauben Wandungen, die nur etwa 0,5 Millimeter oder sogar noch etwas dünner sind.
FEP-Schicht als Schutz
Wenn ein Endoskop gereinigt und wiederaufbereitet wird, kann es passieren, dass metallische Reinigungsgeräte die innere Schlauchoberfläche beschädigen. Um dem vorzubeugen, wird der ePTFE-Schlauch auf der Innenseite mit einer dünnen Schutzschicht aus FEP überzogen.
Ein thermisches Verfahren sorgt für eine homogene Verbindung mit der Außenschicht. Der FEP-Inliner bietet zusätzlich den Vorteil, dass er die äußere ePTFE-Schicht stabilisiert. Auch bei großen Biegeradien stellt die flexible Außenschicht so einen zuverlässigen Knickschutz für die dünne FEP-Schicht auf der Innenseite sicher.
Der Werkstoff kann auch als Ummantelung für Lichtleiter und Imager-Kabel verwendet werden. Denn die Oberfläche aus ePTFE reflektiert das Licht vollständig und ohne Verluste. Die Ummantelung führt auch nicht dazu, dass die Lichtausbeute am Austritt des Lichtleiters reduziert wird.
Eine hohe Effektivität des Lichtleiters ist so gewährleistet.
Außerdem schützt die Ummantelung aus ePTFE den Lichtleiter vor äußeren Einflüssen wie Staub und vor mechanischen Beschädigungen durch andere Bestandteile im Inneren des Schlauchs.
Medizin und andere Bereiche
In der Medizintechnik kommt ePTFE aber auch in weiteren Anwendungen zum Einsatz. Dazu zählen künstliche Arterien und Auskleidungen von Trachealkanülen sowie bewegte Kabelummantelungen in Reinräumen oder als Abdeckungen von Knochendefekten bei chirurgischen Eingriffen in der Parodontologie, der Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie und der Implantologie.
Daneben kann der Werkstoff in Gasdiffusionsmembranen in Sauerstoffsensoren verwendet werden, die den Sauerstoffanteil in der Atemluft messen.
Aber die Medizintechnik ist nicht der einzige Bereich, der Anwendungen für PTFE bietet. In der Textilindustrie zum Beispiel eignet sich der Werkstoff für atmungsaktive Bekleidung, die eine bestimmte Menge an Wasser zurückhalten soll.
In der Luft- und Raumfahrt wiederum wird ePTFE als Dichtungsmaterial eingesetzt. Die hohe Beständigkeit gegenüber Chemikalien macht ePTFE nicht zuletzt auch für die Chemie- und Pharmaindustrie interessant.
Einige wichtige Pluspunkte
Durch Recken wird aus PTFE ePTFE. Während sich die Charakteristik des Materials nicht verändert, entsteht durch das Recken eine poröse Struktur, die die Eigenschaften des Werkstoffs verbessert.
Zu den Vorteilen, die PTFE-Material bietet, gehören:
- die hohe Flexibilität
- die Knickbeständigkeit
- eine sehr geringe Gleitreibung
- ein Reflexionsgrad von 100 Prozent
- die Biokompatibilität und die Sterilisierbarkeit
Im Zuge des Fertigungsprozesses können die Porosität, der Härtegrad und die Flexibilität individuell und an die jeweilige Anwendung angepasst eingestellt werden. Das macht ePTFE zu einer interessanten Lösung für Schläuche, Rohre, Folien und Platten in verschiedenen Anwendungsbereichen, die anspruchsvolle Anforderungen stellen.