Ассоциация пользователей КПК и мобильных устройств.
Московский Палмклуб





21.09.2002
Фторопластовый наконечник - своими руками

Вместо предисловия:

ФТОР: УДИВИТЕЛЬНОЕ МНОГООБРАЗИЕ ПРОЯВЛЕНИЙ

Одним из химических элементов, с которым почти любой из нас сталкивается каждое утро с еще полузакрытыми глазами, является фтор. Многие современные зубные пасты содержат данный элемент периодической системы для предупреждения кариеса. А чтоб еще больше защитить свою улыбку попросите дантиста покрыть ваши зубы фторопластовым лаком. При достаточном финансировании, не думаю, что вам откажут.
После бритья бритвой Gillette с фторопластовой ленточкой рядом с лезвием (для улучшения скольжения по вашей коже), обработаем себя дезодорантом из баллончика, в котором в качестве пропеллента (заполнителя) пока еще используется фреон.
Затем умываемся, отвернув кран с фторопластовыми сальниками и уплотнениями из ФУМ. А если вы живете в «цивилизованной» стране, то и вода из крана окажется фторированой, ну а если, не дай бог в «слаборазвитой», то наверняка ваш арендодатель установил тефлоновые фильтры, дабы обезопасить жильцов от дизентерии.
По ковровой дорожке из тефлона проследуем на кухню, где, достав из холодильника (с фреоном в качестве хладагента) некий продукт, порежем его мелко ножиком с фторопластовым покрытием и приготовим себе завтрак на сковородке покрытой тефлоном (без масла, жира и холестерина).
Под музыку из радиоприемника, в котором добрая половина конденсаторов и изоляции проводов сделаны из фторопласта, завтракаем и размышляем: почему так много вокруг нас этого элемента? За какие такие заслуги, фтор проник во многие предметы нас окружающие? Попробуем разобраться.


Фтор (лат. Fluorum)- химический элемент VII группы периодической системы Менделеева; атомный номер 9, атомная масса 18,998; относится к семейству галогенов. О существовании элемента, который впоследствии был назван фтором (от греческого «фторос» - разрушение, гибель), догадывались многие химики конца XVIII- начала XIX в., но получить его в чистом виде из-за его необычной активности долго не удавалось. В истории фтора немало трагических страниц: многие ученые, которые изучали соединения фтора, теряли здоровье и даже гибли, потому что фтор в свободном состоянии чрезвычайно ядовит.
Одно из самых интересных соединений фтора - плавиковая кислота HF была получена в 1771 г. шведским химиком К.Шееле. Постепенно крепло убеждение, что в веществе, открытом Шееле, содержится новый элемент, похожий на хлор. Но прошло более ста лет, прежде чем химики выделили, наконец, этот элемент.
Произошло это в 1886 г. Первооткрывателем свободного фтора стал французский химик А.Муассан. Чтобы получить фтор, Муассан подверг электролизу охлажденный до -23 С безводный фтороводород и собрал на аноде несколько пузырьков желтого газа.
Спустя 20 лет за это открытие Муассан был удостоен Нобелевской премии по химии. Электролиз и поныне остается единственным способом получения фтора.
Свободный фтор в природе фактически не встречается. Содержится во флюорите, или плавиковом шпате CaF; фтор входит также в состав фосфоритов, фторапатита 3 Ca (PO) *CaF ,криолита NaAlF .
Фтор - элемент, расположенный в таблице Менделеева «на полюсе» неметаллических свойств. Это самый активный, самый реакционно-способный окислитель. Даже кислород окисляется фтором. Химическая активность фтора такова, что инертные газы (криптон, ксенон, радон), долгое время считавшиеся не способными к каким- либо химическим реакциям, вступают в соединения с ним.
Чрезвычайная реакционная способность фтора объясняется особенностями строения его атома. Как и у других галогенов, на внешней оболочке атома фтора 7 электронов: для создания устойчивой электронной конфигурации - октета - не хватает лишь одного. И этот электрон атом фтора «отбирает» у любых веществ, даже у кислорода, других галогенов. У них, как и у фтора, по 7 электронов на последней оболочке, но расположена она дальше от ядра, и от того ядро слабее притягивает валентные электроны. Поэтому и йод, и бром, и даже хлор иногда могут проявлять положительную степень окисления, а фтор - очень редко.
Фтор реагирует почти со всеми простыми веществами, кроме гелия, аргона, неона, азота и углерода (в виде алмаза). В результате многих реакций с участием фтора выделяется большое количество тепла, а некоторые из этих реакций имеют характер взрыва.
Многие фторсодержащие вещества очень важны для современной науки и техники. Например, фтороводород (плавиковая кислота - его водный раствор) широко применяется в авиационной, ракетной, химической, целлюлозно-бумажной промышленности, при производстве стекла и некоторых металлов. Для атомной энергетики важны соединения фтора с другими галогенами: ClF, BrF .С помощью этих соединений получают гексафторид урана UF - единственное летучее соединение урана (температура возгонки всего 56,5 С). Изотопы урана разделяют, превратив урановые концентраты в летучий гексафторид.
Из органических фторсодержащих соединений наибольшее значение приобрели фреоны, получающиеся из углеводородов при замене в их молекулах водородных атомов на фтор и хлор.
Фреоны (хладоны) работают в холодильниках, в установках для кондиционирования воздуха. В домашних холодильниках охлаждение обычно достигается испарением в замкнутом пространстве холодильного агрегата одного из таких соединений - фреона-12 CFCl. Применяют их и в качестве пропеллента (заполнителя) в аэрозольных баллончиках, и качестве наполнителя огнетушителей для автоматических систем пожаротушения.
Но нет добра без худа! По некоторым источникам, фреоны способствуют образованию озоновых дыр в атмосфере планеты, собственно не фтор виноват, а хлор, входящий в состав фреонов, но от этого не легче. По этому многие передовые производители аэрозольной бытовой химии гордо помещают на баллончике эмблему: «Без фреонов»! Хотя вопрос окончательно еще не прояснен. (см. например http://iklarin.narod.ru/new_page_40.htm )

Еще одно фторсодержащее органическое соединение - тетрафторэтилен C F . При полимеризации этого вещества образуется отличающийся чрезвычайной химической стойкостью фторопласт-4, или тефлон, впервые полученный в 1938 г. Царская водка - смесь концентрированных соляной и азотной кислот в пропорции 3:1 - растворяет почти все металлы, в том числе золото и платину. А на фторпласт-4 она практически не действует. За необычайную химическую стойкость это белое легкое вещество иногда называют пластмассовой платиной.
Политетрафторэтилен (фторопласт, тефлон, флюон) является одним из удивительных случайных открытий в науке. В конце 1930-х годов, когда тефлон был открыт в лабораториях фирмы Дюпонт, эта фирма отнюдь не была заинтересована в создании не пригорающих покрытий для сковородок или искусственных клапанов сердца. Чем они на самом деле интересовались, так это системами охлаждения. В те времена в холодильниках использовались в качестве хладагента такие вещества, как аммиак и диоксид серы. Эти вещества очень неприятны и могут создать большие проблемы, если вытекут из вашего холодильника в вашу кухню. Поэтому-то тогда и стояла задача получить не такой ядовитый хладагент. Одним из исследуемых химических веществ и был тетрафторэтилен.
Одного из химиков компании Дюпонт, которые работали над этим проектом, звали Рой Планкетт (Roy Plunkett). Однажды Рой Планкетт открыл совершенно новый баллон с газообразным тетрафторэтиленом, и оттуда ничего не вытекло! Он взвесил этот баллон, и, конечно же, он был полным. Тогда Рой Планкетт распилил баллон и там, где должен был быть газ, он обнаружил белый порошок. Этот порошок был, конечно же, политетрафторэтиленом, который образовался при полимеризации газообразного тетрафторэтилена.
Политетрафторэтилен или ПТФЭ состоит из углеродной основной цепи, а к каждому атому углерода присоединено по два атома фтора.
Обычно его изображают как ( -CF2CF2-)n , но, возможно, вам легче его представить таким, каким он изображен на рисунке внизу, где на самом деле цепочка состоит из многих тысяч атомов углерода и фтора.

Фтор - это очень странный химический элемент. Когда он входит в состав молекулы, то он не любит находиться рядом с другими молекулами, даже когда в тех молекулах есть атомы фтора. Но молекулы других типов нравятся ему еще меньше. Поэтому молекула политетрафторэтилена, которая просто битком набита атомами фтора, любит оставаться настолько далеко от других молекул, насколько это вообще возможно. По этой причине молекулы на поверхности куска тефлона будут отталкивать молекулы почти всего, чего угодно, что только попытается к этой поверхности приблизиться. Вот почему к тефлону ничего не прилипает, и он кажется таким скользким.
ФТОРОПЛАСТ - 4 (Ф-4) ГОСТ 10007 ( -CF2CF2-)n
Аналоги TEFLON 7, FLUON G 100, ALGOFLON F, HOSTAFLON TF 1702, POLYFLON M 12, 14.
Фторопласт - 4 (суспензионный политетравторэтилен, Ф-4, ПТФЭ) является идеальным материалом для работы с высоко агрессивными или особо чистыми концентрированными кислотами, щелочами, сильными окислителями, восстановителями и растворителями, когда нужны материалы с большой химической стойкостью, высокой термостойкостью, обладающие биологической инертностью и низкими адгезионными свойствами. Изделия из Ф-4 могут быть использованы для защиты различных аппаратов от коррозии, для придания антиадгезионных или антифрикционных свойств поверхностям деталей различных машин в химической промышленности, радиотехнике, ракетостроении, авиации, полупроводниковой промышленности, медицине для изготовления трансплантатов, фармакологии, биологии, а также в ряде других областей техники и народного хозяйства. Ф - 4 невзрывоопасен и негорюч, работоспособен в широком интервале температур (от -269 до +260 С), обладает высокими гидрофобными и диэлектрическими свойствами.
Твердость по Бринеллю 29.4 - 39.2
Плотность материала От 2190 до 2210 г/м3
Коэффициент трения по стали 0,08 - 0,2


Для справки:
Бронза по стали 0,18
Сталь по дубу с тальком 0,11
Кирпич по кирпичу 0,5-0,7

Введение различных наполнителей в состав ПТФЭ значительно повышает износостойкость, твердость, теплопроводность, механическую прочность, снижает разрушающие напряжение при растяжении, относительное удлинение при разрыве, увеличивает модуль упругости (особенно добавка дисульфида молибдена), прочность на сжатие.
Наибольшей износостойкостью отличаются композиции фторопласта с молотым коксом, искусственным графитом, дисульфидом молибдена, бронзой, стеклом.
Введение графита используют в тех случаях, когда надо повысить механическую прочность и сохранить стойкость.
Введение бронзы повышает теплопроводность, твердость, стабильность размеров, в 450 раз увеличивает износостойкость композиции.
Введение дисульфида молибдена (МоS2) увеличивает твердость и прочность, снижает коэффициент трения. Композиции со стекловолокном и 5% МoS2 используют для получения деталей, работающих в условиях глубокого вакуума, сухого и влажного воздуха и газов.
Введение стекловолокна повышает износостойкость, уменьшает хладотекучесть.
Внедрение углерода и углеродного волокна повышают износостойкость, твердость и удельную теплопроводность, сопротивление ползучести. Добавление волокна снижает деформацию при нагрузке, повышает модуль упругости при сжатии и модуль пластичности

Композиционные материалы на основе ПТФЭ применяют для изготовления:
подшипников и уплотнительных колец прядильных и красильных машин, оборудования для пищевой промышленности, физико-химических приборов, автомобилей;
прокладок гидравлических систем (станков, автомобилей), механических устройств;
уплотнений компрессоров; направляющих сборочных конвейеров и загрузочных автоматов, оборудования для переработки продуктов;
направляющих тросов автомобилей, промышленных и строительных машин;
скользящих опор многоэтажных конструкций мостов, железных дорог, машин;
дисков сцепления для точных механизмов;
деталей системы управления самолетом, системы нейтрального газа, системы реверсивного устройства двигателя;
и т. п.
Другие (не фторсодержащие) полимерные антифрикционные материалы:
Капролон (поламид-6) блочный.Применяется для изготовления деталей конструкционного и антифрикционного назначения: втулок, вкладышей, подшипников, клапанов, колец, фланцев и т.д. Устойчив к воздействию углеводов, масел, спиртов, кетонов, эфиров, щелочей и слабых кислот. Растворяется в крезолах, фенолах, концентрированных неорганических кислотах, муравьиной и уксусной кислотах, во фторированных и хлорированных спиртах и кетонах. Детали из полиамида-6 отлично поглощают ударные нагрузки, долговечны, имеют низкий коэффициент трения и могут работать без смазки в узлах трения. Так же является прекрасным диэлектриком. Хорошо обрабатывается фрезерованием, точением, сверлением и шлифованием. Работоспособна при t° до +220°С.
Почему при изготовлении наконечника для Palm был использован Ф-4, а не композиционные материалы на основе фторопластов?
Современные сенсорные экраны изготавливают не только из стекла, многие производители используют полимерный экран, по этому, наряду с антифрикционными свойствами, немаловажное значение приобретает твердость материала наконечника.
Как правило, введение присадок увеличивает твердость композиционного материала, по отношению к Ф-4 (от 40 до 60 по Бринеллю), а это может орицательно сказаться на долговечности экрана.
Согласитесь, пусть немного прогибается наконечник, зато экран остается без царапин.
Свойство хладотекучести, с которым борются введением присадок, здесь работает на пользу: оптимально затачивается наконечник при работе.
Да и просто белый цвет ласкает взгляд :)

В докладе использованы материалы сайтов:
http://polly.phys.msu.su/macrogalleria/russian/ptfe.htm
http://www.kedron.ru/tech.html
http://city.kchepetsk.ru/kckk/kchx.htm
http://www.km.ru/ (реферат «Использование полимеров в медицине»)


Немного истории:

КАК ПОЯВИЛСЯ РОССИЙСКИЙ НАКОНЕЧНИК

Началось все в один прекрасный день, когда я оставил дома на столе штатный стилус от своего IIIc. На работе, печально потыкав ногтем по экрану, я понял, что это не выход. Надо было быстренько найти подходящюю замену “рабочему органу”.

   Взгляд мой упал на использованный стержень от гелевой ручки, диаметр оказался подходящим и в гнездо входил легко. Немного наискосок срезал заднюю часть, загнул в пламени зажигалки. С креплением в гнезде все вроде в порядке и вынимается легко и вставляется неплохо.

   Дело оставалось за наконечником, т.е.чем экран царапать будем…

   Покопавшись в столе, нашел маленький кусочек фторопласта. Ножичком его округлил, плотненько вогнал в уже готовый стержень, заострил строго на глаз. И провел первый штрих по экрану…. Ощущения меня поразили, совсем, понимаешь, другие ощущения. Легкость скольжения по экрану и по пленке, наклеенной в области графити радовала и предполагала к увеличению ресурса срока службы экрана, материал-то ведь антифрикционный.

   С удовольствием отработав весь день этим суррогатом, вечером дома уже изготовил аккуратный наконечничек из Ф-4, ввернул его в штаное стило и принялся за эксперименты…



   На задней стороне Palm был закреплен скотчем микрофон, сигнал которого измерялся милливольтметром В3-38Б. Корпус Palm был установлен на столе через резиновые прокладки.

   Результаты подтвердили субъективные ощущения: Уровень шума от работы по экрану наконечником из импортной пластмассы оказался выше на 4 дБ, чем у нашего родного фторопласта, а по пленке, наклеенной в области графити, выше аж на 6 дБ!

   Так что сами понимаете: шуму меньше - экран чище :)

   Материал антифрикционный, “самосмазывающийся”, пылинки налипают на него гораздо меньше (хоть в кармане носи), а свойство хладотекучести еще и оптимально “затачивает” т.е. прикатывает самый кончик наконечника при работе. В общем, чем дальше в лес, тем мне наконечник становился все милее…:)

   Быстренько сваяв 10 шт наконечников для чистоты эксперимента, попросил Артура Атрохина испытать их на ближайшей Питерской пилотовке (Московских тогда еще не было).

   Цитирую Archi: “вот на пилотовке попользовали твои стилы - класс. Из 10 человек только двоим не понравилась мягкость скольжения и вообще, типа цвет…”

   Но процесс уже был необратим: 13.09.2000г была подана заявка на полезную модель в Российское агентство по патентам и товарным знакам, а 20.11.2000 было получено Свидетельство № 15936 (очень большая картинка прим. редактора) на “наконечник пера для ввода информации в компьютер с сенсорным экраном …отличающийся тем, что наконечник выполнен из фторопласта Ф-4 ГОСТ 10007….Tехнический pезультат заключается в повышении долговечности сенсоpного экpана компьютеpа...".

   С тех пор много воды и наконечников утекло, и модели разные появились, и кому-то “совок” по прежнему, не нравится, кто-то за ними из Израиля просьбы присылает, тут у каждого идивидума своя позиция, четко выработанная.

   А у меня на Palm-е 3 царапинки: 2 с тех пор, пока не додумкался, а одна от пивной пробки, это когда уже додумался… Пальму скоро годик исполняется…

А стило свое первое, любимое на пружинке к Палму прикрутил, ни в жисть им друг друга теперь не потерять!



Немного рукоделия:

Фторопластовый наконечник - своими руками
(Как изготовить в домашних условиях.)

Правило первое и главное: ни в коем случае не использовать при изготовлении абразивы ("шкурка", паста ГОИ и т.п.). Частички абразива, внедряясь во фторопласт, испортят экран!

Далее все просто: если стило разборное, изготавливаем аналог наконечника из фторопласта Ф-4 (резьба на хвостовике М4, длина 6 мм.). Владельцам SonyClie придется дорабатывать стило по нижеприведенному рецепту, т.к. данная резьба к Sony не подходит.

Если не разборное, то обрезаем штатное стило на 5-6 мм. (Sony на 9 мм.), сверлим отверстие диам. 2,7мм. на глубину 8 мм. (Sony диам. 2 мм.), режем резьбу 1М3, мелкая резьба лучше, но можно и обычную, в крайнем случае (под нее сверлить диам. 2,4) (Sony резьба М2,5 мм.).
Делаем заготовку из фторопласта с хвостовиком 1М3, длиной 6 мм. (Sony М2,5), вворачиваем в стило (лучше на клей поставить SuperGlue, он хоть фторопласт и не клеит, но заполняет пустоты) и производим окончательную доводку напильником, надфилем, (шабером) на 1600-2800 об/мин.

Полировку делаем прикатыванием гладкой поверхностью на вращающейся детали. Я использую для этого хвостовую часть пинцета.

Все это делается на токарном станке или в домашних условиях в дрели: супруга держит дрель прижатой к табуретке, вы работаете напильником.
Это здорово сближает :)


Немного размышлений:

Почему не серийно?

Вот по моему мнению несколько причин, по которым производители не выпускают стилусы из фторопласта и его аналогов:
1. Цена: Изготовление композитного стилуса (корпус стилуса из термопласта +
фторопластовый наконечник) обходится дороже в производстве. Проще на одной
литьевой машине отлить весь стилус целиком. Это относится и к сборным
металлическим стилусам у которых наконечник и хвостовик выполнены из
термопласта.
2. Сложность крепления фторопластового наконечника:
Фторопласт обладает неприятным свойством - хладотекучесть. Для надежного
крепления в корпусе стилуса необходимо резьбовое соединение или применение
"накатки по образующей", что еще более удорожает конструкцию в связи с
введением дополнительной операции в технологический процесс.
Попытки крепления на посадке (запрессовке) фторопластоподобного
материала, например в некоторых моделях WinCE, не увенчались успехом,
наконечник со временем расшатывает узел крепления и вываливается из гнезда.
3. Клеи: В связи с высокими антиадгезионными свойствами фторопласта
применение клеев очень ограничено. В принципе возможна постановка
наконечника на клей. В России известен компаунд МБК-1 применяемый для
склеивания фторопластов, но он достаточно дорог и мало распространен.
Зарубежные фирмы ограничены в применении клеящих составов в виду их высокой
токсичности и дороговизны.
4. Благодаря пресловутой хладотекучести Ф-4 (изменение линейных размеров
при
приложении постоянной нагрузки), со временем работы наконечник, как бы
прикатывается> т.е. изменяет свою геометрию (угол заточки). Для фирмы
изготовителя, с их массовым производством не представляется возможным
отвечать по гарантии на иски ушлого зарубежного пользователя. Наш же
россиянин, просто поправит угол заточки надфилем, согласно вышеприведенных рекомендаций.
5. Фирмы, узко специализирующиеся на изготовлении стилусов, освоили
изготовление наконечников из тефлона и предлагают их к продаже см.
http://styluscentral.com/ (но там совершенно другие цены относительно
производителей PDA)
6. Чем скорее поцарапается экран, тем скорее пользователь приобретет новое
устройство. И кажется это главный аргумент против использования Ф-4 и его
аналогов.


Немного примеров:

Это лишь небольшая коллекция стилусов выполненных Моисеевым


Немного патетики:

Вместо послесловия...

Существует несколько способов защиты экрана КПК от случайных царапин и фторопластовый наконечник Моисеева всего лишь один из них. Конечно, сколько людей, столько и мнений и об эффективности того или иного наконечника или наклейки на экран можно спорить часами, однако именно "стилусы от Моисеева" остаются самым популярным гаджетом среди посетителей Московского Палмклуба и давно уже снискали популярность, не побоюсь утверждать, во всем мире.
Стало уже хорошей традицией, когда во время ежемесячных встреч Московского Палклуба, Александр приносит с собой коробочку со стилусами собственного изготовления. Редко бывает, чтобы он уносил больше половины обратно. Ручки со стежнями кончающимися фторопластом уже больше года продаются во многих Московских магазинах торгующих КПК. Посылки со стилусами посылаются почтой в другие города и страны...
Самое интересное, что Моисеев не заработал практически ни чего из своего изобретения. Покупатели оплачивают только себестоимость - работу токаря и доставку. Объясняется это просто - таков уж характер Александра, одного из самых активных членов некомерческой "Ассоциации Пользователей КПК и мобильных устройств.Московский Палмклуб".

Петр Волков (Spider)

P.S. Продолжение следует.

-- на главную --

Внимание!

Все вышеприведенные материалы предназначены только для бесплатного распространения. Любое комерческое распространие без согласования с авторами и/или некомерческое опубликование без ссылки на данную страницу считаются незаконными.

 
<>
   
Email: spider@palmclub.ru
Palmovodstvo Magazine
naPalm2000 Group
Copyright© 2001-2002 All Rights Reserved


SpyLOG TopList