Pourquoi le Téflon ne colle-t-il pas et comment le fait-on adhérer aux poêles ?

Pourquoi le Téflon ne colle-t-il pas et comment le fait-on adhérer aux poêles ?

La question

Vous connaissez certainement le paradoxe de l'œuf et de la poule. En voici un autre offert à l'esprit curieux: le Téflon -utilisé comme revêtement des ustensiles de cuisine- ne colle à rien sinon à lui même. Voici le problème: d'une part, pourquoi ne colle-t-il effectivement à rien? Et d'autre part dans ce cas, comment accrocher un revêtement de Téflon dans une poêle?
Téflon

La réponse

Commençons tout d'abord par un petit rappel d'Histoire et de Physique. Le Téflon, de son vrai nom polytétrafluoroéthylène (la formule est au-dessus) est un fluoropolymère (très grosse molécule composée d'un motif de plusieurs molécules fluorées identiques liées entre elles) inventé en 1938 par le chimiste Roy J. Plunkett. Téflon, son petit nom sympa est en réalité une marque déposé par la compagnie du Pont de Nemours. Le polytétrafluoroéthylène -que nous abrègerons en PTFE- ne colle à rien. L'explication du pourquoi risque de donner mal à la tête et nous proposons au lecteur fainéant de sauter un paragraphe et de passer directement à la fabrication des poêles au Téflon !
 
réaction de formation du Téflon
Le Téflon se compose d'un motif de plusieurs molécules fluorées (F) identiques et reliées entre elles comme une frise.
 
Si le PTFE ne colle à rien, c'est qu'il ne réagit ni physiquement ni chimiquement avec les molécules des matériaux qui lui sont en contact. Physiquement, cela s'explique par la "gangue de protection" formée par les atomes de fluor autour de la molécule. Lorsqu'il fait parti d'une molécule, l'atome de fluor a cette particularité de repousser les autres molécules surtout si elles ne sont pas du même type. Le PTFE va donc se comporter telle une molécule associable et repousser toutes les molécules autres que du PTFE. Rien ne pourra donc l'approcher, surtout pas les molécules des aliments dans la poêle.
 
Chimiquement, le PTFE ne réagit pas non plus car il est inerte. Deux raisons à cela. Premièrement, si aucune molécule ne peut approcher la molécule de PTFE, cela réduit considérablement les chances de réagir avec ! En second lieu, rappelons que pour qu'une molécule A réagisse avec une molécule B, il faut que chez A comme chez B au moins l'un des atomes casse une de ses liaisons avec sa molécule d'origine pour se combiner avec la liaison cassée de la molécule voisine. Pour donner une image, considérons une ronde. Pour qu'un individu entre dans la ronde, il faut qu'il détruise une des liaisons entre deux personnes de la ronde, puis qu'il se lie à ses deux personnes en reformant à son tour des liaisons (il leur sépare les mains et leur donne ensuite les siennes). Or les liaisons Carbone-Fluor du PTFE sont vraiment vraiment très solides. Même lorsque la poêle est chaude, les liaisons de Van Der Waals entre ces atomes (la force qui lie les atomes entre eux = la force avec laquelle les personnes se donnent la main dans la ronde) sont extrêmement fortes: si forte que rien ne peut les casser pour se lier avec. 
Error
Le PTFE est inerte, non conducteur, imperméable à l'eau et à la graisse, si solide qu'aucun choc thermique ou physique ne peut en venir à bout. Son coefficient de friction est si faible que la plupart des matériaux connus ne peuvent s'y fixer.
 
Mais alors, si rien ne colle au Téflon, comment applique-t-on la couche de protection en Téflon dans la poêle?
La technique exacte est un secret bien gardé mais l'idée est la suivante : la couche protectrice en Téflon est elle-même appliquée sur une autre couche de Téflon. Et l'on revient au problème précédent ! Conséquemment à ce que nous avons vu, l'adhérence n'est donc rendue possible ni par effet physique ni par effet chimique. Reste l'effet mécanique. La première couche de Téflon sera appliquée par encastrement mécanique dans la poêle (elle est bloquée dedans). Du sable à très forte température est pulvérisé sur une poêle classique. Le métal devient ainsi rugueux et microgranuleux. Du Téflon est alors pulvérisé sous forme d'un apprêt spécial (et là est tout le mystère du procédé), de sorte à s'introduire dans les interstices de sable. Le tout est cuit. En refroidissant, les interstices se resserrent, emprisonnant la mince couche de Téflon: les molécules de Téflon sont comme prises en étau entre les grains de sable. C'est ensuite que l'on applique une seconde puis une troisième couche qui se lient les unes aux autres.
 
Logo attention
Il est souvent dit que le Téflon est cancérigène, dangereux et interdit. Ce n'est pas tout à fait exact. Le PFOA et ses dérivés sont dangereux. Le problème est que ces produits entrent dans le procédé de fabrication du Téflon et que par conséquence il en reste dans les poêles au Téflon, les rendant nocives. Ce téflon infecté est nocif en cas d'ingestion et produit des émanations toxiques lorsque la température dépasse 230C° (dès 2 à 5 min de cuisson normale selon l'association indépendante Environmental Working Group). Notez que le beurre de cuisson est nocif également si surchauffé à plus de 260C° !
Pour répondre à ces problèmes environnementaux, la société DuPont -fabricant le Téflon- a réduit de 95% l'usage de PFOA en 2010 et s'engage à le supprimer complètement d'ici 2015, le temps de trouver un autre procédé de fabrication. Il existe d'or et déjà des poêles sans PFOA ou mieux, avec un revêtement de céramique.
 
En résumé...
 
Le Téflon est inerte: il ne réagit chimiquement avec rien. Il est non conducteur et extrêmement solide. De plus, il ne colle à rien. Le processus de fabrication des poêles au Téflon est gardé secret, mais voici ce que l'on peut en dire :
Du sable très très chaud est pulvérisé sur une poêle classique, rendant sa surface très granuleuse. Ue première couche de Téflon est ensuite appliquée et la poêle est cuite. En refroidissant, les interstices entre les grains de sables se resserrent, emprisonnant mécaniquement le Téflon. D'autres couches de Téflon sont alors appliquées pour en augmenter l'épaisseur.

Pour aller plus loin...

 
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Commentaires

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"un secret bien gardé par brevet"
Pas possible : le principe d'un brevet est précisément de publier une idée pour obtenir une protection de l'état.
Soit c'est un secret bien gardé, soit c'est publié dans un brevet, mais pas les deux.

Portrait de Miroslav
Très judicieuse remarque !
Merci beaucoup, l'erreur a été corrigée ^^

To the engineer, the world is a toy box full of suboptimized and feature-poor toys. (Adams Scott)
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