Antiaanbaklaag

Het onderzoek van de Amerikaanse ingenieur Roy J. Plunkett verloopt moeizaam. Als 27-jarige, nog maar pas afgestudeerde chemicus zoekt hij bij het chemieconcern DuPont naar koelvloeistoffen die het giftige ammoniak kunnen vervangen. Als grondstof gebruikt hij het gas tetrafluoretheen, dat hij onder hoge druk in een cilinder bewaart.

Op de morgen van 6 april wil Plunkett een deel van het gas gebruiken en bemerkt dat de druk in de cilinder is weggevallen. Als hij het vat weegt, blijkt dat al het materiaal er nog in moet zitten. Gefrustreerd verwijdert hij de klep, keert het vat om en tot zijn verbazing schudt hij er wit poeder uit. In zijn labjournaal –een soort dagboek waarin chemici al hun verrichtingen opschrijven– vermeldt hij: „Een vast, wit materiaal is ontstaan. Het lijkt een gepolymeriseerd product.”

Plunkett staakt zijn onderzoek naar koelvloeistof en wil als een echte, nieuwsgierige onderzoeker weten wat de eigenschappen zijn van de nieuwe stof, die hij teflon noemt. Die zijn opmerkelijk. Hij ziet het belang ervan in en vraagt in 1939, nadat het hem opnieuw gelukt is teflon te produceren, patent aan.

Ketting
De gunstige eigenschappen van teflon hebben alles te maken met de chemische structuur. De officiële naam luidt polytetrafluoretheen (PTFE). De gasmoleculen waaruit teflon ontstaat, bestaan uit twee koolstofatomen die met een dubbele binding aan elkaar zijn verankerd en elk twee fluoratomen in hun greep houden. Onder hoge druk rijgen de deeltjes zich aaneen tot een reusachtige ketting met duizenden kralen die bestaan uit koolstofatomen. Aan iedere kant van een koolstofkraal zit een fluoratoom.

Teflon is bestand tegen nagenoeg alle chemische stoffen, waaronder kokende zuren en basen. Zelfs koningswater, een mengsel van salpeterzuur en zoutzuur, is niet in staat teflon op te lossen, terwijl de edele metalen goud en zilver tegenover dit agressieve zuur wel het onderspit delven. De enige manier om de stof aan te tasten, is deze te behandelen met gesmolten natrium, gesmolten calcium of zeer hete fluor. Omdat het niet de gewoonte is dergelijke ingrediënten te gebruiken voor de bereiding van pannenkoeken of roereieren, kan met recht worden gezegd dat pannen met een antiaanbaklaag onaantastbaar zijn.

De kracht van teflon zit 'm niet alleen in het feit dat de moleculen zelf slechts met grote moeite uit elkaar vallen, maar ook doordat ze elkaar onderling stevig in hun greep houden. Mechanische aantasting is overigens wel mogelijk. Een ijzeren spatel levert bij verkeerd gebruik een flinke kras op en na enkele jaren intensief gebruik kunnen stukjes van de laag loslaten.

Kunstheup
Plunkett ziet wel markt voor teflon, maar het valt de eerste jaren niet mee grote hoeveelheden te maken. In 1946 verschijnen de eerste producten, die een kapitaal kosten. Ruim tien jaar later komt de doorbraak als de Franse ingenieur Marc Grégoire een manier vindt om een flinterdun laagje teflon te bevestigen aan de draad van zijn vishengel. Omdat het materiaal zo glad is, raakt de draad niet meer in de knoop. Zijn vrouw vraagt zich af of het mogelijk is de binnenkant van haar pannen met teflon te bekleden. Dat blijkt een gouden vondst. Al gauw gaan in Parijs jaarlijks meer dan een miljoen pannen met een antiaanbaklaag over de toonbank.

Daarmee houdt de toepassing van teflon niet op. In de ruimtevaart wordt het materiaal ruim toegepast omdat het bestand is tegen zowel hitte als koude. Satellieten die in een baan om de aarde draaien, hebben op hun tocht te maken met honderden graden temperatuurverschil. Het feit dat teflon niet reageert met andere stoffen, zelf ook niet uit elkaar valt en ook nog eens heel glad is, maakt het geschikt als materiaal voor een kunstheup of -hartklep. Vloerbedekking en kleding met een vuilafstotend laagje vullen eveneens een gat in de markt.

Geheim
Als niets aan teflon blijft plakken, hoe is het dan mogelijk dat de laag aan de pan vastzit, zo vraagt de doordenker zich af. DuPont weet het antwoord op die vraag, maar houdt het strikt geheim. Duidelijk is dat het bedrijf het harsachtige PTFE-poeder mengt met water, zodat een soort vernis ontstaat. Het oppervlak van de pan is ruw gemaakt en de vernislaag kruipt daartussen. Het water verdampt en de korreltjes PTFE plakken door verhitting aan elkaar. De enige manier om het laagje te verwijderen is deze met een metalen voorwerp weg te krassen. Niet alleen het teflon verdwijnt dan, maar ook een klein deel van de metalen ondergrond.