Egy precíziós alkatrészgyártó PTFE merülőfűtőt szerelt be egy oldószer-alapú tisztítótartályba. Az oldószer egy klórozott szénhidrogén volt, amelyet a megmunkálási olajok és folyasztószer-maradványok eltávolítására használnak. A fűtőelem a hőmérsékletre és a wattsűrűségre lett besorolva. Három hónap múlva{4}}nem a PTFE vegyi támadása miatt hibásodott meg, hanem az oldószer behatolása miatt, amely rontotta a MgO szigetelést és földzárlatot okozott. A polimer sértetlen volt. A fűtés nem volt.
Az oldószer{0}}alapú tisztítófolyadékok más kihívást jelentenek, mint a vizes vegyszerek. A legtöbb oldószer kémiailag nem támadja meg a PTFE-t, de könnyebben átjárja a polimert, mint a víz. Alacsony viszkozitásuk és nagy diffúziós képességük lehetővé teszi, hogy gyorsabban hatoljanak át a burkolaton, és évekkel helyett hónapok alatt érik el az MgO szigetelést. Az eredmény a szigetelési ellenállás gyors csökkenése és esetleges elektromos meghibásodás.
Miért hatolják át az oldószerek gyorsabban a PTFE-t, mint a víz?
A permeáció diffúziós folyamat. A molekulák a láncok közé szorítva mozognak a polimer mátrixon. A kisebb molekulák gyorsabban diffundálnak. Azok a molekulák, amelyek affinitást mutatnak a polimerhez-hasonló oldhatósági paraméterekkel-, szintén gyorsabban diffundálnak.
A víz kis molekula, de poláris, és alacsony affinitása van a nem poláris PTFE mátrixhoz. Lassan átjárja. A legtöbb szerves oldószer nem poláris vagy enyhén poláris, és nagyobb affinitásuk van a PTFE-hez. Könnyebben oldódnak a polimer felületében, és gyorsabban diffundálnak át a mátrixon.
A klórozott oldószerek, például a metilén-klorid, a triklór-etilén és a perklór-etilén különösen agresszív permeánsok. Kis molekulaméretük és mérsékelt affinitásuk a PTFE-hez lehetővé teszi, hogy hetek vagy hónapok alatt áthatoljanak a hüvelyen.
| Oldószer típusa | Molekulaméret | Affinitás a PTFE-hez | Permeation Rate | A szigetelés meghibásodásának ideje |
|---|---|---|---|---|
| Víz | Kicsi | Alacsony | Nagyon alacsony | 2-5 év |
| Alkoholok | Kicsi | Mérsékelt | Alacsony – Közepes | 1-3 év |
| Ketonok | Kicsi | Mérsékelt | Mérsékelt | 8-18 hónap |
| Klórozott oldószerek | Kicsi | Közepes – Magas | Magas | 3-8 hónap |
| Aromás oldószerek | Mérsékelt | Magas | Magas | 2-6 hónap |
| Alifás szénhidrogének | Mérsékelt | Magas | Közepes – Magas | 4-12 hónap |
A PTFE-n keresztüli oldószeráteresztési arányok és ezek hatása a szigetelési ellenállásra
A hőmérséklet hatása az oldószer permeációra
A hőmérséklet ugyanúgy felgyorsítja az oldószer behatolását, mint a víz átjutását. Minden 10 fokos növekedés nagyjából megkétszerezi a diffúziós sebességet. Ha az oldószer 40 fokon tizenkét hónapot vesz igénybe, hogy áthatoljon a hüvelyen, 50 fokon hat hónap, 60 fokos hőmérsékleten pedig három hónap alatt áthatoljon.
Az oldószeres tisztítótartályok gyakran magasabb hőmérsékleten működnek a tisztítás hatékonyságának javítása érdekében. A 60–70 fokos tartály különösen nagy igénybevételt jelent a PTFE merülő fűtőtesteknél, mivel a nagy diffúziós képesség és a megemelt hőmérséklet kombinációja felgyorsítja a permeációt.
| Üzemi hőmérséklet | Relatív permeációs ráta | A szigetelés meghibásodásának ideje | Várható élettartam |
|---|---|---|---|
| 30 fok | 1× | 12-18 hónap | 2-3 év |
| 40 fok | 2× | 6-12 hónap | 1-2 év |
| 50 fok | 4× | 3-6 hónap | 6-12 hónap |
| 60 fok | 8× | 6-12 hét | 3-6 hónap |
| 70 fok | 16× | 3-6 hét | 4-8 hét |
Oldószer áteresztőképesség és élettartam az üzemi hőmérséklet függvényében
Miért károsabb az oldószer-áteresztés, mint a vízáteresztés?
A vízáteresztés csökkenti a szigetelési ellenállást, de kémiailag nem támadja meg az MgO-t. Az oldószer áteresztése más. Sok szerves oldószer reagál a MgO töltőanyaggal vagy feloldja azt, vezető utakat és korrozív anyagokat hozva létre.
A klórozott oldószerek magas hőmérsékleten MgO-val érintkezve lebomlanak, és sósav szabadul fel. A sav megtámadja az MgO-t és az ellenálláselemet, gyors lebomlást okozva. A fűtőelem belülről meghibásodik, bár a PTFE-hüvely sértetlennek tűnik.
Az MgO-t elérő oldószer szintén tűzveszélyt jelent. A szerves oldószerek gyúlékonyak, és a szigetelésébe oldószert felszívott fűtőtest meggyulladhat, ha az elem túlmelegszik. Ez egyrészt biztonsági, másrészt megbízhatósági szempont.
Gyakorlati irányelvek az oldószer-szolgáltatáshoz
A PTFE merülőmelegítők nem alkalmasak minden oldószer{0}}alapú tisztítási alkalmazásra. Alacsony áteresztőképességű oldószereknél,-mint például víz-elegyedő alkoholok és mérsékelt hőmérsékleten enyhe ketonok,-a PTFE gondos ellenőrzés mellett elfogadható lehet. Klórozott oldószerek, aromás oldószerek és magas hőmérsékletű{6}}működés esetén a PTFE nem javasolt.
Ezekben az alkalmazásokban alternatív anyagokat kell fontolóra venni. A kvarc ellenáll a legtöbb oldószernek, és kisebb a permeációja. A 316L rozsdamentes acél számos oldószernek ellenáll, de klóros környezetben korrodálhat. A titán ellenáll a legtöbb oldószernek, de drága.
| Oldószer típusa | PTFE alkalmasság | Ajánlott alternatíva | Megjegyzések |
|---|---|---|---|
| Vizes tisztítószerek | Kiváló | - | A PTFE ideális |
| alkoholok,<50°C | Jó | - | Figyelje a szigetelési ellenállást |
| Ketonok,<50°C | Mérsékelt | Kvarc | Rövidebb élettartam |
| Klórozott oldószerek | Nem ajánlott | Kvarc, rozsdamentes acél | Tűzveszély, áthatolás |
| Aromás oldószerek | Nem ajánlott | Kvarc, rozsdamentes acél | Magas áteresztőképesség |
| Alifás szénhidrogének | Marginális | Kvarc, rozsdamentes acél | Mérsékelt permeáció |
A PTFE alkalmassága és alternatívái az oldószer{0}}alapú tisztítófolyadékokhoz
Felügyelet és karbantartás a Solvent szolgáltatásban
Ha PTFE-t használnak oldószeres üzemben, a szigetelési ellenállás ellenőrzése elengedhetetlen. A havi megohmméteres teszt feltárja a permeációs trendet. Az alapvonalhoz képest több mint 20%-os csökkenés azt jelzi, hogy az oldószer eléri a MgO-t.
A terminálházat le kell zárni és légteleníteni kell, hogy megakadályozzuk az oldószergőz felhalmozódását. Az oldószergőzök nehezebbek a levegőnél, és felhalmozódhatnak az alacsonyan fekvő{1}}házakban. A megfelelő légtelenítés vagy öblítés csökkenti a gőz bejutásának és a tűz kockázatát.
A burkolat rendszeres tisztítása eltávolítja az oldószer maradványokat és lerakódásokat, amelyek felgyorsíthatják az áthatolást. Egy puha kendő és egy kompatibilis oldószer elegendő. A koptató tisztítás károsítja a PTFE felületét, és gócképződési helyeket hoz létre a további áthatoláshoz.
Amikor a PTFE nem a megfelelő választás
A PTFE nem a megfelelő választás oldószer{0}}alapú tisztítófolyadékokhoz magas hőmérsékleten, klórozott vagy aromás oldószerekhez, vagy olyan alkalmazásokhoz, ahol tűzveszélyes. Ezekben az esetekben a kvarc vagy a rozsdamentes acél alkalmasabb lehet, az oldószertől és az üzemi hőmérséklettől függően.
Az egyedi PTFE merülőfűtő-konfiguráció vastagabb burkolatokkal és lezárt kapocsházakkal meghosszabbítja az élettartamot enyhe oldószeres használat mellett, de nem tudja leküzdeni a PTFE agresszív oldószerekben való áteresztésének alapvető korlátait. A specifikációs eljárás megköveteli az oldószer összetételét, az üzemi hőmérsékletet és a korábbi fűtőberendezések áteresztési történetét.
