Виробник прецизійних деталей встановив занурювальний нагрівач з PTFE в резервуар для очищення-на основі розчинника. Розчинником був хлорований вуглеводень, який використовувався для видалення машинних масел і залишків флюсу. Нагрівач був розрахований на температуру та щільність ват. Він вийшов з ладу через три місяці-не через хімічну дію на PTFE, а через проникнення розчинника, що погіршило ізоляцію MgO та спричинило замикання на землю. Полімер був цілий. Обігрівача не було.
Рідини для чищення-на основі розчинників представляють іншу проблему, ніж хімікати на водній основі. Більшість розчинників не впливають на PTFE хімічно, але вони проникають у полімер легше, ніж вода. Їх низька в'язкість і висока дифузія дозволяють їм швидше проникати в оболонку, досягаючи ізоляції MgO за місяці, а не за роки. Результатом є швидке зниження опору ізоляції та можлива електрична несправність.
Чому розчинники проникають у PTFE швидше, ніж вода
Проникнення - це процес дифузії. Молекули рухаються через полімерну матрицю, стискаючись між ланцюгами. Менші молекули дифундують швидше. Молекули, які мають спорідненість до полімеру-подібні параметри розчинності-також дифундують швидше.
Вода є невеликою молекулою, але вона полярна і має низьку спорідненість з неполярною матрицею PTFE. Проникає повільно. Більшість органічних розчинників неполярні або помірно полярні, і вони мають вищу спорідненість до PTFE. Вони легше розчиняються в поверхні полімеру і швидше дифундують через матрицю.
Хлоровані розчинники, такі як метиленхлорид, трихлоретилен і перхлоретилен, є особливо агресивними пермеантами. Їх малий молекулярний розмір і помірна спорідненість з PTFE дозволяють їм проникати в оболонку за кілька тижнів або місяців.
| Тип розчинника | Молекулярний розмір | Спорідненість до PTFE | Швидкість проникнення | Час до руйнування ізоляції |
|---|---|---|---|---|
| вода | Маленький | Низький | Дуже низький | 2–5 років |
| Спирти | Маленький | Помірний | Низький–Помірний | 1–3 роки |
| Кетони | Маленький | Помірний | Помірний | 8–18 місяців |
| Хлоровані розчинники | Маленький | Помірний–Високий | Високий | 3–8 місяців |
| Ароматичні розчинники | Помірний | Високий | Високий | 2–6 місяців |
| Аліфатичні вуглеводні | Помірний | Високий | Помірний–Високий | 4–12 місяців |
Швидкість проникнення розчинника через PTFE та їх вплив на опір ізоляції
Вплив температури на проникнення розчинника
Температура прискорює проникнення розчинника так само, як прискорює проникнення води. Кожне збільшення на 10 градусів приблизно подвоює швидкість дифузії. Розчинник, якому потрібно дванадцять місяців, щоб проникнути в оболонку при 40 градусах, може проникнути в неї за шість місяців при 50 градусах і за три місяці при 60 градусах.
Резервуари для очищення розчинником часто працюють при підвищених температурах для підвищення ефективності очищення. Бак з температурою 60–70 градусів є особливо вимогливим для занурювальних нагрівачів з PTFE, оскільки поєднання високого коефіцієнта дифузії та підвищеної температури прискорює проникнення.
| Робоча температура | Відносна швидкість проникнення | Час до руйнування ізоляції | Очікуваний термін служби |
|---|---|---|---|
| 30 градусів | 1× | 12–18 місяців | 2–3 роки |
| 40 градусів | 2× | 6–12 місяців | 1–2 роки |
| 50 градусів | 4× | 3–6 місяців | 6–12 місяців |
| 60 градусів | 8× | 6–12 тижнів | 3–6 місяців |
| 70 градусів | 16× | 3–6 тижнів | 4–8 тижнів |
Проникнення розчинника та термін служби залежно від робочої температури
Чому проникнення розчинників є більш шкідливим, ніж проникнення води
Проникнення води знижує опір ізоляції, але не хімічно атакує MgO. Проникнення розчинника різне. Багато органічних розчинників реагують із наповнювачем MgO або розчиняють його, створюючи провідні шляхи та корозійні речовини.
Хлоровані розчинники можуть розкладатися при підвищених температурах при контакті з MgO, виділяючи соляну кислоту. Кислота атакує MgO та резистентний елемент, викликаючи швидку деградацію. Нагрівач виходить з ладу зсередини назовні, навіть якщо оболонка з ПТФЕ виглядає цілою.
Розчинник, який досягає MgO, також створює ризик пожежі. Органічні розчинники легкозаймисті, і утеплювач, який поглинув розчинник у свою ізоляцію, може спалахнути, якщо елемент перегріється. Це питання безпеки, а також питання надійності.
Практичні рекомендації щодо обслуговування розчинників
PTFE занурювальні нагрівачі не підходять для всіх -застосувань очищення на основі розчинників. Для розчинників із низьким рівнем проникнення-таких як вода-змішувані спирти та м’які кетони за помірних температур-ПТФЕ може бути прийнятним за умови ретельного моніторингу. Для хлорованих розчинників, ароматичних розчинників і високо-температурної роботи PTFE не рекомендується.
У цих застосуваннях слід розглядати альтернативні матеріали. Кварц стійкий до більшості розчинників і має нижчу проникність. Нержавіюча сталь 316L стійка до багатьох розчинників, але може піддаватися корозії в хлорованому середовищі. Титан стійкий до більшості розчинників, але дорогий.
| Тип розчинника | Придатність PTFE | Рекомендована альтернатива | Примітки |
|---|---|---|---|
| Водні очисники | Чудово | - | PTFE ідеально підходить |
| спирти,<50°C | добре | - | Слідкуйте за опором ізоляції |
| кетони,<50°C | Помірний | Кварц | Менший термін служби |
| Хлоровані розчинники | Не рекомендується | Кварц, нержавіюча сталь | Небезпека пожежі, проникнення |
| Ароматичні розчинники | Не рекомендується | Кварц, нержавіюча сталь | Висока проникність |
| Аліфатичні вуглеводні | Маргінальний | Кварц, нержавіюча сталь | Помірне проникнення |
Придатність PTFE та альтернативи очисним рідинам-на основі розчинників
Моніторинг і технічне обслуговування в Solvent Service
Якщо PTFE використовується в роботі розчинників, моніторинг опору ізоляції є важливим. Щомісячний тест мегомметром виявляє тенденцію проникнення. Зниження більш ніж на 20% від базової лінії вказує на те, що розчинник досягає MgO.
Корпус терміналу має бути герметичним і вентильованим, щоб запобігти накопиченню парів розчинника. Пари розчинників важчі за повітря й можуть накопичуватися в-корпусах, що знаходяться низько. Належний вентиляційний отвір або продувка зменшує ризик проникнення пари та пожежі.
Регулярне очищення оболонки видаляє залишки розчинника та відкладення, які можуть прискорити проникнення. Достатньо м’якої тканини та сумісного розчинника. Абразивне очищення пошкоджує поверхню PTFE та створює центри зародження для подальшого проникнення.
Коли PTFE не є правильним вибором
ПТФЕ не є правильним вибором для миючих рідин на основі-розчинників при підвищених температурах, для хлорованих або ароматичних розчинників або для застосувань, де існує ризик пожежі. У цих випадках кварц або нержавіюча сталь можуть бути більш придатними, залежно від розчинника та робочої температури.
Спеціальна конфігурація занурювального нагрівача з PTFE з більш товстими оболонками та герметичними корпусами клем подовжує термін служби в м’яких розчинниках, але вона не може подолати фундаментальні обмеження проникнення PTFE в агресивних розчинниках. Процес специфікації вимагає складу розчинника, робочої температури та історії проникнення попередніх нагрівачів.
