Nors PTFE, PFA ir PVDF dominuoja fluoropolimerų šilumokaičių rinkoje, ECTFE (etileno chlortrifluoretilenas) yra medžiaga, kurią verta apsvarstyti naudojant abrazyvinius skysčius arba kai reikalingas savybių balansas už nedidelę kainą. Cheminių procesų inžinieriams ir paviršiaus apdailos specialistamsECTFE šilumokaičio medžiagų palyginimaskovojant su geriau -žinomais fluoropolimerais, atskleidžiamas unikalus mechaninio tvirtumo, atsparumo dilimui ir cheminio suderinamumo derinys, kuris užpildo svarbią nišą tarp pigesnės-PVDF ir didelio{2}}našumo PFA.
Kas yra ECTFE?
ECTFE yra etileno ir chlorotrifluoretileno kopolimeras. Jis gaminamas kintamos polimerizacijos būdu, todėl gaunamas pusiau -kristalinis fluorpolimeras, turintis savitą savybių profilį. Medžiaga parduodama pagal prekės pavadinimą Halar® (Solvay) ir yra įvairių rūšių, skirtų pamušalui, vamzdeliams ir šilumokaičio komponentams. Skirtingai nuo perfluorintų polimerų (PTFE, PFA, FEP), ECTFE sudėtyje yra kintamų CH₂ ir CFCl vienetų, kurie suteikia didesnį mechaninį stiprumą ir standumą, kartu išlaiko puikų cheminį atsparumą.
Cheminis atsparumas: platus, bet ne universalus
ECTFE pasižymi puikiu atsparumu įvairioms agresyvioms cheminėms medžiagoms, įskaitant stiprias mineralines rūgštis (vandenilio chlorido, sieros, azoto, esant vidutinei koncentracijai ir temperatūrai), šarminius tirpalus (natrio hidroksidą, kalio hidroksidą), halogenus ir daugelį organinių tirpiklių. Jis ypač pasižymi išskirtiniu atsparumu chlorui ir natrio hipochloritui, todėl tinka nuotekų valymui ir dezinfekcijai.
Tačiau ECTFE nėra toks visuotinai inertiškas kaip PTFE ar PFA. Nerekomenduojama esant stipriai oksiduojančių rūgščių poveikiui aukštesnėje temperatūroje (pvz., karštai rūkstančia azoto rūgštimi) arba sąlyčiui su ketonais (acetonu, metiletilketonu), esteriais, eteriais ir tam tikrais aromatiniais tirpikliais. Tokiomis sąlygomis gali atsirasti patinimas arba cheminis poveikis. Naudojant šias agresyvias organines medžiagas, PTFE arba PFA išlieka saugesnis pasirinkimas.
Praktiškai ECTFE cheminis atsparumas iš esmės yra panašus į PVDF (polivinilideno fluorido) atsparumą, tačiau jis pasižymi puikiomis savybėmis stipriai šarminėje aplinkoje. Yra žinoma, kad PVDF skaidosi karštuose koncentruotuose šarminiuose tirpaluose, o ECTFE išlaiko vientisumą.
Atsparumas dilimui: išskirtinė savybė
Ypatinga ECTFE savybė yra didesnis atsparumas dilimui, palyginti su PTFE, PFA ir net PVDF. PTFE ir PFA, nors ir chemiškai inertiški, yra gana minkšti ir linkę į paviršiaus susidėvėjimą, kai yra veikiami skysčių, kuriuose yra suspenduotų kietųjų dalelių, srutų ar abrazyvinių dalelių. Laikui bėgant, vamzdžių sienelės gali suardyti, todėl proceso srautas gali suplonėti, nutekėti arba užteršti.
Atliekant standartizuotus srutų erozijos bandymus, ECTFE atsparumas dilimui yra žymiai didesnis,{0}}paprastai nuo trijų iki penkių kartų didesnis nei PTFE. Dėl to jis yra tinkamiausias fluoropolimeras šilumokaičiams, įskaitant:
Kasybos srutos (rūdos koncentratai, atliekos, rūgštinis drenažas)
Atliekų srautai su smėliu, smėliu ar kristalizuotomis druskomis
Cheminiai procesai su abrazyviniais katalizatoriais arba nusodintomis kietosiomis medžiagomis
Galvanizavimo ir galvanizavimo tirpalai su suspenduotomis metalo dalelėmis
Tokiomis abrazyvinėmis sąlygomis PTFE šilumokaitis gali per anksti sugesti dėl vamzdžio sienelių erozijos, o ECTFE įrenginys gali užtikrinti panašią cheminę apsaugą ir žymiai ilgesnį tarnavimo laiką.
Mechaninis stiprumas ir tvirtumas
ECTFE pasižymi didesniu atsparumu tempimui, lenkimo moduliu ir atsparumu smūgiams nei PTFE ar PFA. Tipiškos mechaninės savybės:
Tempiamasis stipris: ~ 45–55 MPa (palyginti su ~ 25–35 MPa PTFE / PFA)
Pailgėjimas trūkimo metu: ~200–300% (plastiškas)
Lanksčio modulis: ~1 200–1 400 MPa (kietesnis nei PTFE)
Įpjovos Izod smūgio stiprumas: nelūžta (labai kietas)
Dėl šio mechaninio stiprumo ECTFE šilumokaičio vamzdeliai gali atlaikyti didesnį vidinį slėgį, atsparūs vibracijos{0}}sukeltam nuovargiui ir toleruoti mechaninį pažeidimą montuojant ir prižiūrint. Medžiagos standumas taip pat palengvina tiesių vamzdžių ir apvalkalų-ir
Temperatūros riba: vidurinė žemė
ECTFE nuolatinio naudojimo temperatūra yra maždaug 150 laipsnių (302 laipsnių F) eksploatuojant šilumokaitį. Tai žymiai didesnis nei įprasta PTFE 110 laipsnių riba ir panašus į PVDF arba šiek tiek didesnis už jį (kuris paprastai vertinamas apie 140 laipsnių). PFA išlieka lyderis su 260 laipsnių nuolatiniu reitingu.
Dėl 150 laipsnių ribos ECTFE tinka daugeliui vidutiniškai karštų cheminių procesų, įskaitant:
Karšto kaustinio valymo grandinės (CIP sistemos)
Metalo apdailos vonios aukštesnėje temperatūroje (pvz., nikeliavimas 80–90 laipsnių temperatūroje)
Atliekinės šilumos atgavimas iš pramoninių nuotekų, žemesnės nei 150 laipsnių
Garų sekimas arba žemo{0}}slėgio garo programos (sotieji garai ~130 laipsnių temperatūroje)
Atliekant procesus, kuriuos reikia sterilizuoti 121 laipsniu (autoklave arba garuose- vietoje), ECTFE veikia patikimai. Virš 150 laipsnių reikia PFA ar kitų aukštesnės temperatūros fluoropolimerų.
Išlaidų pozicionavimas
ECTFE paprastai yra pigesnis nei PFA, dažnai 1,5–2 kartus. Jo kaina yra panaši į PTFE arba šiek tiek didesnė už ją, priklausomai nuo klasės, tūrio ir vamzdžių matmenų. PVDF išlieka pigiausiu-fluoropolimeru iš čia aptartų.
ECTFE sąnaudų{0}}našumo balansas ypač patrauklus tais atvejais, kai PFA atsparumas ekstremalioms temperatūroms yra nereikalingas, o PTFE atsparumas dilimui yra nepakankamas. Tokiais atvejais papildomos ECTFE sąnaudos, palyginti su PTFE, pateisinamos dėl ilgesnio tarnavimo laiko ir sutrumpėjusios priežiūros prastovos.
Gamyba ir suvirinamumas
ECTFE yra apdorojamas lydaliniu būdu{0}}, todėl galima naudoti įprastą termoplastinį ekstruziją ir liejimą įpurškimu. Jis gali būti suvirintas karštu-karštomis dujomis arba užpakalinės lydymosi metodais, todėl galima pagaminti didelių arba sudėtingų šilumokaičių geometrijų. Suvirintos jungtys iš ECTFE pasižymi dideliu stiprumu ir išlaiko cheminį atsparumą, panašų į pagrindinę medžiagą.
Tai skiriasi nuo PTFE, kuris nėra apdorojamas{0}}lydyti ir negali būti suvirinamas. PTFE šilumokaičiai paprastai remiasi mechaninėmis jungtimis (flanšais, tarpikliais) arba sujungimui reikalingi specialūs sukepinimo procesai. PFA, nors ir gali būti apdorojamas lydalo pavidalu, reikalauja aukštesnės apdorojimo temperatūros ir brangesnės įrangos.
Palyginimo lentelė: Fluoropolimerai šilumokaičio vamzdeliams
| Turtas | PTFE | PFA | PVDF | ECTFE |
|---|---|---|---|---|
| Nuolatinio naudojimo temperatūra | ~110 laipsnių (230 laipsnių F) | ~260 laipsnių (500 laipsnių F) | ~140 laipsnių (284 laipsnių F) | ~150 laipsnių (302 laipsnių F) |
| Cheminis atsparumas (universalus) | Puikus (dauguma cheminių medžiagų) | Puikus (dauguma cheminių medžiagų) | Geras (netinka stiprioms šarminėms medžiagoms ar ketonams) | Labai gerai (netinka karštiems stipriems oksidatoriams, ketonams, eteriams) |
| Atsparumas dilimui | Žemas | Žemas | Vidutinis | Aukštas (geresnis) |
| Tempimo stiprumas | 25–30 MPa | 30–35 MPa | 45–55 MPa | 45–55 MPa |
| Lenkimo modulis | 400–600 MPa | 600–800 MPa | 1500–2000 MPa | 1 200–1 400 MPa |
| Atsparumas smūgiams | Vidutinis | Vidutinis | Vidutinis | Aukštas (labai kietas) |
| Skaidrumas | Permatomas baltas | Skaidrus | Permatomas iki nepermatomas | Permatomas iki nepermatomas |
| Lydymas apdorojamas | Nr | Taip | Taip | Taip |
| Suvirinamumas | Ne (tik mechaninės jungtys) | Taip (aukšta temperatūra) | Taip | Taip (gerai) |
| Santykinis mokestis ({0}} mažiausias) | 1–2 | 4–6 | 1 (pagrindinis) | 2–3 |
| Tipiški prekybiniai pavadinimai | Teflon™, Fluon™ | Teflon™ PFA, Hyflon™ | Kynar®, Solef® | Halar® |
Tipiški ECTFE šilumokaičių pritaikymai
Naudojant abrazyvines sąlygas arba kai reikalingas mechaninis tvirtumas, ECTFE šilumokaičiai siūlo įtikinamą savybių pusiausvyrą. Įprasti diegimai apima:
Kasyba ir mineralų perdirbimas: Rūgščių suspensijų kaitinimas arba aušinimas (vario išplovimo tirpalai, urano ekstrahavimas), kai smėlio ar uolienų smulkmenos greitai susidėvi PTFE vamzdelius.
Nuotekų valymas: Šilumos atgavimas iš nuotekų srautų, kuriuose yra smėlio, suspenduotų kietųjų dalelių arba agresyvių dezinfekavimo priemonių (chloro, hipochlorito).
Metalo apdaila: Šarminių valiklių, rūgščių panardinimo ir dengimo vonių kaitinimas, kai vonios turbulencija arba dalies judėjimas sukelia abrazyvinių dalelių.
Cheminis apdorojimas: Šilumos mainai šarminio chloro grandinėse, sūrymo tirpaluose arba procesuose, kuriuose naudojami halogeninti tarpiniai produktai.
Farmacinė tarpinė gamyba: Kai reikalinga vidutinė temperatūra ir atsparumas tirpikliams, tačiau PTFE atsparumas dilimui yra nepakankamas.
Apribojimai ir kada vengti ECTFE
ECTFE tinka ne kiekvienai programai. Reikėtų vengti medžiagos, kai proceso sraute yra:
Strong oxidizing acids at elevated temperatures (e.g., >80 laipsnių koncentruota azoto rūgštis)
Ketonai (acetonas, MEK) arba esteriai (etilo acetatas)
Eteriai (THF, dioksanas) arba aromatiniai tirpikliai (toluenas, ksilenas)
High-temperature (>150 laipsnių) skysčių arba garų, viršijančių žemą slėgį
Tokiose aplinkose PFA arba PTFE tebėra būtini. Ir atvirkščiai, žemos-temperatūros, ne-abrazyviems ir mažiau agresyviems skysčiams PVDF gali pasiūlyti tinkamą veikimą už mažesnę kainą.
Išvada
ECTFE suteikia unikalų atsparumo dilimui, mechaninio stiprumo ir cheminio suderinamumo derinį, skirtą specializuotiems šilumokaičiams. Jis užpildo atotrūkį tarp PVDF ir PFA, siūlydamas aukštesnę temperatūrą nei PTFE, puikų mechaninį tvirtumą ir išskirtinį atsparumą abrazyviniam nusidėvėjimui. Nors jis nėra toks visuotinai inertiškas kaip perfluorinti polimerai, jo veikimas šarminėje, chloruotoje ir silpnai rūgštinėje aplinkoje yra puikus. Visa fluoropolimerų-PTFE, PFA, PVDF ir ECTFE-paletė leidžia tiksliai-reguliuoti medžiagų pasirinkimą, kad atitiktų konkrečius kiekvieno proceso cheminius, terminius ir mechaninius reikalavimus. Naudojant suspensijas, suspenduotas kietąsias medžiagas ar mechaninį įtempimą,ECTFE šilumokaičio medžiagų palyginimasdažnai nurodo, kad ECTFE yra optimalus pasirinkimas, subalansuojantis kainą, ilgaamžiškumą ir atsparumą cheminėms medžiagoms.
