PFA šildytuvo apvalkalai natūraliai keičia spalvą nuo nesugadintos baltos/permatomos iki gelsvos arba gintarinės per daugelį metų aukštoje{0}}temperatūroje (150–200 laipsnių). Šis pageltimas atsiranda dėl terminės priemaišų pėdsakų oksidacijos grandinės galuose, todėl susidaro konjuguotos karbonilo grupės, kurios sugeria mėlyną šviesą. Paradoksalu, bet pageltusios PFA dielektrinis stiprumas dažnai būna didesnis (15–25 kV/mm) nei nesugadinta balta medžiaga (10–15 kV/mm). Priežastis ta, kad pageltimas koreliuoja su pažangiu kristališkumu: terminis atkaitinimas padidina kristališkumą nuo 45% iki 55–60%, o aukštesnio kristališkumo regionuose yra mažiau amorfinių elektrinių medžių formavimo būdų. Pagelsvęs paviršinis sluoksnis (10–50 µm storio) tampa tvarkingesnis ir tankesnis, veikdamas kaip dielektrinis barjeras. Tačiau per didelis pageltimas (tamsiai ruda arba juoda) rodo degradaciją ir sumažėjusį stiprumą. Vienodas šviesiai geltonas atspalvis yra gerai-atkaitinto PFA požymis, o ne defektas.
Ką geltonumas reiškia PFA
PFA iš esmės yra bespalvis. Gelsvumas vyksta dviem mechanizmais:
Grandinės galų oksidacija: Pėdsakai -CF₂H galinės grupės oksiduojasi į -COF (karbonilfluoridą) ir -COOH (karboksirūgštį), esant deguoniui 150–200 laipsnių temperatūroje. Šios grupės sugeria violetinę/mėlyną šviesą (400–450 nm), kuri atrodo geltona.
Terminis atkaitinimas: Ilgalaikis kaitinimas 150–200 laipsnių temperatūroje leidžia polimerų grandinėms persiorganizuoti į tobulesnius kristalitus. Padidėjęs tankis ir tvarka skirtingai išsklaido šviesą ir suteikia geltonumo.
Pirmosios 500–1000 pageltimo valandų (šviesiai geltonos spalvos) koreliuoja su kristališkumo padidėjimu nuo 45% iki 55%. Tas pats kristališkumo padidėjimas pagerina dielektrinį stiprumą, nes kristalinėse srityse yra didesnė skilimo įtampa (≈ 30 kV/mm) nei amorfinėse srityse (≈ 10 kV/mm). Antrasis etapas (nuo tamsiai geltonos iki gintaro spalvos, 2 000–5 000 valandų) gali rodyti molekulinės masės sumažėjimą ir tuštumų susidarymą, o tai gali sumažinti dielektrinį stiprumą.
Dielektrinis stiprumas ir pageltimo sunkumas
| PFA būklė | Išvaizda | Kristališkumas (%) | Dielektrinis stipris (kV/mm) | Suskirstymo režimas | Įvertinimas |
|---|---|---|---|---|---|
| Nauja, kaip{0}}išspausta | Balta/permatoma | 42–48 | 12–16 | Medžiai per amorfines zonas | Bazinė linija |
| Šviesiai geltona (500–1500 val. esant 180 laipsnių temperatūrai) | Šviesiai geltona, permatoma | 52–56 | 18–24 | Pavėluotas medžių augimas, aukštesnis slenkstis | Geriausias dielektrikas |
| Vidutiniškai geltona (2 000–3 000 val.) | Giliau geltona, šiek tiek miglota | 55–60 | 16–20 | Medžiai palei sferulito ribas | Vis tiek geras |
| Tamsiai geltona/gintarinė (4 000–6 000 val.) | Gintaro spalvos, permatomos | 58–62 | 12–16 | Tuštumos arba mikroįtrūkimai | Mažėja |
| Ruda/juoda (perkaitinta) | Nepermatoma ruda/juoda | 40–50 (sumažėjęs) | 5–10 | Karbonizuoti takai | Nepavyko |
Šildytuvo, kuris po 2 metų eksploatavimo 180 laipsnių kampu tapo šviesiai geltonas, dielektrinis stiprumas (18–24 kV/mm) greičiausiai yra geresnis nei visiškai naujas šildytuvas (12–16 kV/mm). Nekeiskite vien tik dėl geltonos spalvos.
Kodėl didesnis kristališkumas pagerina dielektrinį stiprumą
Dielektrinis skilimas PFA įvyksta, kai elektronų lavina plinta per amorfines sritis (mažesnis tankis, silpnesni ryšiai). Kristalinės lamelės turi tankiai supakuotas grandines su didesniu ryšių tankiu, todėl elektronų pagreičiui reikalingas didesnis laukas. Skilimo kelias turi judėti aplink kristalitus, padidindamas efektyvų kelio ilgį. Labai kristaliniame PFA (55–60 %) vidutinis laisvas elektronų kelias yra trumpesnis, o skilimo įtampa didesnė. Ryšys yra maždaug V_lūžis ∝ (kristališkumas)^0,5.
2 mm storio PFA apvalkalo gedimo įtampa esant 45 % kristališkumo yra 25–30 kV (12–15 kV/mm). Esant 55 % kristališkumui, jis pakyla iki 35–45 kV (18–22 kV/mm). Taigi pageltimas nuo 1000 darbo valandų yra naudingas elektros izoliacijai.
Kai pageltimas yra blogas
Geltona spalva yra įspėjamasis ženklas tik tada, kai kartu su:
Paviršiaus įtrūkimai(matomas padidinus 10 kartų)
Pūslių atsiradimasarba patinimas
Neskaidrumo padidėjimas(skaidrumo praradimas)
Trapumas(lenkiant įtrūksta apvalkalas)
Juodos anglies dėmės(lanko sekimas)
Jei pageltęs PFA išlieka lygus, permatomas ir lankstus, greičiausiai jis pagerėjo, o ne suyra. Šildytuvų, veikiančių aukštesnėje nei 220 laipsnių temperatūroje, pageltimas pagreitėja ir gali sugesti per 500 valandų.
Lauko pavyzdys
Puslaidininkinis gaminys pakeitė visus PFA šildytuvus kas 2 metus, neatsižvelgiant į būklę. Daugelis pašalintų šildytuvų buvo šviesiai geltonos spalvos ir vis dar veikė. Bandymai parodė, kad jų dielektrinis stipris buvo 22 kV/mm, palyginti su naujų šildytuvų . 14 kV/mm. Gaminys pratęsė šildytuvų, kurie liko permatomi ir nesutrūkinėję, keitimo intervalą iki 4 metų. Su šildytuvu-susijusių elektros gedimų nepadaugėjo. Gaminys sutaupė 10 000 USD per metus nereikalingiems pakeitimams.
Patikrinimo gairės
Tikrinant pageltusį PFA šildytuvą:
| Geltonas atspalvis | Pamišęs? | Pūslės? | Lankstumas? | Veiksmas |
|---|---|---|---|---|
| Nėra / blyški | Nr | Nr | Normalus (lenkimas 180 laipsnių be įtrūkimų) | Tęsti aptarnavimą |
| Šviesiai geltona | Nr | Nr | Normalus | Tęsti aptarnavimą (geriausias dielektrikas) |
| Vidutiniškai geltona | Nr | Nr | Šiek tiek kietas | Stebėti kasmet |
| Tamsiai geltona | Nr | Nr | Kietas | Apsvarstykite galimybę pakeisti po 1–2 metų |
| Gintaras | Nr | Nr | Trapus (įtrūkimai 90 laipsnių posūkyje) | Pakeiskite per 6 mėnesius |
| Bet koks atspalvis | Taip | Taip | N/A | Nedelsdami pakeiskite |
Išvada: šviesiai geltonos spalvos PFA dažnai turi didesnę dielektrinę galią
PFA šildytuvas su gelsvu permatomu apvalkalu po terminio sendinimo dažnai turi didesnį dielektrinį stiprumą (18–24 kV/mm) nei nesugadintas baltas šildytuvas (12–16 kV/mm) dėl padidėjusio atkaitinimo kristališkumo. Šviesiai geltona spalva nuo įprastos eksploatacijos (500–3000 valandų 150–200 laipsnių temperatūroje) yra naudinga elektros izoliacijai. Neišmeskite šildytuvų vien dėl pageltimo. Patikrinkite, ar nėra įtrūkimų, pūslių ir trapumo. Jei šildytuvas išlieka lygus ir lankstus, geltona yra gerai. Degradaciją rodo tik tamsus gintarinis, rudas arba įtrūkęs paviršius. Spręskite pagal mechaninį vientisumą, o ne pagal spalvą. Gelsvas šildytuvas gali būti geriausias jūsų izoliatorius. Laikykitės, išbandykite, pasitikėkite. Bet tik tuo atveju, jei jis lenkia nesulūžęs.
