Proizvođač preciznih dijelova ugradio je PTFE uronjeni grijač u spremnik za čišćenje-na bazi otapala. Otapalo je bio klorirani ugljikovodik koji se koristio za uklanjanje ulja za strojnu obradu i ostataka topitelja. Grijač je ocijenjen za temperaturu i gustoću u vatima. Otkazao je nakon tri mjeseca-ne zbog kemijskog napada na PTFE, već zbog prodiranja otapala koje je degradiralo MgO izolaciju i uzrokovalo spoj na zemlju. Polimer je bio netaknut. Grijač nije bio.
Tekućine za čišćenje-na bazi otapala predstavljaju drugačiji izazov od vodenih kemikalija. Većina otapala ne napada PTFE kemijski, ali prodiru u polimer lakše nego voda. Njihova niska viskoznost i visoka difuznost omogućuju im brže prodiranje u omotač, dostižući MgO izolaciju u mjesecima, a ne godinama. Rezultat je brzi pad izolacijskog otpora i eventualni električni kvar.
Zašto otapala prodiru u PTFE brže od vode
Prožimanje je proces difuzije. Molekule se kreću kroz polimernu matricu stiskajući se između lanaca. Manje molekule difundiraju brže. Molekule koje imaju afinitet za polimer-slične parametre topljivosti-također difundiraju brže.
Voda je mala molekula, ali je polarna i ima nizak afinitet za nepolarnu PTFE matricu. Sporo prodire. Većina organskih otapala su nepolarna ili blago polarna i imaju veći afinitet za PTFE. Lakše se otapaju u površini polimera i brže difundiraju kroz matricu.
Klorirana otapala kao što su metilen klorid, trikloroetilen i perkloretilen posebno su agresivna propusna sredstva. Njihova mala molekularna veličina i umjereni afinitet prema PTFE-u omogućuju im da prodru kroz omotač za nekoliko tjedana ili mjeseci.
| Vrsta otapala | Molekularna veličina | Afinitet za PTFE | Stopa prodiranja | Vrijeme do kvara izolacije |
|---|---|---|---|---|
| Voda | Mali | Niska | Vrlo nisko | 2–5 godina |
| Alkoholi | Mali | Umjereno | Nisko–umjereno | 1–3 godine |
| Ketoni | Mali | Umjereno | Umjereno | 8-18 mjeseci |
| Klorirana otapala | Mali | Umjereno–Visoko | visoko | 3–8 mjeseci |
| Aromatska otapala | Umjereno | visoko | visoko | 2–6 mjeseci |
| Alifatski ugljikovodici | Umjereno | visoko | Umjereno–Visoko | 4–12 mjeseci |
Stope prodiranja otapala kroz PTFE i njihov učinak na izolacijski otpor
Učinak temperature na prodiranje otapala
Temperatura ubrzava prodiranje otapala na isti način na koji ubrzava prodiranje vode. Svakih 10 stupnjeva povećanja otprilike udvostručuje brzinu difuzije. Otapalo kojem je potrebno dvanaest mjeseci da prodre u omotač na 40 stupnjeva može ga probiti za šest mjeseci na 50 stupnjeva i tri mjeseca na 60 stupnjeva.
Spremnici za čišćenje otapalima često rade na povišenim temperaturama kako bi se poboljšala učinkovitost čišćenja. Spremnik na 60-70 stupnjeva posebno je zahtjevan za PTFE uronjene grijače jer kombinacija visoke difuzije i povišene temperature ubrzava propusnost.
| Radna temperatura | Relativna stopa propusnosti | Vrijeme do kvara izolacije | Očekivani vijek trajanja |
|---|---|---|---|
| 30 stupnjeva | 1× | 12–18 mjeseci | 2–3 godine |
| 40 stupnjeva | 2× | 6–12 mjeseci | 1–2 godine |
| 50 stupnjeva | 4× | 3–6 mjeseci | 6–12 mjeseci |
| 60 stupnjeva | 8× | 6–12 tjedana | 3–6 mjeseci |
| 70 stupnjeva | 16× | 3–6 tjedana | 4–8 tjedana |
Propuštanje otapala i radni vijek u funkciji radne temperature
Zašto je prodiranje otapala štetnije od prodiranja vode
Propuštanje vode smanjuje otpor izolacije, ali ne napada kemijski MgO. Propuštanje otapala je različito. Mnoga organska otapala reagiraju ili otapaju MgO punilo, stvarajući vodljive puteve i korozivne vrste.
Klorirana otapala mogu se razgraditi na povišenim temperaturama u dodiru s MgO, oslobađajući klorovodičnu kiselinu. Kiselina napada MgO i otporni element, uzrokujući brzu degradaciju. Grijač kvari iznutra prema van, iako se PTFE omotač čini netaknutim.
Otapalo koje dospije u MgO također stvara opasnost od požara. Organska otapala su zapaljiva, a grijač koji je upio otapalo u svoju izolaciju može se zapaliti ako se element pregrije. Ovo je pitanje sigurnosti kao i pitanje pouzdanosti.
Praktične smjernice za uslugu otapala
PTFE uronjeni grijači nisu prikladni za sve aplikacije čišćenja-na bazi otapala. Za otapala s niskom stopom propusnosti-kao što su voda-alkoholi koji se mogu miješati i blagi ketoni na umjerenim temperaturama-PTFE može biti prihvatljiv uz pažljivo praćenje. Za klorirana otapala, aromatska otapala i rad na visokim-temperaturama, PTFE se ne preporučuje.
U ovim primjenama treba razmotriti alternativne materijale. Kvarc je otporan na većinu otapala i ima nižu propusnost. Nehrđajući čelik 316L otporan je na mnoga otapala, ali može korodirati u kloriranom okruženju. Titan je otporan na većinu otapala, ali je skup.
| Vrsta otapala | PTFE prikladnost | Preporučena alternativa | Bilješke |
|---|---|---|---|
| Sredstva za čišćenje na bazi vode | Izvrsno | - | PTFE je idealan |
| alkoholi,<50°C | Dobro | - | Pratite otpor izolacije |
| ketoni,<50°C | Umjereno | Kvarcni | Kraći vijek trajanja |
| Klorirana otapala | Ne preporučuje se | Kvarc, nehrđajući čelik | Opasnost od požara, prožimanje |
| Aromatska otapala | Ne preporučuje se | Kvarc, nehrđajući čelik | Visoka propusnost |
| Alifatski ugljikovodici | Marginalni | Kvarc, nehrđajući čelik | Umjerena propusnost |
Prikladnost PTFE-a i alternative za tekućine za čišćenje-na bazi otapala
Nadzor i održavanje u servisu otapala
Ako se PTFE koristi u otapalima, praćenje izolacijskog otpora je neophodno. Mjesečno ispitivanje megohmetrom otkriva trend propusnosti. Pad od više od 20% u odnosu na početnu vrijednost ukazuje da otapalo doseže MgO.
Kućište terminala treba biti zabrtvljeno i odzračeno kako bi se spriječilo nakupljanje para otapala. Pare otapala su teže od zraka i mogu se akumulirati u-nisko ležećim kućištima. Odgovarajući ventil ili pročišćavanje smanjuje rizik od ulaska pare i požara.
Redovitim čišćenjem ovojnice uklanjaju se ostaci otapala i naslage koje mogu ubrzati prodiranje. Dovoljna je meka krpa i kompatibilno otapalo. Abrazivno čišćenje oštećuje PTFE površinu i stvara mjesta nukleacije za daljnje prodiranje.
Kada PTFE nije pravi izbor
PTFE nije pravi izbor za tekućine za čišćenje na bazi-otapala na povišenim temperaturama, za klorirana ili aromatska otapala ili za primjene gdje postoji opasnost od požara. U tim slučajevima, kvarc ili nehrđajući čelik mogu biti prikladniji, ovisno o otapalu i radnoj temperaturi.
Prilagođena konfiguracija PTFE uronjenog grijača s debljim omotačima i zatvorenim kućištima terminala produljuje radni vijek u radu s blagim otapalima, ali ne može prevladati temeljna ograničenja propusnosti PTFE-a u agresivnim otapalima. Proces specifikacije zahtijeva sastav otapala, radnu temperaturu i povijest propusnosti prethodnih grijača.
