Een chemische fabriek bestelde een niet-standaard PTFE-dompelverwarmer voor een eigen reinigingsformulering. De formulering bevatte een mengsel van oppervlakteactieve stoffen, chelaatvormers en een kleine concentratie van een gefluoreerd oplosmiddel. De verwarmer is ontworpen voor de gespecificeerde temperatuur en wattdichtheid. Na zes weken ging het mis. De PTFE-mantel vertoonde verzachting van het oppervlak en microscheurtjes, en de isolatieweerstand was gedaald tot 4 MΩ. De gepatenteerde formulering bevatte een component die de PTFE sneller doordrong en afbrak dan de standaard compatibiliteitsgegevens voorspelden.
Standaard grafieken voor chemische compatibiliteit hebben betrekking op veelgebruikte industriële chemicaliën-zuren, basen, oplosmiddelen en oxidatiemiddelen. Ze hebben geen betrekking op gepatenteerde formuleringen, mengsels of processtromen met onbekende verontreinigingen. Hiervoor vereist een niet-standaard PTFE-dompelverwarmer vloeistofcompatibiliteitstests voordat deze in gebruik wordt genomen.
Waarom standaardgrafieken onvoldoende zijn
Een compatibiliteitstabel beoordeelt een materiaal als uitstekend, goed, redelijk of niet aanbevolen voor een specifieke chemische stof. De beoordeling is gebaseerd op standaard testomstandigheden-doorgaans de omgevingstemperatuur en een gedefinieerde blootstellingsperiode. Er wordt geen rekening gehouden met de temperatuur, concentratie en duur van de daadwerkelijke toepassing.
Een gepatenteerde formulering kan meerdere componenten bevatten, elk met zijn eigen effect op PTFE. De combinatie kan agressiever zijn dan welke afzonderlijke component dan ook. Het diagram bevat geen gegevens voor de combinatie.
Een processtroom kan verontreinigende stoffen-metaalionen, organische resten of afbraakproducten- bevatten die de permeatie of oxidatie versnellen. Deze verontreinigingen staan niet in de grafiek.
| Beperking | Voorbeeld | Risico |
|---|---|---|
| Geen eigen formuleringen | Reinigingsmengsel X | Onbekende permeatiesnelheid |
| Geen mengsels | Oppervlakteactieve stof + oplosmiddel | Synergetische aanval |
| Geen verontreinigingen | Opgelost ijzer, 100 ppm | Katalytische oxidatie |
| Geen temperatuureffect | 85 graden vs.. 25 graden | 8× permeatiesnelheid |
| Geen duurgegevens | 6 maanden vs.. 1 week | Degradatie op lange- termijn |
Beperkingen van standaardcompatibiliteitstabellen voor niet-standaardtoepassingen
Wat het testen van vloeistofcompatibiliteit inhoudt
Bij het testen van de vloeistofcompatibiliteit wordt het PTFE-verwarmingsmateriaal onder representatieve omstandigheden blootgesteld aan de daadwerkelijke procesvloeistof. De test meet het effect van de vloeistof op het gewicht, de afmetingen, de mechanische eigenschappen en de diëlektrische sterkte van het polymeer.
Een eenvoudige test bestaat uit het onderdompelen van een PTFE-monster in de procesvloeistof bij de bedrijfstemperatuur gedurende een bepaalde periode-doorgaans 30-90 dagen. Het monster wordt voor en na gewogen en gemeten. Een aanzienlijke gewichtstoename duidt op absorptie of permeatie. Een gewichtsverlies duidt op uitloging of afbraak. Een verandering in afmetingen duidt op zwelling of krimp.
Een uitgebreidere test omvat elektrische testen. De isolatieweerstand van een monsterverwarmer wordt vóór, tijdens en na de blootstelling gemeten. Een afname van de isolatieweerstand geeft aan dat de vloeistof het polymeer binnendringt en de interne componenten bereikt.
| Testmethode | Wat het meet | Duur | Indicatie |
|---|---|---|---|
| Gewichtsverandering | Absorptie, uitloging | 30-90 dagen | Permeatiesnelheid |
| Dimensionale verandering | Zwelling, krimp | 30-90 dagen | Compatibiliteit van polymeren |
| Verandering van hardheid | Verzachting, verbrossing | 30-90 dagen | Chemische aanval |
| Isolatieweerstand | Vloeistofpenetratie | Continu | Integriteit van de barrière |
| Diëlektrische sterkte | Elektrische storing | Einde van de proef | Veiligheidsmarge |
Testmethoden voor vloeistofcompatibiliteit voor PTFE-dompelverwarmers
Wanneer testen vereist is
Testen is vereist als de procesvloeistof een bedrijfseigen product is, als deze meerdere componenten bevat, als deze verontreinigingen bevat of als de bedrijfstemperatuur dichtbij de bovengrens voor PTFE ligt.
Testen is ook vereist als de verwarmer een niet-standaard ontwerp heeft-een aangepaste configuratie, een andere manteldikte of een andere polymeerkwaliteit-omdat de standaardcompatibiliteitsgegevens mogelijk niet van toepassing zijn op het nieuwe ontwerp.
| Voorwaarde | Testen vereist | Reden |
|---|---|---|
| Eigen formulering | Ja | Onbekende componenten |
| Mengsel uit meerdere-componenten | Ja | Synergetische effecten |
| Verontreinigde processtroom | Ja | Katalytische effecten |
| Temperature >80 graden | Ja | Versnelde permeatie |
| Aangepaste manteldikte | Ja | Verschillende permeatiepaden |
| Standaardchemie, standaardontwerp | Nee | Grafiekgegevens zijn van toepassing |
Omstandigheden waarbij testen op vloeistofcompatibiliteit vereist zijn voor PTFE-dompelverwarmers
Testresultaten interpreteren
De testresultaten bepalen of de PTFE-verwarmer geschikt is voor de toepassing. Een gewichtstoename van minder dan 1% en geen verandering in afmetingen of hardheid duiden op een goede compatibiliteit. Een gewichtstoename van 1–3% of een kleine maatverandering duidt op een matige compatibiliteit, waarbij een kortere levensduur wordt verwacht. Een gewichtstoename van meer dan 3% of een aanzienlijke verandering in de hardheid duidt op een slechte compatibiliteit en een hoog risico op voortijdig falen.
De isolatieweerstandstest is de meest directe indicator voor de integriteit van de barrière. Een stabiele waarde gedurende de testperiode geeft aan dat de vloeistof niet in het polymeer dringt. Een dalende waarde geeft aan dat er permeatie plaatsvindt en dat de verwarming uiteindelijk zal falen.
Wanneer testen incompatibiliteit aan het licht brengen
Als uit de test blijkt dat de vloeistof niet compatibel is met PTFE, zijn de opties het vervangen van de vloeistof, het vervangen van het verwarmingsmateriaal of het accepteren van een kortere levensduur met frequentere vervanging. Het vervangen van het verwarmingsmateriaal kan een ander polymeer of een ander verwarmingsontwerp vereisen.
Een aangepaste PTFE-dompelverwarmerconfiguratie met dikkere omhulsels, een lagere wattdichtheid of een andere polymeerkwaliteit kan beter compatibel zijn met de procesvloeistof. Het specificatieproces vereist de vloeistofsamenstelling, de bedrijfstemperatuur, de testresultaten en het vereiste wattage.
