Ako zlepšujú kompozity Advanced Ceramic-PTFE odolnosť proti oderu plášťov ohrievačov?

Čistý PTFE je výborný chemicky, ale mechanicky mäkký, ako silný, klzký vosk. Bežný PTFE plášť ohrievača sa môže postupne opotrebovať neustálym nárazom častíc v miešanej nádrži obsahujúcej častice abrazívneho katalyzátora alebo minerálnu kašu. Nová generácia PTFE kompozitov je plnená keramikou. Polymér je vystužený mikroskopickými tvrdými keramickými časticami, ktoré spolu tvoria plášť, ktorý je odolný voči prudkému oderu, no stále má chemickú inertnosť, vďaka ktorej je PTFE v prvom rade žiaduci.

Vytvorenie keramického PTFE kompozitného ohrievača odolného voči oderu je veľkou odchýlkou ​​v dizajne ponorného ohrievača pre chemicky agresívne a mechanicky nepriaznivé nastavenia. Moderné fluórpolymérové ​​ohrievače sú konštruované tak, aby odolali neustálemu fyzickému oderu, nielen odolnosti voči korózii.

Prečo čistý PTFE zlyháva pri brúsnych službách
PTFE je vysoko chemicky odolný a má nízku povrchovú energiu, ale je trochu mäkký v porovnaní s kovmi alebo keramikou.

Mechanické obmedzenia čistého polytetrafluóretylénu
Čistý PTFE môže byť vystavený: - podmienkam abrazívneho toku

Povrchové čistenie.

Postupná strata materiálu

Drážky a stopy opotrebovania

Znížená hrúbka plášťa

Predčasné zlyhanie ohrievača

V miešaných nádržiach s nerozpustenými látkami turbulentné prúdenie nepretržite bombarduje povrch ohrievača časticami.

Príklady sú:

Katalyzátorové kaše

Suspenzie minerálov

Drť v odpadovej vode

Kryštalické soli

keramický prášok

PTFE je veľmi odolný voči chemickému napadnutiu, ale jeho mäkkosť ho robí náchylným na dlhotrvajúcu-mechanickú degradáciu.

Keramické plnivá na vystuženie PTFE
Nová kompozitná metóda mení matricu samotného PTFE.

Vložené keramické častice
Jemné prášky keramických materiálov, ako sú:

Oxid hlinitý (Al2O3)

oxid kremičitý (SiO2)

sa zmiešajú s PTFE živicou pred vytvorením plášťa.

Tieto častice sú trvalo zabudované do polymérneho rámca.

PTFE je oblečený v nepatrnom brnení.

Ako kompozity odolávajú opotrebovaniu
Pri dopade abrazívnych častíc na povrch kompozitu:

Silné keramické granule absorbujú veľkú časť energie nárazu

Lokalizované rezanie a ryhovanie je minimalizované

Odstránenie PTFE je náročnejšie

Opotrebenie povrchu je výrazne znížené

Mäkší fluoropolymér nie je dovolené neustále odťahovať. Keramické častice vložené do polyméru chránia okolitý polymér.

Nárast odolnosti proti opotrebeniu môže byť dramatický.

Merateľne zlepšená odolnosť proti oderu
Keramické vystuženie bolo účinné pri laboratórnych testoch oderu.

Odolnosť proti oderu Taber
Typické testy opotrebenia, ako je testovanie oderu podľa Taber, vo všeobecnosti ukazujú, že:

Strata hmoty výrazne znížená

Znížené opotrebovanie spodných plôch

Lepšia rozmerová stálosť

V niektorých formuláciách je odolnosť proti oderu zvýšená:

Minimálne faktor 10 v porovnaní s neplneným PTFE

To robí z PTFE materiál, ktorý dokáže odolávať vysoko abrazívnym priemyselným nastaveniam, na rozdiel od toho, že je len chemicky odolný, ale mechanicky krehký.

Zachovajte chemické výhody PTFE
Jednou z veľkých výhod keramických-kompozitov s výplňou je, že základné chemické vlastnosti PTFE sú v podstate zachované.

Stále vysoká chemická inertnosť
Kompozit má stále:

Dobrá chemická odolnosť

Nelepivé{0}}vlastnosti

Imunita proti korózii

Nízka absorpcia vody

To umožňuje, aby materiál fungoval v podmienkach, kde by kovové plášte ohrievačov rýchlo korodovali alebo sa znečistili.

Zachovanie nepriľnavých vlastností{0}
Povrch si tiež zachováva veľkú časť charakteristickej nízkej adhézie PTFE, ale plnivo spôsobuje mierny nárast koeficientu trenia.

To pomáha znižovať:

Tvorba kalu

Znečistenie kryštalizáciou

Lepenie častíc

Náročnosť čistenia

Prečo je obsah plniva tak starostlivo obmedzený
0,5 % až 1 %. Obsah keramického plniva by sa mal starostlivo regulovať.

Pružnosť a odolnosť
Zvyčajná náplň plniva je stále dosť nízka, aby sa umožnilo:

Spracovateľnosť

Mechanická flexibilita

Medza tepelnej rozťažnosti

Charakteristika tvarovania

Vysoké zaťaženie plniva môže spôsobiť, že plášť:

Krehké

Ťažko vyrobiť

Náchylné na prasknutie pri tepelnom cyklovaní

Kompozit je teda skôr starostlivo navrhnutým kompromisom než len zvýšením tvrdosti.

Kompromisy keramického PTFE
Odolnosť proti opotrebeniu je výrazne zlepšená, avšak niektoré vlastnosti materiálu sa menia.

Dielektrická pevnosť znížená
Zahrnutie keramických častíc môže okrajovo zhoršiť elektrický izolačný výkon.

Možné vplyvy zahŕňajú:

Nižšia dielektrická pevnosť

Ďalšie mikroskopické poruchy

Upravené charakteristiky elektrického zlyhania

Tento materiál je však vo všeobecnosti stále veľmi dobrý pre aplikácie izolácie ponorných ohrievačov.

Zvýšené trenie na povrchu
V porovnaní s čistým PTFE:

Koeficient trenia sa mierne zvyšuje.

Šmykľavosť povrchu mierne klesá

vzhľadom na väčšinu aplikácií-ohrievania kalu sa to vo všeobecnosti považuje- za dobrý kompromis vzhľadom na zlepšenie odolnosti voči oderu.

Rastúce priemyselné aplikácie
Pevnejší keramický-teflon s výplňou vytvára nové priemyselné trhy pre fluórpolymérové ​​ohrievače.

Ťažba a spracovanie nerastov
Ťažobné operácie sa zvyčajne stretávajú s ponornými ohrievačmi:

piesok-suspenzia

Suspenzie drvených rúd

Abrazívne procesné prúdy

V tomto prostredí sa životnosť keramických puzdier dramaticky predlžuje.

Čistenie odpadových vôd
Systémy odpadových vôd zvyčajne zahŕňajú:

Suspendovaný prach

Kremičitý prach

Biologické pevné látky

mletie blata

V týchto podmienkach sú konvenčné fluórpolymérové ​​ohrievače náchylné k rýchlemu opotrebovaniu a kompozitné riešenia sú čoraz žiadanejšie.

Chemické reaktory využívajúce-pevné katalyzátory
V chemických reaktoroch so suspendovanými časticami katalyzátora sú ponorné ohrievače vystavené vysokému mechanickému namáhaniu.

Kompozitný plášť umožňuje PTFE ohrievačom prežiť:

Neustály nepokoj

Recirkulácia častíc

Vysoká rýchlosť toku kalu

ale stále odolný voči korozívnej procesnej chémii.

Tepelné a mechanické problémy
Študuje sa aj vplyv keramických plnív na tepelné správanie.

Lepšia rozmerová stabilita
Výplne môžu pomôcť minimalizovať:

Tepelné tečenie.

Deformácia povrchu

Mechanické opotrebovanie pri zaťažení

To podporuje stabilitu v miešaných systémoch z dlhodobého hľadiska-.

Potreba konzervatívneho dizajnu tu stále je
Napriek pevnejšiemu povrchu si dobrá inžinierska prax stále vyžaduje:

Riadená hustota wattov

Správna distribúcia prietoku

Kontrola vibrácií

Správne nosné konštrukcie

Kompozit zlepšuje odolnosť, ale neodstraňuje požiadavku na vhodné umiestnenie ohrievača a mechanickú konštrukciu.

Preč od drahých kovových zliatin
Historicky, ohrev brúsnej kaše potreboval drahé exotické kovy.

Obmedzenia kovových riešení
Dokonca aj-výkonné kovy môžu byť citlivé na:

Hrdza

Jamky (kože)

Erózia a sedimentácia

Zväčšovanie

Chemická nekompatibilita.

Ďalším spôsobom je použitie PTFE kompozitov naplnených keramikou. Pripravujú sa zmiešaním:

Odolnosť proti korózii

Nelepivé{0}}správanie

Odolnosť proti oderu

v jednom hmotnom systéme.

Zhrnutie
Pokročilé kompozity PTFE s keramickým výplňou menia prostredie aplikácií fluórpolymérových ohrievačov v náročných priemyselných prostrediach. Dosiahlo sa to zabudovaním malých častíc oxidu hlinitého alebo oxidu kremičitého do matrice PTFE, čím sa výrazne zlepšila odolnosť proti oderu bez obetovania chemickej inertnosti a nízkeho -zanášania, vďaka čomu je technológia PTFE jedinečná.

Kompozitné materiály sú čoraz viac preferované pre ponorné ohrievače pracujúce v miešaných kaloch, banských systémoch, zariadeniach na čistenie odpadových vôd a chemických reaktoroch obsahujúcich suspendované pevné látky. Existujú menšie kompromisy-v dielektrickej pevnosti a trecích vlastnostiach, ale výhody mechanickej odolnosti sú značné.

Keramické-kompozity plnené PTFE postupne narúšajú stereotyp „mäkkého polyméru“ a umožňujú ohrievačom odolným proti korózii- preniknúť do aplikácií, ktoré sa doteraz spoliehali na drahé a stále krehké kovové zliatiny. Budúcnosť chemicky odolného vykurovania čoraz viac závisí od materiálov, ktoré kombinujú inertnú chémiu so skutočnou fyzikálnou odolnosťou.