Kako napredni keramički{0}}punjeni PTFE kompoziti poboljšavaju otpornost na abraziju u omotaču grijača?

Čisti PTFE je odličan hemijski, ali mehanički mekan, kao jak, klizav vosak. Konvencionalni omotač PTFE grijača može se progresivno istrošiti stalnim udarom čestica u posudi za miješanje koji sadrži abrazivne čestice katalizatora ili mineralnu suspenziju. Nova generacija PTFE kompozita je punjena keramikom. Polimer je ojačan mikroskopskim čvrstim keramičkim česticama, koje zajedno čine omotač koji je otporan na nasilnu abraziju, ali i dalje ima hemijsku inertnost zbog koje je PTFE u prvom redu bio poželjan.

Stvaranje PTFE kompozitnog grijača otpornog na abraziju je veliki odmak u dizajnu uranjajućeg grijača za kemijski agresivna i mehanički neprijateljska podešavanja. Moderni fluoropolimerni grijači su napravljeni da izdrže konstantnu fizičku abraziju, a ne samo otpornost na koroziju.

Zašto čisti PTFE ne uspijeva u abrazivnom radu
PTFE je visoko hemijski otporan i ima nisku površinsku energiju, ali je donekle mek u poređenju s metalima ili keramikom.

Mehanička ograničenja čistog politetrafluoroetilena
Čisti PTFE može biti izložen: - uslovima abrazivnog protoka

Čišćenje površine.

Progresivni gubitak materijala

Žljebovi i tragovi habanja

Smanjena debljina omotača

Prerano kvar grijača

U promešanim rezervoarima sa suspendovanim čvrstim materijama, turbulentni tok neprekidno bombarduje površinu grejača česticama.

Primjeri su:

Katalizatorske suspenzije

Suspenzije minerala

Griz u otpadnim vodama

Kristalne soli

keramički prah

PTFE je veoma otporan na hemijske napade, ali njegova mekoća ga čini podložnim dugotrajnoj-mehaničkoj degradaciji.

Keramički punioci za PTFE ojačanje
Nova kompozitna metoda mijenja matricu samog PTFE.

Ugrađene keramičke čestice
Fini prahovi od keramičkih materijala kao što su:

glinica (Al2O3)

Silicijum (SiO2)

se miješaju sa PTFE smolom prije formiranja omotača.

Ove čestice su trajno ugrađene u polimerni okvir.

PTFE je obučen u minijaturni oklop.

Kako kompoziti otporni na habanje
Prilikom udara abrazivnih čestica na površinu kompozita:

Snažne keramičke granule apsorbiraju veliki dio energije udarca

Lokalizirano rezanje i urezivanje je svedeno na minimum

Uklanjanje PTFE postaje sve teže

Površinsko trošenje je značajno smanjeno

Mekši fluoropolimer nije dozvoljeno da se stalno povlači. Keramičke čestice umetnute u polimer štite okolni polimer.

Povećanje otpornosti na habanje može biti dramatično.

Otpornost na abraziju mjerljivo poboljšana
Keramička armatura bila je efikasna u laboratorijskim ispitivanjima na abraziju.

Otpornost na Taber habanje
Tipični testovi habanja kao što je Taber testiranje na habanje općenito otkrivaju sljedeće:

Gubitak mase je znatno smanjen

Smanjeno habanje na donjim površinama

Bolja dimenzionalna stabilnost

U nekim formulacijama otpornost na habanje je poboljšana:

Najmanje faktor 10 u odnosu na nepunjeni PTFE

To čini PTFE materijalom koji može izdržati visoko abrazivna industrijska okruženja, za razliku od samo kemijske otpornosti, ali mehanički lomljivog.

Zadržite hemijske prednosti PTFE
Jedna od velikih prednosti keramičkih{0}}kompozita je da se osnovna hemijska svojstva PTFE-a značajno zadržavaju.

I dalje visoka hemijska inertnost
Kompozit još uvijek ima:

Dobra hemijska otpornost

Anti-svojstva protiv prianjanja

Otpornost na koroziju

Nisko upijanje vode

Ovo omogućava materijalu da funkcioniše u uslovima u kojima bi metalni omotači grejača brzo korodirali ili zaprljali.

Zadržavanje{0}}neljepljivih svojstava
Površina također zadržava veliki dio karakterističnog ponašanja niske adhezije PTFE-a, ali punilo uzrokuje skromno povećanje koeficijenta trenja.

Ovo pomaže u smanjenju:

Nagomilavanje mulja

Zagađivanje kristalizacijom

Lepljenje čestica

Poteškoće pri čišćenju

Zašto je sadržaj punila tako pažljivo ograničen
0,5% do 1%. Sadržaj keramičkog punila treba pažljivo regulirati.

Fleksibilnost i izdržljivost
Uobičajeno punjenje punila je još uvijek prilično malo kako bi se omogućilo:

Procesabilnost

Mehanička fleksibilnost

Zazor termičke ekspanzije

Karakteristike formiranja

Visoko opterećenje punilom može učiniti omotač:

Fragile

Teško je napraviti

Osjetljiv na lomljenje zbog termičkog ciklusa

Kompozit je stoga pažljivo osmišljen kompromis, a ne samo povećanje tvrdoće.

Kompromisi PTFE punjenog keramikom
Otpornost na habanje je značajno poboljšana, ali se neka svojstva materijala mijenjaju.

Smanjena dielektrična čvrstoća
Uključivanje keramičkih čestica može neznatno pogoršati performanse električne izolacije.

Mogući uticaji uključuju:

Manja dielektrična čvrstoća

Dodatne mikroskopske rute grešaka

Promijenjene karakteristike električnog kvara

Međutim, materijal je općenito vrlo dobar za primjenu izolacije potopnih grijača.

Povećano trenje na površini
U poređenju sa čistim PTFE:

Koeficijent trenja se donekle povećava.

Klizavost površine se blago smanjuje

s obzirom na većinu primjena{0}}grijanja na gnojnicu, ovo se općenito smatra dobrim-odnosom s obzirom na poboljšanje otpornosti na abraziju.

Rastuće industrijske aplikacije
Čvršći PTFE punjen keramikom- stvara nova industrijska tržišta za grijače od fluoropolimera.

Rudarstvo i prerada minerala
Rudarske operacije se obično susreću s potapajućim grijačima:

kaša koja nosi pijesak

Suspenzije drobljenih ruda

Abrazivni procesni tokovi

U ovom okruženju životni vijek keramičkih omotača se dramatično produžava.

Tretman otpadnih voda
Sistemi otpadnih voda obično uključuju:

Suspendirana prašina

Silica Dust

Biološke čvrste materije

mlevenje blata

U ovim uvjetima konvencionalni grijači od fluoropolimera su skloni brzom habanju, a kompozitna rješenja postaju sve poželjnija.

Hemijski reaktori koji koriste čvrste{0}}katalizatore
U hemijskim reaktorima sa suspendovanim česticama katalizatora, imerzioni grejači doživljavaju veliko mehaničko opterećenje.

Kompozitni omotač omogućava preživljavanje PTFE grijača:

Stalni nemiri

Recirkulacija čestica

Visoka brzina protoka kaše

ali i dalje otporan na korozivnu procesnu hemiju.

Termički i mehanički problemi
Također se proučava utjecaj keramičkih punila na termičko ponašanje.

Bolja dimenzionalna stabilnost
Punila mogu pomoći da se minimizira:

Termičko puzanje.

Deformacija površine

Mehaničko habanje pri opterećenju

Ovo promoviše stabilnost u miješanim sistemima na duži rok-.

Potreba za konzervativnim dizajnom i dalje postoji
Bez obzira na čvršću površinu, dobra inženjerska praksa i dalje zahtijeva:

Kontrolisana gustoća vata

Ispravna distribucija protoka

Kontrola vibracija

Pravilne potporne strukture

Kompozit poboljšava izdržljivost, ali ne eliminiše zahtjeve za odgovarajućim postavljanjem grijača i mehaničkim dizajnom.

Udaljavanje od skupih metalnih legura
Istorijski gledano, za zagrijavanje abrazivnog gnojiva bili su potrebni skupi egzotični metali.

Ograničenja metalnih rješenja
Čak i-metali visokih performansi mogu biti osjetljivi na:

Rust

Udubljenje (kože)

Erozija i sedimentacija

Povećanje

Hemijska nekompatibilnost.

Drugi način je korištenje PTFE kompozita upakovanih keramikom. Pripremaju se mešanjem:

Otpornost na koroziju

Ne-ponašanje

Otpornost na habanje

u jednom materijalnom sistemu.

Rezime
Napredni PTFE kompoziti punjeni keramikom mijenjaju krajolik primjene omotača fluoropolimera grijača u teškim industrijskim okruženjima. Ovo je postignuto ugrađivanjem malih čestica glinice ili silicijum dioksida u PTFE matricu, uvelike poboljšavajući otpornost na abraziju bez žrtvovanja hemijske inertnosti i malog-ponašanja zarastanja što čini PTFE tehnologiju jedinstvenom.

Kompozitni materijali se sve više preferiraju za uranjajuće grijače koji rade u miješanoj muljci, rudarskim sistemima, postrojenjima za tretman otpadnih voda i hemijskim reaktorima koji sadrže suspendirane čvrste tvari. Postoje male razlike-u pogledu dielektrične čvrstoće i svojstava trenja, ali prednosti u mehaničkoj izdržljivosti su značajne.

PTFE kompoziti punjeni keramikom-postupno razbijaju stereotip 'mekog polimera' i omogućavaju grijačima otpornim na koroziju{1}} da prodru u aplikacije koje su se do sada oslanjale na skupe i još uvijek krhke metalne legure. Budućnost grijanja otpornog na kemikalije sve više ovisi o materijalima koji kombiniraju inertnu hemiju sa stvarnom fizičkom robusnošću.