יצרן חלקים מדויקים התקין מחמם טבילה מסוג PTFE במיכל ניקוי המבוסס על-ממס. הממס היה פחמימן עם כלור המשמש להסרת שמני עיבוד ושאריות שטף. המחמם דורג עבור הטמפרטורה וצפיפות הוואט. זה נכשל לאחר שלושה חודשים-לא כתוצאה מהתקפה כימית על ה-PTFE, אלא מחדירת ממס שהרסה את בידוד ה-MgO וגרמה לתקלה באדמה. הפולימר היה שלם. המחמם לא היה.
נוזלי ניקוי המבוססים על-ממסים מהווים אתגר שונה מאשר כימיה מימית. רוב הממיסים אינם תוקפים PTFE כימית, אך הם חודרים לפולימר בקלות רבה יותר מאשר מים. הצמיגות הנמוכה והדיפוזיטיביות הגבוהה שלהם מאפשרים להם לחדור לנדן מהר יותר, ולהגיע לבידוד MgO תוך חודשים ולא שנים. התוצאה היא ירידה מהירה בהתנגדות הבידוד ובסופו של דבר כשל חשמלי.
מדוע ממיסים מחלחלים PTFE מהר יותר ממים
חלחול הוא תהליך דיפוזיה. מולקולות נעות דרך מטריצת הפולימר על ידי דחיסה בין השרשראות. מולקולות קטנות יותר מתפזרות מהר יותר. מולקולות שיש להן זיקה לפולימר-פרמטרים דומים של מסיסות-מתפזרות מהר יותר.
מים הם מולקולה קטנה, אבל הם קוטביים ויש להם זיקה נמוכה למטריצת PTFE הלא קוטבית. זה מחלחל לאט לאט. רוב הממיסים האורגניים אינם קוטביים או קוטביים עדין, ויש להם זיקה גבוהה יותר ל-PTFE. הם מתמוססים לתוך פני הפולימר בקלות רבה יותר ומתפזרים דרך המטריצה מהר יותר.
ממיסים כלוריים כגון מתילן כלוריד, טריכלורואתילן ופרכלורואתילן הם חומרים אגרסיביים במיוחד. גודלם המולקולרי הקטן והזיקה המתונה ל-PTFE מאפשרים להם לחדור לנדן תוך שבועות או חודשים.
| סוג ממס | גודל מולקולרי | זיקה ל-PTFE | קצב חלחול | זמן לכשל בבידוד |
|---|---|---|---|---|
| מַיִם | קָטָן | נָמוּך | נמוך מאוד | 2-5 שנים |
| אלכוהול | קָטָן | לְמַתֵן | נמוך-בינוני | 1-3 שנים |
| קטונים | קָטָן | לְמַתֵן | לְמַתֵן | 8-18 חודשים |
| ממיסים עם כלור | קָטָן | בינוני-גבוה | גָבוֹהַ | 3-8 חודשים |
| ממיסים ארומטיים | לְמַתֵן | גָבוֹהַ | גָבוֹהַ | 2-6 חודשים |
| פחמימנים אליפטיים | לְמַתֵן | גָבוֹהַ | בינוני-גבוה | 4-12 חודשים |
שיעורי חדירת ממס דרך PTFE והשפעתם על עמידות הבידוד
השפעת הטמפרטורה על חדירת ממס
הטמפרטורה מאיצה את חדירת הממס באותו אופן שהיא מאיצה את חדירת המים. כל עלייה של 10 מעלות מכפילה בערך את קצב הדיפוזיה. ממס שלוקח לו שנים עשר חודשים לחדור לנדן ב-40 מעלות עשוי לחדור אליו תוך שישה חודשים ב-50 מעלות ושלושה חודשים ב-60 מעלות.
מיכלי ניקוי ממסים פועלים לעתים קרובות בטמפרטורות גבוהות כדי לשפר את יעילות הניקוי. מיכל ב-60-70 מעלות תובעני במיוחד עבור מחממי טבילה מסוג PTFE מכיוון שהשילוב של דיפוזיות גבוהה וטמפרטורה מוגברת מאיץ את החדירה.
| טמפרטורת הפעלה | קצב חלחול יחסי | זמן לכשל בבידוד | חיי שירות צפויים |
|---|---|---|---|
| 30 מעלות | 1× | 12-18 חודשים | 2-3 שנים |
| 40 מעלות | 2× | 6-12 חודשים | 1-2 שנים |
| 50 מעלות | 4× | 3-6 חודשים | 6-12 חודשים |
| 60 מעלות | 8× | 6-12 שבועות | 3-6 חודשים |
| 70 מעלות | 16× | 3-6 שבועות | 4-8 שבועות |
חדירת ממס וחיי שירות כפונקציה של טמפרטורת הפעולה
מדוע חדירת ממס מזיקה יותר מחדירת מים
חדירת מים מפחיתה את עמידות הבידוד אך אינה תוקפת כימית את ה-MgO. חדירת הממס שונה. ממיסים אורגניים רבים מגיבים עם חומר המילוי MgO או ממיסים אותו, ויוצרים מסלולים מוליכים ומינים מאכלים.
ממיסים כלוריים יכולים להתפרק בטמפרטורות גבוהות במגע עם MgO, ולשחרר חומצה הידרוכלורית. החומצה תוקפת את ה-MgO ואת יסוד ההתנגדות, וגורמת לפירוק מהיר. המחמם נכשל מבפנים החוצה, למרות שמעטפת ה-PTFE נראית שלמה.
הממס שמגיע ל-MgO יוצר גם סיכון אש. ממיסים אורגניים הם דליקים, ותנור חימום שספג ממס לבידוד שלו עלול להתלקח אם האלמנט מתחמם יתר על המידה. זהו חשש בטיחותי כמו גם דאגת אמינות.
הנחיות מעשיות לשירות ממסים
מחממי טבילה מסוג PTFE אינם מתאימים לכל יישומי הניקוי המבוססים על ממס-. עבור ממיסים עם שיעורי חדירות נמוכים-כגון מים-אלכוהולים מתערבים וקטונים קלים בטמפרטורות מתונות-יתכן PTFE יהיה מקובל עם ניטור קפדני. עבור ממיסים עם כלור, ממיסים ארומטיים והפעלה בטמפרטורה- גבוהה, PTFE אינו מומלץ.
ביישומים אלה, יש לשקול חומרים חלופיים. קוורץ עמיד לרוב הממיסים ובעל חדירות נמוכה יותר. נירוסטה 316L עמידה בפני ממסים רבים אך עלולה להרוס בסביבות כלור. טיטניום עמיד לרוב הממיסים אך הוא יקר.
| סוג ממס | התאמה ל-PTFE | חלופה מומלצת | הערות |
|---|---|---|---|
| חומרי ניקוי מימיים | מְעוּלֶה | - | PTFE הוא אידיאלי |
| אלכוהול,<50°C | טוֹב | - | מעקב אחר התנגדות בידוד |
| קטונים,<50°C | לְמַתֵן | קְוָרץ | חיי שירות קצרים יותר |
| ממיסים עם כלור | לא מומלץ | קוורץ, נירוסטה | סכנת שריפה, חלחול |
| ממיסים ארומטיים | לא מומלץ | קוורץ, נירוסטה | חדירות גבוהה |
| פחמימנים אליפטיים | שׁוּלִי | קוורץ, נירוסטה | חלחול מתון |
התאמת PTFE וחלופות לנוזלי ניקוי המבוססים על-ממסים
ניטור ותחזוקה בשירות ממסים
אם נעשה שימוש ב-PTFE בשירות ממסים, ניטור עמידות בידוד הוא חיוני. בדיקת מגוהמטר חודשית חושפת את מגמת החדירה. ירידה של יותר מ-20% מהבסיס מצביעה על כך שממס מגיע ל-MgO.
יש לאטום ולאוורר את המארז המסוף כדי למנוע הצטברות אדי ממס. אדי ממיסים כבדים יותר מאוויר ויכולים להצטבר במתחמים-נמוכים. אוורור או טיהור מתאימים מפחיתים את הסיכון לחדירת אדים ואש.
ניקוי קבוע של הנדן מסיר שאריות ממס ומשקעים שיכולים להאיץ את החדירה. מספיקים מטלית רכה וממס תואם. ניקוי שוחק פוגע במשטח ה-PTFE ויוצר אתרי גרעין לחדירה נוספת.
כאשר PTFE אינו הבחירה הנכונה
PTFE אינו הבחירה הנכונה לנוזלי ניקוי המבוססים על-ממסים בטמפרטורות גבוהות, עבור ממיסים כלוריים או ארומטיים, או עבור יישומים שבהם סכנת שריפה מהווה דאגה. במקרים אלו, קוורץ או נירוסטה עשויים להתאים יותר, בהתאם לממס ולטמפרטורת הפעולה.
תצורת מחמם טבילה PTFE מותאמת אישית עם מעטפות עבות יותר ומארזי קצה אטומים מאריכה את חיי השירות בשירות ממיסים עדינים, אך היא אינה יכולה להתגבר על מגבלות החדירה הבסיסיות של PTFE בממסים אגרסיביים. תהליך המפרט דורש את הרכב הממס, טמפרטורת הפעולה והיסטוריית החדירה של מחממים קודמים.
