Kako napredni keramični-kompoziti PTFE izboljšujejo odpornost proti obrabi v grelnih ovojih?

Čisti PTFE je odličen kemično, vendar mehansko mehak, kot močan, spolzek vosek. Običajni grelni plašč iz PTFE se lahko postopoma obrabi zaradi nenehnega udarca delcev v mešalni posodi, ki vsebuje abrazivne delce katalizatorja ali mineralno goščo. Nova generacija PTFE kompozitov je polnjena s keramiko. Polimer je ojačan z mikroskopskimi trdimi keramičnimi delci, ki skupaj tvorijo ovoj, ki je odporen na močno abrazijo, vendar ima še vedno kemično inertnost, zaradi katere je PTFE sploh zaželen.

Ustvarjanje kompozitnega grelnika PTFE, polnjenega s keramiko, odpornega na obrabo, je velik odmik pri oblikovanju potopnega grelnika za kemično agresivne in mehansko sovražne nastavitve. Sodobni fluoropolimerni grelniki so izdelani tako, da so odporni na nenehno fizično obrabo, ne le korozijsko.

Zakaj čisti PTFE ne uspe pri brušenju
PTFE je zelo kemično odporen in ima nizko površinsko energijo, vendar je v primerjavi s kovinami ali keramiko nekoliko mehak.

Mehanske omejitve čistega politetrafluoroetilena
Čisti PTFE je lahko izpostavljen: - pogojem abrazivnega toka

Razmaščevanje površine.

Progresivna materialna izguba

Žlebovi in ​​obrabne sledi

Zmanjšana debelina plašča

Prezgodnja okvara grelnika

V rezervoarjih z mešanjem z suspendiranimi trdnimi snovmi turbulentni tok nenehno bombardira površino grelnika z delci.

Primeri so:

Katalizatorske gošče

Suspenzije mineralov

Pesek v odpadni vodi

Kristalne soli

keramični prah

PTFE je zelo odporen na kemične napade, vendar je zaradi svoje mehkobe dovzeten za dolgotrajno-mehansko razgradnjo.

Keramična polnila za PTFE ojačitev
Nova kompozitna metoda spremeni matrico samega PTFE.

Vdelani keramični delci
Fini prah iz keramičnih materialov, kot so:

Aluminijev oksid (Al2O3)

Silicijev dioksid (SiO2)

se zmešajo s PTFE smolo pred oblikovanjem ovoja.

Ti delci so trajno vključeni v polimerno ogrodje.

PTFE je oblečen v majhen oklep.

Kako so kompoziti odporni proti obrabi
Med udarcem abrazivnih delcev na površino kompozita:

Močna keramična zrnca absorbirajo velik del energije udarca

Lokalno rezanje in dolbenje je zmanjšano

Odstranjevanje PTFE postane bolj zahtevno

Površinska obraba se znatno zmanjša

Mehkejšega fluoropolimera ni dovoljeno neprestano vleči proč. Keramični delci, vstavljeni v polimer, ščitijo okoliški polimer.

Povečanje odpornosti proti obrabi je lahko dramatično.

Odpornost proti obrabi je merljivo izboljšana
Keramična ojačitev je bila učinkovita pri laboratorijskem testiranju obrabe.

Odpornost proti obrabi Taber
Tipični preskusi obrabe, kot je preskus obrabe po Taberju, na splošno razkrijejo, da:

Izguba mase se močno zmanjša

Zmanjšana obraba spodnjih površin

Boljša dimenzijska stabilnost

V nekaterih formulacijah je odpornost proti obrabi povečana z:

Vsaj faktor 10 v primerjavi s PTFE brez polnila

Zaradi tega je PTFE material, ki lahko prenese visoko abrazivne industrijske nastavitve, v nasprotju s tem, da je samo kemično odporen, a mehansko krhek.

Ohranite kemične prednosti PTFE
Ena od velikih prednosti kompozitov s-keramičnim polnilom je, da so osnovne kemične lastnosti PTFE v veliki meri ohranjene.

Še vedno visoka kemična inertnost
Kompozit ima še vedno:

Dobra kemična odpornost

Lastnosti proti sprijemanju-

Odpornost proti koroziji

Nizka poraba vode

To omogoča, da material deluje v pogojih, kjer bi kovinski grelni plašči hitro zarjaveli ali se umazali.

Ohranjanje-nelepljivih lastnosti
Površina prav tako ohranja večino značilnega nizkega oprijema PTFE, vendar polnilo povzroči skromno povečanje koeficienta trenja.

To pomaga zmanjšati:

Nabiranje blata

Obraščanje zaradi kristalizacije

Lepljenje delcev

Težavnost čiščenja

Zakaj je vsebnost polnila tako skrbno omejena
0,5 % do 1 %. Vsebnost keramičnega polnila je treba natančno regulirati.

Prilagodljivost in vzdržljivost
Običajna obremenitev polnila je še vedno precej nizka, da omogoča:

Obdelovalnost

Mehanska prožnost

Razdalja zaradi toplotnega raztezanja

Značilnosti oblikovanja

Visoka obremenitev polnila lahko naredi ovoj:

Krhko

Težko narediti

Dovzeten za zlom zaradi termičnega kroženja

Kompozit je torej skrbno zasnovan kompromis in ne zgolj povečanje trdote.

Kompromisi PTFE s keramičnim polnilom
Občutno se izboljša odpornost proti obrabi, vendar se nekatere lastnosti materiala spremenijo.

Zmanjšana dielektrična trdnost
Vključitev keramičnih delcev lahko nekoliko poslabša električno izolacijo.

Možni vplivi vključujejo:

Nižja dielektrična trdnost

Dodatne mikroskopske poti napak

Značilnosti električne razgradnje so spremenjene

Vendar je material na splošno še vedno zelo dober za izolacijo potopnih grelnikov.

Povečano trenje na površini
V primerjavi s čistim PTFE:

Koeficient trenja se nekoliko poveča.

Drsnost površine se rahlo zmanjša

pri večini aplikacij-ogrevanja gnojnice se to na splošno šteje za dober kompromis-glede na izboljšano odpornost proti obrabi.

Rastoče industrijske aplikacije
Trdnejši PTFE, polnjen s -keramiko, ustvarja nove industrijske trge za grelnike iz fluoropolimerov.

Rudarjenje in predelava mineralov
Pri rudarjenju se običajno soočajo s potopnimi grelniki:

pesek,-ki nosi gnojevko

Suspenzije zdrobljenih rud

Abrazivni procesni tokovi

V tem okolju se življenjska doba keramično polnjenih plaščev močno podaljša.

Čiščenje odpadne vode
Sistemi za odpadno vodo običajno vključujejo:

Lebdeči prah

Kremenčev prah

Biološke trdne snovi

brušenje blata

V teh razmerah so običajni fluoropolimerni grelniki nagnjeni k hitri obrabi, kompozitne rešitve pa postajajo vse bolj zaželene.

Kemijski reaktorji, ki uporabljajo-katalizatorje v trdnem stanju
V kemičnih reaktorjih s suspendiranimi delci katalizatorja so potopni grelniki izpostavljeni visokim mehanskim obremenitvam.

Kompozitni plašč omogoča preživetje PTFE grelnikov:

Nenehni nemiri

Recirkulacija delcev

Visokohitrostni tok gnojevke

vendar še vedno odporen na korozivno procesno kemijo.

Toplotne in mehanske težave
Proučujemo tudi vpliv keramičnih polnil na toplotno obnašanje.

Boljša dimenzijska stabilnost
Polnila lahko pomagajo zmanjšati:

Toplotno lezenje.

Površinska deformacija

Mehanska obraba pri obremenitvi

To spodbuja dolgoročno stabilnost v sistemih z mešanjem-.

Potreba po konzervativnem oblikovanju je še vedno prisotna
Kljub trši površini dobra inženirska praksa še vedno zahteva:

Nadzorovana gostota vatov

Pravilna porazdelitev pretoka

Kontrola vibracij

Pravilne podporne strukture

Kompozit izboljša vzdržljivost, vendar ne odpravi zahteve po ustrezni postavitvi grelnika in mehanski zasnovi.

Odmik od dragih kovinskih zlitin
Zgodovinsko gledano je ogrevanje abrazivne brozge zahtevalo drage eksotične kovine.

Omejitve kovinskih rešitev
Celo visoko{0}}zmogljive kovine so lahko občutljive na:

Rja

luknjanje (kože)

Erozija in sedimentacija

Povečanje velikosti

Kemijska nezdružljivost.

Drug način je uporaba PTFE kompozitov, polnjenih s keramiko. Pripravimo jih z mešanjem:

Odpornost proti koroziji

Neoprijemljivost-

Odpornost proti obrabi

v enem materialnem sistemu.

Povzetek
Napredni PTFE kompoziti, polnjeni s keramiko, spreminjajo krajino uporabe fluoropolimernih grelnih ovojov v težkih industrijskih okoljih. To je bilo doseženo z vdelavo majhnih delcev aluminijevega oksida ali silicijevega dioksida v PTFE matriko, kar močno izboljša odpornost proti obrabi, ne da bi pri tem žrtvovali kemično inertnost in nizko-obraščanje, zaradi česar je tehnologija PTFE edinstvena.

Kompozitni materiali imajo vedno večjo prednost za potopne grelnike, ki delujejo v mešanih suspenzijah, rudarskih sistemih, napravah za čiščenje odpadne vode in kemičnih reaktorjih, ki vsebujejo suspendirane trdne snovi. Obstajajo manjši-kompromisi glede dielektrične trdnosti in tornih lastnosti, vendar so prednosti v mehanski vzdržljivosti znatne.

PTFE kompoziti s keramičnim-polnilom postopoma rušijo stereotip o 'mehkem polimeru' in omogočajo,-grelnikom, odpornim proti koroziji, da prodrejo v aplikacije, ki so se doslej zanašale na drage in še vedno krhke kovinske zlitine. Prihodnost kemično odpornega ogrevanja je vedno bolj odvisna od materialov, ki združujejo inertno kemijo z resnično fizično robustnostjo.