(zie ook polymer® PTFE en polymer® FEP & PFA specificaties) De mechanische eigenschappen van PTFE zijn laag in vergelijking met andere kunststoffen, maar de eigenschappen blijven op een bruikbaar niveau over een breed temperatuurbereik van -100°F tot +400°F (- 73°C tot 204°C).
Typische eigenschappen van polymer® PTFE fluorpolymeerharsen
Temperatuursbestendigheid
Temperaturen boven 77°C zijn niet gunstig voor componenten van de meeste elastomeren en kunststoffen, terwijl PTFE temperaturen tot 260°C weerstaat.Zelfs onder 77°C, als zuren die corrosief zijn voor metalen en organische oplosmiddelen worden gecombineerd, wordt vaak de voorkeur gegeven aan voeringen en componenten van PTFE, omdat elastomeren en andere kunststoffen vaak niet bestand zijn tegen het zwellen en verzachten van oplosmiddelen.
Chemische inertie
Met chemische inertheid bedoelen we dat PTFE-fluorkoolwaterstofharsen voortdurend in contact kunnen komen met een andere stof zonder dat er een waarneembare chemische reactie plaatsvindt.Over het algemeen zijn PTFE-fluorkoolstofharsen chemisch inert.Niettemin moet deze verklaring, net als alle generalisaties, worden genuanceerd als ze volkomen accuraat wil zijn.Deze kwalificatie zal echter niet tot verwarring leiden als men de fundamentele feiten over het gedrag van PTFE-harsen in gedachten houdt.
De gebruikelijke beschrijvingssamenvatting van verschillende testgegevens kan misleidend zijn, omdat het fundamenteel verschillende soorten ‘chemisch’ gedrag op één hoop kan gooien.Als de beschrijving duidelijk wil zijn, moet er onderscheid worden gemaakt tussen strikt chemische reacties en fysieke acties zoals absorptie.De beschrijving moet de gebruiker in staat stellen rekening te houden met de onderlinge relaties van de fysische en chemische eigenschappen die een bepaalde toepassing kunnen beïnvloeden.
PTFE-harsen worden bijvoorbeeld niet beïnvloed door onderdompeling in koningswater.Maar als de temperatuur en de resulterende druk van dit reagens hoog worden, zal de absorptie van de componenten van het reagens in de hars ook toenemen.Daaropvolgende schommelingen, zoals plotseling drukverlies, kunnen dan fysiek schadelijk zijn als gevolg van de uitzetting van de dampen die in de hars worden geabsorbeerd.Als we het hebben over de chemische eigenschappen van PTFE, moeten we uiteraard onderscheid maken tussen strikt chemische reacties, zoals we hebben uitgedrukt in termen van “chemische compatibiliteit” en fysieke acties, zoals “absorptie” gecombineerd met mechanische en thermische spanning.
Bij normale gebruikstemperaturen worden PTFE-harsen door zo weinig chemicaliën aangevallen, in plaats van dat de chemicaliën waarmee ze compatibel zijn in een tabel worden vermeld.Deze reactanten behoren tot de meest gewelddadige oxidatiemiddelen en reductiemiddelen die we kennen.Elementair natrium in nauw contact met fluorkoolwaterstoffen verwijdert fluor uit het polymeermolecuul.Deze reactie wordt veel gebruikt in watervrije oplossingen om de oppervlakken van PTFE te etsen, zodat de harsen met lijm kunnen worden verbonden.De andere alkalimetalen (kalium, lithium, enz.) reageren op dezelfde manier.
In sommige gevallen bij of nabij de voorgestelde gebruikslimiettemperatuur van 260°C voor TFE en PFA, en 204°C voor FEP, zijn enkele chemicaliën in hoge concentraties reactief ten opzichte van PTFE.Een aanval vergelijkbaar met natriumetsen is bij zulke hoge temperaturen veroorzaakt door 80% NaOH of KOH, metaalhydriden zoals boranen (bijv. B2H6), aluminiumchloride, ammoniak (NH3) en bepaalde aminen (R-NH2) en iminen ( R=NH).Ook is een langzame oxidatieve aantasting waargenomen door 70% salpeterzuur onder druk bij 250°C.Speciale tests zijn vereist wanneer dergelijke extreme reducerende of oxiderende omstandigheden worden benaderd.
Absorptie
In tegenstelling tot metalen absorberen kunststoffen en elastomeren verschillende hoeveelheden van de materialen waarmee ze in contact komen, vooral organische vloeistoffen.De absorptievermogens in PTFE zijn ongewoon laag, en een chemische reactie tussen het plastic en de andere stoffen is een zeldzaamheid (op de enkele eerder genoemde uitzonderingen na).Wanneer absorptie echter wordt gecombineerd met andere effecten, kan deze eigenschap de bruikbaarheid van deze harsen in een bepaalde chemische omgeving beïnvloeden.Als er bijvoorbeeld snelle schommelingen in temperatuur of druk optreden, kunnen er omstandigheden ontstaan die fysiek schadelijk zijn.Door het bredere temperatuurbereik voor PTFE-harsen worden ze vaker blootgesteld aan dit soort fysieke schade dan andere kunststoffen.
Laten we bij wijze van uitleg eens kijken naar de “stoomcyclus”-test beschreven in de ATSM-normen* voor beklede buizen.Monsters van beklede buizen worden onderworpen aan stoom van 0,8 MPa (125 psi), afgewisseld met koud water onder lage druk, wat inderdaad zeer ernstige thermische en drukschommelingen veroorzaakt.Dit wordt gedurende 100 cycli herhaald.Stoom veroorzaakte een druk- en temperatuurgradiënt door de voering, waardoor een kleine hoeveelheid stoom werd geabsorbeerd, die condenseert tot water binnen de voeringwand.Bij het loslaten van de druk, of bij het opnieuw introduceren van stoom, kan het ingesloten water uitzetten tot damp, waardoor een originele microporie ontstaat.De herhaalde druk en thermische cycli vergroten de microporiën, waardoor uiteindelijk zichtbare, met water gevulde blaren in de voering ontstaan.Volgens de ASTM-normen hebben de blisters geen nadelige invloed op de prestaties van de pijpvoering; de dikte van de chemische barrière is nog steeds intact.
Er zijn corrosieve maatregelen die de ernst van blaarvorming verminderen.Thermische isolatie van een beklede pijp of vat vermindert de temperatuurgradiënt in de voering, waardoor vaak condensatie en daaropvolgende uitzetting van geabsorbeerde vloeistoffen wordt voorkomen.Het verminderde ook de snelheid en omvang van temperatuurveranderingen, waardoor blaarvorming tot een minimum werd beperkt.Door de hoeveelheid hars te verminderen kan isolatie dus in veel gevallen een beschermende maatregel bieden.Extra bescherming kan worden geboden door gebruik te maken van bedrijfsprocedures of apparaten die de snelheid van procesdrukverlagingen of temperatuurstijgingen beperken.
Permeatie
Permeatie is een factor die nauw verband houdt met absorptie, maar is ook een functie van andere fysieke effecten, zoals diffusie en temperatuur.In de ruim 20 jaar ervaring met met PTFE beklede buizen is het aantal storingen dat wordt toegeschreven aan de permeatie van corrosieve damp gevolgd door corrosie van het steunorgaan opmerkelijk laag.De voeringdiktes van 1,27 tot 6,35 mm die nodig zijn voor fysieke sterkte bij hoge temperaturen verminderen de permeatie tot het punt dat dit normaal gesproken een ondergeschikte overweging is.Omdat zoveel variabelen de permeatie beïnvloeden, is het misleidend om laboratoriumpermeabiliteitsgegevens verkregen met dunne polymeerfilms te gebruiken als basis voor de selectie van specifieke fluorplastische polymeerbekledingen.Op enkele uitzonderingen na hebben verschillen in permeabiliteit tussen fluorkunststoffen weinig invloed op de prestaties van gefabriceerde leidingen en apparatuur.De prestaties worden voornamelijk bepaald door ontwerp, fabricage en kwaliteitscontrole.Daarom ligt de voornaamste zorg gewoonlijk bij de absorptie, aangezien dit de eigenschap is die het meest indicatief is voor de bruikbaarheid van de fluorkoolstofharsen in een gegeven chemische omgeving.
Bij niet-begrensde bekledingen is het belangrijk dat de ruimte tussen de bekleding en het steunorgaan naar de atmosfeer wordt geventileerd, niet alleen om het ontsnappen van een kleine hoeveelheid doordringende dampen mogelijk te maken, maar ook om te voorkomen dat de uitzetting van ingesloten lucht, waardoor de bekleding ineenzakt.Deze ventilatieopeningen worden ook gebruikt voor kwaliteitscontroletests van beklede buizen en als veiligheidsvoorziening om lekkage aan te geven in geval van beschadiging van de voering.Het bezwijken van de voering wordt vaak toegeschreven aan permeatie, terwijl de voornaamste oorzaak in feite het optreden van vacuüm in de processtroom is.Fabrikanten van beklede buizen publiceren de weerstand tegen vacuüm bij nominale temperatuur van hun verschillende afmetingen en voeringdiktes, maar het is soms nodig om overmatig vacuüm te voorkomen door ontwerpkenmerken en operationele procedures.
Posttijd: 14 februari 2019