フッ素ポリマーは長年にわたり、化学産業や同様の産業において、広範囲の攻撃的な媒体による化学攻撃からプラントや機器を保護するために重要な役割を果たしてきました。これは、フッ素ポリマーが他のプラスチックやエラストマー材料よりも大幅に優れた耐薬品性と熱安定性を備えているためです。長年にわたり、フッ素ポリマーは化学業界や同様の業界で、広範囲の攻撃的な物質による化学攻撃からプラントや機器を保護するために重要な役割を果たしてきました。メディア。これは、他のプラスチックやエラストマー材料よりも大幅に優れた耐薬品性と熱安定性を備えているためです。
PTFE の開発に続き、1960 年に溶融加工可能なフッ素化エチレンプロピレン (FEP) が導入され、まったく新しい応用分野が開かれました。ライニング材料として 20 年間使用されてきたパーフルオロアルコキシポリマーである PFA は、現在では PTFE の後継となる熱可塑性樹脂であり、同等の耐熱性と耐薬品性を備え、加工性、半透明性、耐浸透性、機械的強度に関して優れた特性を備えています。 。
化学産業では、PTFE と PFA の両方のフッ素ポリマーが主にライニングの形で使用されています。パイプ、ベンド、T ピース、減速ジョイントなどの単純な形状の場合は、PTFE が一般的に使用されます。ペースト押出、ラム押出、またはテープ巻き付けによって塗布されます。これらのプロセスでは、プリフォームが PTFE で作られます。次に、これを焼結して金属ワークピースに挿入します。バルブやポンプなどの複雑な形状の金属部品のライニングにPTFEを使用することはさらに困難です。したがって、静水圧成形が好ましい方法です。この製品では、金属ワークピースとライニングする領域の形状に合わせて特別に作られたゴム袋の間に生じる空間に PTFE 粉末が充填されます。粉末は事前に圧縮され、その後、所望の形状に冷間圧縮されます。最後に、ゴム袋を取り外し、裏地を付けた部分をオーブンで 360°C (680°F) 以上で焼結します。
PFA は、明確に定義された融点を持つ熱可塑性材料であり、トランスファー成形または射出成形によって加工できます。顆粒はメルトポットまたは押出機で溶かされ、油圧プレスによって熱いツールに押し込まれます。
この方法により、公差? で非常に正確な壁厚を実現できます。狭い半径やアンダーカットでも 0,5 mm。スプルーを除去し、フランジの合わせ面を滑らかにすることを除いて、機械的な仕上げは実質的に必要ありません。
ただし、静水圧成形を使用する場合、所望の寸法を正確に達成するには、充填する形状の複雑さの程度に応じて、かなりの量の機械仕上げが必要になります。
特にバルブハウジングなどのより複雑な形状の場合、壁の厚さの均一性はさらに変化する可能性があります。
吸収と浸透
金属とは異なり、プラスチックやエラストマーは、接触する媒体の量に応じて吸収します。これは有機化合物の場合によく起こります。吸収に続いて、壁の内張りを通って浸透する可能性があります。これはフッ素ポリマーではめったに観察されませんが、壁の厚さを増やすか、フッ素ポリマーライニングと金属壁の間の空間を排気する装置を設置することで対処できます。透過性と吸収性に関しては、PFA などの溶融加工されたフッ素ポリマーが PTFE よりも優れたバリア特性を示すことが明確に示されています。
耐真空性
化学処理で広く使用されている種類の閉鎖システムでは、既に大気圧未満で動作している場合を除き、温度の低下によってシステム内が真空になるため、耐真空性が必要です。PFA を使用すると、ライニングの適切な真空耐性を達成するのは比較的簡単です。通常、裏地は「アンカー付き」です。「ダブテール」によって金属壁に取り付けます。の溝またはチャネル
後者。
冷間成形された PTFE 顆粒では、PTFE 粉末を溝に流入させるために比較的大きなチャネルが必要になるため、金属壁にライニングをしっかりと固定することがより困難になります。したがって、より一般的には、PTFE ライニングと金属ハウジングの間に接着剤が使用されます。ただし、フッ素ポリマーの非粘着特性と結合剤の限られた熱抵抗により、PTFE は限られた真空耐性しか示しません。
品質管理により亀裂やボイドを防止
PTFE および PFA ライニングでは、故障を特定するために絶縁耐力が測定されます。この方法では、材料全体に広がる亀裂や空隙を確実に特定できますが、フッ素ポリマーのよく知られた高い抵抗率のため、表面下 1.5 mm 以上で始まる欠陥は示されません (図 5)。 。
このため、超音波法を使用したさらなるテストも適用できます。このテストでは、ライニングの表面から金属ハウジングまでの距離を測定します。ただし、空隙や気孔が存在する場合は真のライニングの厚さが得られないため、信頼性は高くありません。さらに、この方法は、アンダーカットや半径が狭い小さな部品や小さく複雑な形状に使用するには非現実的です。
亀裂や空隙などの表面欠陥を検査するもう 1 つの方法は、いわゆる「Met-L-Check」を使用することです。染料浸透法。ただし、この方法は表面欠陥の検出のみに限定されます。
化学構造
PFAは半透明なので光学的に確実に確認できます。表面下の亀裂や空隙は、適切な光源を使用して可視化できます。ライニング内のアクセスが困難な場所は、冷光ランプと柔軟なファイバーライトガイドを使用して検査できます。
ライニングのコスト比較
原材料価格で見ると、PFAはPTFEの約3倍の価格になります。
ただし、この欠点は、ライニングする形状、そのサイズ、ライニングするワークピースの数、採用する加工方法などの要因に応じて、補ったり、大幅に軽減したりすることができます。これは、PFA が手作業によるプロセスの準備や、それに伴う材料損失を伴う仕上げ加工を必要としないため、可能です。
非常に大きな部品のライニングに PFA を使用することは、材料費が高くつくと部品が高価になりすぎるため、お勧めできません。留意すべきもう 1 つの点は、償却されないツールのコストです。
少数の部品のみを並べる場合。さらに、成形機が処理できる射出材料の重量には実際的な制限があります。
結論
バルブやポンプハウジングなどのさまざまな部品のライニングに関する 20 年以上の経験により、高い耐熱性と耐薬品性が主な要件である場合、PFA には多くの利点があることがわかりました。
PFA で正確かつ均一な肉厚を実現できることは、特に拡散する傾向が強い媒体を扱う場合に大きな利点となります。
実際の経験によれば、PFA は PTFE よりも優れたバリア特性を発揮します。
たとえば、臭素メーカーは、時間、温度、圧力などの操作条件が同じ場合、PFA 中の臭素の浸透深さは PTFE よりも約 3 分の 1 少ないと報告しています。
一方、PTFE は、耐屈曲疲労性が要求される化学バルブやその他の化学処理装置の部品に今でも広く使用されています。
このような用途の代表的な例としては、ベローズのほか、バルブやポンプのダイヤフラムなどがあります。
シートリング、プラグ、シールおよび同様の部品には、PTFE が適しており、経済的な材料です。
このような部品には、標準 PTFE よりも寸法安定性と硬度が優れている変性 PTFE が使用されることが最近の傾向です。
タグ:PTFE、PFA、PTFE vs PFA
投稿時間: 2017 年 4 月 1 日