Tubería de polímero de alto rendimiento: durabilidad y utilización multisectorial
Los fluoropolímeros son famosos por su resistencia química de amplio espectro, propiedades físicas útiles y excelentes propiedades térmicas, aunque a menudo tienen costos relativamente más altos. Se aplican en diversas industrias que utilizan productos químicos corrosivos, como semiconductores, pintura en aerosol y la industria química. Aquí en Langchi, nos esforzamos por brindarles a nuestros clientes mangueras de fluoropolímero de primera calidad y ayudarlo a seleccionar la mejor opción. Proporcionamos mangueras de fluoropolímero hecho con materiales como FEP, PFA, PTFE, PVDF, y ETFE, mientras desarrolla y diseña las mangueras para ampliar su ya excelente resistencia según los requisitos del entorno de trabajo para adaptarse a su aplicación.
Introducción
En general, los fluoropolímeros se pueden separar en dos clases: fluoropolímeros perfluorados y fluoropolímeros parcialmente fluorados. Los fluoropolímeros parcialmente fluorados introducen átomos de hidrógeno en sus estructuras químicas, haciéndolos físicamente más duros, más resistentes a la radiación ultravioleta, menos inertes químicamente y menos estables térmicamente. Entre los fluoropolímeros que tienen usos frecuentes, el PTFE, PFA, FEP, PVDF y ETFE, PTFE, PFA y FEP están perfluorados, mientras que los otros dos están parcialmente fluorados.
Cuando PTFE se desarrolló por primera vez, fue celebrado por su resistencia química casi universal. Sin embargo, procesar PTFE para uso industrial fue difícil: no puede someterse a un procesamiento por fusión. Imprimir logotipos o etiquetas, o soldar mangueras para formar una manguera de varias filas, son tareas difíciles incluso hoy en día para las piezas de PTFE. Tubo de teflón Se exigió más ingeniería.
FEP fue una de las primeras soluciones a este problema, sacrificando el techo de temperatura de trabajo (de 260 ℃ a 200 ℃ de PTFE) para mejorar la procesabilidad. Tiene mejores propiedades mecánicas que el PTFE y es mucho más fácil de procesar.
PFA Preserva el techo de alta temperatura de trabajo del PTFE mediante la introducción de una cadena lateral en su estructura química. En la práctica, el PFA exhibe una resistencia química, estabilidad térmica y resistencia a la abrasión superiores en comparación con el PTFE.
PVDF Sacrifica el techo de temperatura de trabajo (175 ℃) y cierta resistencia química (sensible a ácidos/oxidantes fuertes a altas temperaturas, rendimiento relativamente pobre contra ésteres y cetonas) para una gran durabilidad mecánica, con gran resistencia a la tracción, módulo de tracción, alargamiento a la rotura, resistencia al impacto, flexibilidad, etc. Más notables son sus propiedades de piezoelectricidad y piroelectricidad (capacidad de convertir presión/calor en señales eléctricas), lo que garantiza su uso en diversos campos.
ETFE tiene una temperatura de trabajo aún más baja (150 ℃), pero también tiene una temperatura de trabajo más baja (-60 ℃) y es altamente transparente. Su resistencia química también es mejor que la del PVDF.
Resistencia química
Los fluoropolímeros son famosos por su excelente resistencia química contra los químicos más comunes en los procesos industriales.
Entre ellos, el PTFE es conocido por tener la mejor resistencia química: es inerte a casi todos los productos químicos bajo una temperatura y presión de trabajo estándar, lo que lo convierte en la opción preferida para transferir productos químicos altamente corrosivos en diversas industrias.
PFA y FEP son conocidos por tener una resistencia química similar en un entorno de trabajo predeterminado. Sin embargo, si el entorno de trabajo es más extremo (bajo alta temperatura y presión), el PFA superaría al FEP.
El ETFE también es conocido por resistir la mayoría de los productos químicos en la producción industrial, pero este material es débil contra solventes, oxidantes, solventes clorados, cetonas y ésteres altamente corrosivos.
El PVDF también tiene una gran resistencia contra los productos químicos industriales y es conocido por mantener esta resistencia bajo temperaturas y presiones elevadas. Es débil contra el ácido sulfúrico concentrado y las soluciones alcalinas de concentración media. Se sabe que algunos disolventes polares (como cetonas y ésteres) hacen que el PVDF se hinche o se disuelva.
Otras resistencias
Absorción de agua:
Water moisture in the working environment can be absorbed by nearby plastic parts and cause undesired shape changes, water-soluble ion leakage, and changes in mechanical properties. While some effects are reversible, the damage to the plastic parts will be significant after extended use.
Fluoropolymers are known for their very low water absorption rates, typically at a magnitude of 10-2~10-3 percent weight. Among them, PTFE is known for having the lowest water absorption rate.
Flame retardant:
El retardo de llama se refiere a la capacidad de detener la propagación del fuego. Gracias a sus estructuras químicas, todos los fluoropolímeros tienen una excelente resistencia al fuego. Cuando se exponen a las llamas, se autoextinguen rápidamente una vez que se retiran de la llama. Los materiales PTFE/PFA/FEP tienen clasificación UL94 V-0, así como PVDF/ETFE. Cabe señalar que el PVDF y el ETFE obtienen resultados ligeramente inferiores en este ámbito.
Radiación ultravioleta:
Este factor generalmente se considera cuando surge la necesidad de operación al aire libre. Según los supuestos predeterminados en el lugar de trabajo, no se recomienda el PTFE para servicios prolongados al aire libre, mientras que en esta área se prefieren el PFA, el FEP y el ETFE. PVDF también es aceptable.
Flujo en frío:
El flujo en frío, o fluencia, se refiere a la deformación bajo tensión a largo plazo. El efecto del flujo en frío se vuelve más severo a medida que aumentan la temperatura ambiente y la presión. Generalmente, los materiales más fluorados son más susceptibles al efecto del flujo en frío, lo que significa que el PTFE es muy susceptible a este efecto. Sin embargo, bastan ligeras modificaciones para disminuir su efecto. Aún así, no se recomienda utilizar mangueras de fluoropolímero a presiones superiores a los valores sugeridos.
Temperatura de trabajo
Otro rasgo famoso de los fluoropolímeros es su gran rango de temperaturas de trabajo. En un entorno predeterminado, todos los fluoropolímeros pueden funcionar según lo previsto a temperaturas muy por encima del punto de ebullición y muy por debajo del punto de congelación. A continuación se muestra la tabla de temperaturas de trabajo para las mangueras de fluoropolímero Langchi:
| Tipo de fluoropolímero | Working temperature range (℃) |
| PTFE | -65~+260 |
| PFA | -65~+260 |
| FEP | -65~+200 |
| ETFE | -60~+150 |
| PVDF | -55~+175 |
As shown in the chart, PTFE and PFA perform better under high temperatures, with a maximum service temperature of up to 260°C.
Physical Properties
Elasticity:
In complex working environments with limited available space, users might install hoses bent. Therefore, the ability to withstand bending without deformation is valuable. Below is our size 3/8” (OD 3/8”, ID 1/4”, or OD 9.53mm, ID 6.33mm) fluoropolymer hoses’ minimum bend radii at 20 Celsius, which measures this ability.
| Type of polymer | Minimum bend radius (mm) |
| PTFE | 40 |
| PFA | 60 |
| FEP | 60 |
| ETFE | / (offered at a lower thickness) |
| PVDF | 78 |
| Polyurethane (PU) | 27 |
| PA-12 (nylon) | 65 |
Como se muestra en el cuadro, los fluoropolímeros tienen una elasticidad fina y el PTFE se desempeña ligeramente mejor en esta área. Sin ninguna ingeniería adicional, el PTFE es más blando que los plásticos de nailon. Normalmente, un aumento en el contenido de flúor disminuiría la dureza.
Fricción:
Todos los fluoropolímeros tienen bajos coeficientes de fricción. Esta propiedad significa que los fluidos transferidos dentro de mangueras de fluoropolímero no perderán mucha velocidad debido a la fricción. En general, un mayor contenido de flúor dentro del fluoropolímero significa una menor fricción.
Eléctrico:
Generalmente, los fluoropolímeros tienen una alta resistencia eléctrica (el ETFE en particular puede tener una resistencia menor). Esto les otorga una excelente resistencia contra los arcos eléctricos y la electricidad estática que puedan generarse en los lugares de trabajo.
Aplicaciones
Las mangueras de fluoropolímero encuentran aplicaciones en diversos sectores industriales gracias a sus cualidades de primera calidad.
A lo largo de nuestros años de servicio, atendemos a muchos clientes que solicitan mangueras de fluoropolímero. Sus aplicaciones específicas incluyen:
– Utilizados como núcleos de pistolas pulverizadoras.
– Se utiliza en diversas industrias (por ejemplo, semiconductores, química, energía) para transferir fluidos corrosivos.
Identificación de materiales
En sus formas no diseñadas, PFA, FEP y ETFE son transparentes, mientras que PTFE y PVDF son opacos.
Mediante calentamiento se pueden distinguir materiales con propiedades ópticas idénticas: PFA (resistente a 260°C), FEP (200°C), ETFE (150°C); El PVDF opaco (175 °C) muestra una resistencia a la temperatura significativamente diferente en comparación con el PTFE (260 °C). (Advertencia: calentar fluoropolímeros produce sustancias altamente tóxicas; está estrictamente prohibido operar en ambientes sin protección)
Selección
La selección de qué tipo de fluoropolímero utilizar depende en gran medida de cuán exigentes sean las condiciones de trabajo y el medio de trabajo. Para requisitos menos exigentes, es posible elegir alternativas.
El PTFE normalmente cubre todas las condiciones del lugar de trabajo y los requisitos del medio de trabajo, ya que ofrece la resistencia química de más amplio espectro. Sin embargo, también es el más propenso al efecto del flujo en frío, lo que significa que la presión de trabajo recomendada sería comparativamente menor. El PTFE también es difícil de procesar, lo que significa que las piezas con demasiadas modificaciones no se pueden fabricar con PTFE.
La resistencia química del FEP y el PFA puede igualar a la del PTFE y, a menudo, se utilizan como sustitutos. El PFA también es menos propenso al efecto del flujo en frío, lo que lo hace útil en condiciones de altas temperaturas y estrés constante. En general, el FEP ofrece resistencia suficiente para cubrir usos industriales menos exigentes a un precio más económico. Sin embargo, el PFA supera al FEP en condiciones de trabajo extremas en términos de resistencia química.
El ETFE y el PVDF suelen utilizarse en condiciones de trabajo menos exigentes. Son buenos sustitutos entre sí, pero su temperatura máxima de trabajo difiere. ETFE ofrece una mejor resistencia química, mientras que PVDF ofrece una mejor resistencia física.
Uso
Si bien los fluoropolímeros son materiales resistentes, las mangueras de fluoropolímero deben usarse con precaución.
Antes de la instalación:
Asegúrese de que el fluido transferido sea compatible con las capacidades de resistencia de la manguera.
Asegúrese de que la presión y temperatura de trabajo sigan nuestras recomendaciones.
Si bien los fluoropolímeros ofrecen cierta resistencia eléctrica, la electricidad estática aún debería ser motivo de preocupación si el fluido transferido es sensible. Utilice productos antiestáticos si es necesario.
Instalación:
Asegúrese de que los extremos de la instalación no tengan fugas y que las conexiones sean seguras; las situaciones de trabajo que requieren fluoropolímeros a menudo implican productos químicos altamente corrosivos que no deben tener fugas.
Asegúrese de que las mangueras no estén demasiado dobladas.
Durante el uso:
Tenga en cuenta la radiación ultravioleta prolongada: seleccione el material correcto antes de usarlo o proporcione cobertura.
Tenga en cuenta el efecto de flujo en frío: permita que descanse, seleccione material alternativo o seleccione diseños con mayor resistencia.
Después de su uso:
Limpie a fondo: si bien los fluoropolímeros en sí son químicamente inertes, los fluidos que transfieren pueden reaccionar entre sí si las mangueras no se limpian adecuadamente.
Examine periódicamente y deseche las mangueras dañadas, desgastadas, envejecidas o deformadas.
Desecho:
Los métodos comunes de eliminación de fluoropolímeros incluyen el reciclaje y el vertido. La incineración de fluoropolímeros generará productos ácidos nocivos.
Posibles fallas
Como todos los materiales, los fluoropolímeros pueden fallar en entornos de trabajo inciertos por diversas razones. Normalmente, las fallas de los fluoropolímeros pueden deberse a razones físicas, mecánicas o químicas.
Las fallas físicas ocurren cuando una parte de la manguera es permeada o difundida por el fluido transferido. Estos fallos provocan a menudo hinchazones, formaciones de ampollas o polimerizaciones localizadas y provocarían expansiones locales.
Las fallas mecánicas ocurren cuando la manguera está expuesta a una fuerza (esfuerzos generados por tracción, compresión o vacío) que excede su capacidad, causando eventualmente roturas o fracturas.
Las fallas químicas ocurren cuando la manguera está expuesta a químicos que pueden atacarla. Esto dará como resultado degradaciones en el rendimiento mecánico y potencialmente introducciones de impurezas en los fluidos transferidos.
El método no intrusivo más utilizado para detectar fallas es a través de inspecciones visuales, también conocidas como “mirar las piezas directamente”; los fluoropolímeros son inertes a la mayoría de las inferencias, por lo que observarlas a través de herramientas comunes como las inferidas es difícil. Hay otros métodos disponibles para encontrar fallas de manera no intrusiva, como la prueba de chispa (escanear un voltaje a través de la pieza para buscar diferencias a lo largo de la pieza; técnicamente, este método dañará la pieza si se realiza repetidamente).
En general, los fallos de diseño, la elección incorrecta de materiales, los defectos de producción o los malos usos pueden provocar fallos.
