Tubulação de polímero de alto desempenho: durabilidade e utilização multissetorial
Os fluoropolímeros são conhecidos pela sua resistência química de amplo espectro, propriedades físicas úteis e excelentes propriedades térmicas – embora muitas vezes tenham custos relativamente mais elevados. Eles são aplicados em diversas indústrias que utilizam produtos químicos corrosivos, como semicondutores, pintura em spray e indústria química. Aqui na Langchi, nos esforçamos para fornecer aos nossos clientes mangueiras de fluoropolímero de alta qualidade e apoiá-lo na seleção da melhor opção. Nós fornecemos mangueiras de fluoropolímero feito com materiais como FEP, PFA, PTFE, PVDF, e ETFE, ao mesmo tempo em que desenvolve e projeta as mangueiras para ampliar sua já excelente resistência com base nos requisitos do ambiente de trabalho para atender à sua aplicação.
Introdução
Em geral, os fluoropolímeros podem ser separados em duas classes: fluoropolímeros perfluorados e fluoropolímeros parcialmente fluorados. Os fluoropolímeros parcialmente fluorados introduzem átomos de hidrogênio em suas estruturas químicas, tornando-os fisicamente mais duros, mais resistentes à radiação UV, menos quimicamente inertes e menos estáveis termicamente. Entre os fluoropolímeros de uso frequente, PTFE, PFA, FEP, PVDF e ETFE, PTFE, PFA e FEP são perfluorados, enquanto os outros dois são parcialmente fluorados.
Quando PTFE foi desenvolvido pela primeira vez, foi celebrado por sua resistência química quase universal. No entanto, o processamento do PTFE para uso industrial foi difícil: ele não pode ser processado por fusão. Imprimir logotipos ou etiquetas, ou soldar mangueiras juntas para formar uma mangueira com várias fileiras são tarefas difíceis para peças de PTFE até hoje. Tubo de teflon Mais engenharia foi exigida.
FEP foi uma das primeiras soluções para este problema, sacrificando o teto da temperatura de trabalho (de 260°C a 200°C do PTFE) para melhorar a processabilidade. Possui melhores propriedades mecânicas que o PTFE e é muito mais fácil de processar.
PFA preserva o teto de alta temperatura de trabalho do PTFE, introduzindo uma cadeia lateral em sua estrutura química. Na prática, o PFA apresenta resistência química, estabilidade térmica e resistência à abrasão superiores em comparação ao PTFE.
PVDF sacrifica o teto da temperatura de trabalho (175 ℃) e alguma resistência química (sensível a ácidos/oxidantes fortes sob alta temperatura, desempenho relativamente ruim contra ésteres e cetonas) para grande durabilidade mecânica, tendo grande resistência à tração, módulo de tração, alongamento na ruptura, resistência ao impacto, flexibilidade, etc.
ETFE tem um teto de temperatura de trabalho ainda mais baixo (150 ℃), mas também tem um piso de temperatura de trabalho mais baixo (-60 ℃) e é altamente transparente. Sua resistência química também é melhor que a do PVDF.
Resistência Química
Os fluoropolímeros são famosos por sua excelente resistência química contra os produtos químicos mais comuns em processos industriais.
Entre eles, o PTFE é conhecido por ter a melhor resistência química – é inerte a quase todos os produtos químicos sob temperatura e pressão de trabalho padrão, tornando-o a escolha certa para a transferência de produtos químicos altamente corrosivos em diversas indústrias.
O PFA e o FEP são conhecidos por terem resistência química semelhante em um ambiente de trabalho padrão. No entanto, se o ambiente de trabalho for mais extremo (sob altas temperaturas e pressões), o PFA superaria o FEP.
O ETFE também é conhecido por resistir à maioria dos produtos químicos na produção industrial, mas este material é fraco contra solventes altamente corrosivos, oxidantes, solventes clorados, cetonas e ésteres.
O PVDF também possui grande resistência contra produtos químicos industriais e é conhecido por manter essa resistência sob temperaturas e pressões elevadas. É fraco contra ácido sulfúrico concentrado e soluções alcalinas de concentração média. Alguns solventes polares (como cetonas e ésteres) são conhecidos por fazerem o PVDF inchar ou dissolver.
Outras resistências
Absorção de água:
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:
O retardamento de chama refere-se à capacidade de impedir a propagação do fogo. Graças às suas estruturas químicas, todos os fluoropolímeros possuem excelente retardamento de chama. Quando expostos à chama, eles se autoextinguem rapidamente quando removidos da chama. Os materiais PTFE/PFA/FEP são classificados como UL94 V-0, bem como PVDF/ETFE. Deve-se notar que o PVDF e o ETFE apresentam desempenho ligeiramente inferior nesta área.
Radiação UV:
Este fator é geralmente considerado quando surge a necessidade de operação externa. De acordo com as suposições padrão do local de trabalho, o PTFE não é recomendado para serviços externos prolongados, enquanto o PFA, o FEP e o ETFE são preferidos nesta área. PVDF também é aceitável.
Fluxo frio:
Fluxo frio, ou fluência, refere-se à deformação sob tensão de longo prazo. O efeito do fluxo frio torna-se mais severo à medida que a temperatura ambiente e a pressão aumentam. Geralmente, os materiais mais fluorados são mais susceptíveis ao efeito do fluxo frio, o que significa que o PTFE é muito susceptível a este efeito. Porém, pequenas modificações são suficientes para diminuir seu efeito. Ainda assim, não é aconselhável utilizar mangueiras de fluoropolímero em pressões acima dos valores sugeridos.
Temperatura de trabalho
Outra característica celebrada dos fluoropolímeros é a sua grande faixa de temperatura de trabalho. Em um ambiente padrão, todos os fluoropolímeros podem funcionar conforme pretendido sob temperaturas bem acima da ebulição e bem abaixo do ponto de congelamento. Abaixo está o gráfico de temperatura de trabalho para mangueiras 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:
Em ambientes de trabalho complexos com espaço disponível limitado, os usuários podem instalar mangueiras tortas. Portanto, a capacidade de resistir à flexão sem deformação é valiosa. Abaixo está o raio de curvatura mínimo de nossas mangueiras de fluoropolímero tamanho 3/8” (OD 3/8”, ID 1/4”, ou DE 9,53 mm, ID 6,33 mm) a 20 Celsius, que mede essa capacidade.
| Tipo de polímero | Raio mínimo de curvatura (mm) |
| PTFE | 40 |
| PFA | 60 |
| FEP | 60 |
| ETFE | / (oferecido em espessura menor) |
| PVDF | 78 |
| Poliuretano (PU) | 27 |
| PA-12 (náilon) | 65 |
Conforme mostrado no gráfico, os fluoropolímeros têm elasticidade fina e o PTFE tem um desempenho ligeiramente melhor nesta área. Sem nenhuma engenharia adicional, o PTFE é mais macio que os plásticos de náilon. Normalmente, um aumento no teor de flúor diminuiria a dureza.
Atrito:
Todos os fluoropolímeros têm baixos coeficientes de atrito. Esta propriedade significa que os fluidos transferidos dentro das mangueiras de fluoropolímero não perderão muita velocidade devido ao atrito. Em geral, mais conteúdo de flúor no fluoropolímero significa menor atrito.
Elétrica:
Geralmente, os fluoropolímeros têm alta resistência elétrica (o ETFE em particular pode ter uma resistência mais baixa). Isto lhes confere excelente resistência contra arcos elétricos e eletricidade estática que podem ser gerados nos locais de trabalho.
Aplicativos
As mangueiras de fluoropolímero têm aplicações em vários ramos industriais graças às suas qualidades de alto nível.
Ao longo de nossos anos de serviço, atendemos muitos clientes que solicitavam mangueiras de fluoropolímero. Suas aplicações específicas incluem:
– Usado como núcleos de pistola de pulverização
– Usado em diversas indústrias (por exemplo, semicondutores, química, energia) para transferir fluidos corrosivos
Identificação de Materiais
Nas suas formas não projetadas, o PFA, o FEP e o ETFE são transparentes, enquanto o PTFE e o PVDF são opacos.
Materiais com propriedades ópticas idênticas podem ser distinguidos por aquecimento: PFA (resistente a 260°C), FEP (200°C), ETFE (150°C); O PVDF opaco (175°C) apresenta resistência à temperatura significativamente diferente em comparação ao PTFE (260°C). (Aviso: O aquecimento de fluoropolímeros produz substâncias altamente tóxicas – estritamente proibido operar em ambientes desprotegidos)
Seleção
A seleção do tipo de fluoropolímero a ser usado depende muito de quão exigentes são as condições de trabalho e o meio de trabalho. Para requisitos menos exigentes, é possível escolher alternativas.
O PTFE normalmente cobre todas as condições de local de trabalho e requisitos de meio de trabalho, uma vez que oferece o mais amplo espectro de resistência química. No entanto, é também o mais sujeito ao efeito do fluxo frio, o que significa que a pressão de trabalho recomendada seria comparativamente mais baixa. O PTFE também é difícil de processar, o que significa que peças com muitas modificações não podem ser feitas com PTFE.
A resistência química do FEP e do PFA pode ser igual à do PTFE e são frequentemente usados como substitutos. O PFA também é menos propenso ao efeito do fluxo frio, tornando-o utilizável sob altas temperaturas e estresse constante. De um modo geral, o FEP oferece resistência suficiente para cobrir utilizações industriais menos exigentes a um preço mais barato. No entanto, o PFA supera o FEP sob condições extremas de trabalho em termos de resistência química.
O ETFE e o PVDF normalmente funcionam em condições de trabalho menos exigentes. Eles são bons substitutos um do outro, mas a temperatura máxima de trabalho é diferente. O ETFE oferece melhor resistência química, enquanto o PVDF oferece melhor resistência física.
Uso
Embora os fluoropolímeros sejam materiais fortes, as mangueiras de fluoropolímero ainda devem ser usadas com cautela.
Antes da instalação:
Certifique-se de que o fluido transferido seja compatível com as capacidades de resistência da mangueira.
Certifique-se de que a pressão e a temperatura de trabalho sigam nossas recomendações.
Embora os fluoropolímeros ofereçam alguma resistência elétrica, a eletricidade estática ainda deve ser motivo de preocupação se o fluido transferido for sensível. Use produtos antiestáticos, se necessário.
Instalação:
Certifique-se de que as extremidades da instalação não apresentam vazamentos e que as conexões estão seguras – situações de trabalho que exigem fluoropolímeros geralmente envolvem produtos químicos altamente corrosivos que não devem vazar.
Certifique-se de que as mangueiras não estejam excessivamente dobradas.
Durante o uso:
Esteja atento à radiação UV prolongada – selecione o material correto antes de usar ou forneça cobertura.
Esteja atento ao efeito do fluxo frio – permita descanso, selecione materiais alternativos ou selecione designs com maior resistência.
Após o uso:
Limpe completamente – embora os próprios fluoropolímeros sejam quimicamente inertes, os fluidos que eles transferem podem reagir entre si se as mangueiras não forem limpas adequadamente.
Examine regularmente e descarte quaisquer mangueiras danificadas/desgastadas/envelhecidas/deformadas.
Disposição:
Os métodos comuns de descarte de fluoropolímeros incluem reciclagem e aterro. A incineração de fluoropolímeros gerará produtos ácidos nocivos.
Potenciais falhas
Como todos os materiais, os fluoropolímeros podem falhar em ambientes de trabalho incertos por vários motivos. Normalmente, as falhas do fluoropolímero podem ser devidas a razões físicas, mecânicas ou químicas.
As falhas físicas ocorrem quando uma parte da mangueira é permeada ou difundida pelo fluido transferido. Tais falhas causam frequentemente inchaços, formações de bolhas ou polimerizações localizadas e causariam expansões locais.
Falhas mecânicas ocorrem quando a mangueira é exposta a uma força (tensão, compressão ou tensões geradas por vácuo) que excede sua capacidade, eventualmente causando quebras ou fraturas.
As falhas químicas ocorrem quando a mangueira é exposta a produtos químicos que podem atacá-la. Isto resultará em degradações no desempenho mecânico e potencialmente na introdução de impurezas nos fluidos transferidos.
O método não intrusivo mais utilizado para detectar falhas é por meio de inspeções visuais, também conhecidas como “olhar diretamente para as peças” – os fluoropolímeros são inertes à maioria das inferências, portanto, observá-los por meio de ferramentas comuns como inferidas é difícil. Existem outros métodos disponíveis para encontrar falhas de forma não intrusiva, como o teste de faísca (varredura de uma tensão através da peça para procurar quaisquer diferenças ao longo da peça – tecnicamente, este método danificará a peça se for feito repetidamente).
Em geral, falhas de projeto, escolhas incorretas de materiais, falhas de produção ou uso indevido podem causar falhas.
