PTFE 浸漬ヒーターは溶剤ベースの洗浄液でも動作できますか?{0}?

精密部品メーカーは、溶剤ベースの洗浄タンクに PTFE 浸漬ヒーターを設置しました。{0}溶剤は、機械加工油とフラックス残留物を除去するために使用される塩素化炭化水素でした。ヒーターは温度とワット密度で評価されました。 3 か月後に故障しました。-PTFE への化学的攻撃によるものではなく、溶媒の浸透により MgO 絶縁体が劣化し、地絡が発生したためです。ポリマーは無傷であった。ヒーターはありませんでした。

溶剤ベースの洗浄液には、水系の化学薬品とは異なる課題があります。{0}ほとんどの溶剤は PTFE を化学的に攻撃しませんが、水よりも容易にポリマーに浸透します。粘度が低く拡散性が高いため、シースへの浸透が速く、数年ではなく数か月で MgO 絶縁体に到達します。その結果、絶縁抵抗が急速に低下し、最終的には電気的故障が発生します。

なぜ溶剤は水よりも PTFE に早く浸透するのか

浸透は拡散プロセスです。分子は鎖の間を圧迫することによってポリマーマトリックス中を移動します。分子が小さいほど、より速く拡散します。ポリマーに対して親和性を持つ分子-同様の溶解度パラメーター-も、より速く拡散します。

水は小さな分子ですが、極性があり、非極性 PTFE マトリックスに対する親和性が低くなります。ゆっくり浸透していきます。ほとんどの有機溶媒は無極性または弱極性であり、PTFE に対して高い親和性を持っています。それらはポリマー表面により容易に溶解し、マトリックスを通してより速く拡散します。

塩化メチレン、トリクロロエチレン、パークロロエチレンなどの塩素系溶媒は、特に強力な浸透剤です。分子サイズが小さく、PTFE に対する適度な親和性があるため、数週間または数か月でシースに浸透します。

PTFE を通る溶剤の浸透速度とその絶縁抵抗への影響

溶媒透過に対する温度の影響

温度は、水の浸透を促進するのと同じように、溶媒の浸透を促進します。 10 度上昇するごとに、拡散速度はおよそ 2 倍になります。 40 度ではシースに浸透するのに 12 か月かかる溶媒は、50 度では 6 か月、60 度では 3 か月で浸透します。

溶剤洗浄タンクは、洗浄効率を向上させるために高温で動作することがよくあります。 60 ～ 70 度のタンクでは、高い拡散率と高温の組み合わせにより浸透が促進されるため、PTFE 浸漬ヒーターには特に要求が厳しくなります。

動作温度の関数としての溶媒の浸透と耐用年数

なぜ溶剤の浸透が水の浸透よりも有害なのか

水の浸透は絶縁抵抗を低下させますが、MgO を化学的に攻撃することはありません。溶剤の浸透が違います。多くの有機溶剤は MgO フィラーと反応または溶解し、導電経路や腐食性種を生成します。

塩素化溶媒は、MgO と接触すると高温で分解し、塩酸を放出することがあります。酸は MgO と抵抗要素を攻撃し、急速な劣化を引き起こします。 PTFE シースは無傷に見えても、ヒーターは内部から故障しています。

MgO に到達する溶剤も火災の危険を引き起こします。有機溶剤は引火性があり、絶縁体に溶剤が吸収されたヒーターは素子が過熱すると発火する可能性があります。これは安全性の問題であると同時に信頼性の問題でもあります。

溶剤サービスの実践ガイドライン

PTFE 浸漬ヒーターは、すべての溶剤ベースの洗浄用途には適していません。-浸透率が低い溶媒の場合、-水など-適度な温度で混和性のアルコールや穏やかなケトン-PTFE は、注意深く監視すれば許容できる場合があります。塩素系溶剤、芳香族溶剤、および高温操作の場合、PTFE は推奨されません。-

このような用途では、代替材料を考慮する必要があります。石英はほとんどの溶剤に対して耐性があり、浸透性が低くなります。ステンレス鋼 316L は多くの溶剤に対して耐性がありますが、塩素環境では腐食する可能性があります。チタンはほとんどの溶剤に対して耐性がありますが、高価です。

PTFE の適合性と溶剤ベースの洗浄液の代替品-

溶剤サービスのモニタリングとメンテナンス

PTFE が溶剤サービスで使用される場合は、絶縁抵抗の監視が不可欠です。毎月のメガオーム計テストにより、浸透傾向が明らかになります。ベースラインから 20% 以上減少した場合は、溶媒が MgO に到達していることを示します。

溶媒蒸気が蓄積するのを防ぐために、端子筐体を密閉し、通気する必要があります。溶媒蒸気は空気より重いため、低い場所にある囲いの中に蓄積する可能性があります。-適切な通気またはパージにより、蒸気の侵入や火災のリスクが軽減されます。

シースを定期的に洗浄すると、浸透を促進する可能性のある溶剤残留物や堆積物が除去されます。柔らかい布と互換性のある溶剤で十分です。研磨洗浄は PTFE 表面に損傷を与え、さらに浸透するための核生成サイトを作成します。

PTFE が適切な選択ではない場合

PTFE は、高温での溶剤ベースの洗浄液、塩素系溶剤や芳香族溶剤、または火災の危険性が懸念される用途には適切な選択ではありません。{0}このような場合、溶媒と動作温度に応じて、石英またはステンレス鋼の方が適している場合があります。

厚いシースと密閉された端子エンクロージャを備えたカスタム PTFE 浸漬ヒーター構成は、穏やかな溶媒での使用での耐用年数を延長しますが、強力な溶媒での PTFE の基本的な浸透制限を克服することはできません。仕様プロセスには、溶剤組成、動作温度、および以前のヒーターの浸透履歴が必要です。