Czy grzejnik PFA z piaskowaną powierzchnią zewnętrzną (Ra 2,0 µm) może zmniejszyć częstotliwość czyszczenia w przypadku zanieczyszczeń polimerowych w porównaniu z gładką powierzchnią?

Osady mocno przylegają do powierzchni grzejnika w przypadku zanieczyszczeń polimerowych (takich jak podgrzewanie stopionych polimerów, emulsji lateksowych lub lepkich roztworów organicznych), zmniejszając przenoszenie ciepła i powodując konieczność częstego czyszczenia. W porównaniu z gładką powierzchnią (Ra<0.2 µm), a PFA heater with a sandblasted outer surface (Ra 2.0 µm) can cut cleaning frequency by 40–60%. The actual contact area between the polymer and the heater is decreased by the roughened surface. The Cassie-Baxter model states that a textured surface keeps the polymer from soaking the entire surface by trapping air pockets beneath the fouling layer. Only the tips of the roughness peaks are adhered to by the deposit, which makes it easier to remove during cleaning or even self-clean in flow conditions. However, if the polymer has low-viscosity and flows into the cracks, the roughened surface may develop deposits in the valleys. The sandblasted surface is much superior for high-viscosity polymer melts (>10 000 cP); w przypadku monomerów o niskiej-lepkości (<500 cP).

Gładkie i szorstkie mechanizmy zanieczyszczania PFA
Dokładny kontakt polimeru z całą widoczną powierzchnią jest możliwy dzięki gładkiej powierzchni PFA (Ra<0.2 µm). Strong adhesion is produced by van der Waals forces. The deposit creates a homogeneous, continuous coating that is challenging to mechanically or chemically remove. The coating breaks off in tiny pieces during cleaning, leaving debris in its wake.

Na piaskowanej powierzchni (Ra 2,0 µm) znajdują się małe szczyty i doliny o wysokości 2-4 µm. Tylko piki mają kontakt z polimerem. W rzeczywistości styka się tylko 10–30% widocznego obszaru. Następuje odpowiedni spadek siły przyczepności. Zamiast tworzyć się w postaci ciągłego filmu, osady występują na szczytach w postaci odrębnych wysp. Płynny ruch lub lekkie wycieranie mogą łatwo usunąć te wyspy. Doliny służą również jako środek uwalniający, zatrzymując ciecze lub powietrze.

Zmniejszenie częstotliwości czyszczenia dla różnych typów polimerów
Rodzaj polimeru Lepkość w temperaturze roboczej (cP) Główny mechanizm zarastania Częstotliwość czyszczenia (gładka powierzchnia) Częstotliwość czyszczenia (Ra 2,0 µm) Spadek (%)
HDPE (stopiony polietylen) 5 000–20 000-folioformująca, klejąca Co 7 dni Co 14–21 dni 50–66%
3 000–15 000 wytopów polipropylenu Klej Co 5 dni Co 10–15 dni 50–67%
10 000–50 000 kleju termotopliwego (EVA) Spoisty i klejący co trzy dni 57–70% co 7–10 dni
Akrylowa emulsja lateksowa: 100–500Przyczepność plus sedymentacjaCo 14 dni; co 18–22 dni; co 20–36%
Monomer styrenu<10 Wetting + polymerization Every two days Every three to four days 33–50%
1 000–5 000 prepolimeru poliuretanowego Szczepienie chemiczne 33–50% co 10 dni, co 15–20 dni
50–200 Krystalizacja roztopionego wosku Co 30 dni 0% (wosk nie przylega) Co 30 dni (bez zmian)
Idealny poziom chropowatości dla uwalniania polimeru
W celu ograniczenia zanieczyszczenia polimerami idealna piaskowana powierzchnia posiada:

Ra: 1,5–2,5 µm (zbyt szorstkie, doliny wypełnione polimerem; zbyt gładkie, mała przewaga)

Szczyt-do-doliny Rz: 10–15 µm

Separacja pików: 20–50 µm

30–50% powierzchni stanowią przestrzenie otwarte (doliny).

Do przygotowania powierzchni należy użyć korundu (wielkość 100–150 µm) przy ciśnieniu powietrza 3–4 bar. Aby pozbyć się osadzonych cząstek piasku, po piaskowaniu należy dokładnie oczyścić. Unikaj wygładzania i polerowania szczytów.

Przykład w terenie
W aplikatorze kleju topliwego zastosowano gładki grzejnik PFA. Co trzy dni klej zanieczyszczał grzejnik, co powodowało konieczność zamknięcia grzejnika na dwie-godziny w celu czyszczenia. Fabrycznie zainstalowano piaskowaną grzałkę PFA (Ra 2,0 µm) o tej samej gęstości mocy. Do przerwy między czyszczeniem dodano dziesięć dni. Roczna produktywność wzrosła o 120 godzin (15 dni). Piaskowanie wydłuża czas przestojów o 50 na grzejnik (550 na grzejnik) lub 55 000 USD rocznie.

Ograniczenia i kiedy unikać piaskowania
Piaskowanie nie jest korzystne dla:

płyny o niskiej lepkości (<500 cP) that completely soak the surface as they flow into the valleys. Fouling and contact area are subsequently increased by the roughness.

Środowiska korozyjne-wypełnione cząsteczkami: nierówna powierzchnia może uwięzić żrące sole, przyspieszając wżery.

Zastosowania o wysokiej-czystości: produkt może zostać zanieczyszczony przez osadzone w nim cząstki piasku powstałe w wyniku piaskowania. Zamiast tego wybieraj powierzchnie gładkie lub elektropolerowane.

Ekstremalnie cienkie ścianki PFA (mniej niż 1,5 mm): Piaskowanie może osłabić ściany poprzez zmniejszenie ich grubości o 0,05 do 0,1 mm.

Jak czyścić piaskowane powierzchnie
Do czyszczenia piaskowanego grzejnika PFA używaj delikatnych szczotek nylonowych lub strumienia wody pod niskim-ciśnieniem (10–20 barów). Metalowe skrobaki zniszczą szorstkość i wygładzą szczyty, więc unikaj ich używania. Ponieważ czyszczenie chemiczne (nasączanie rozpuszczalnikiem) nie powoduje mechanicznego ścierania powierzchni, jest to zalecane. Za pomocą profilometru sprawdzić chropowatość powierzchni po czyszczeniu. Jeśli Ra spadnie poniżej 1,0 µm, należy wymienić grzejnik lub przepiaskować.

Podsumowując, powierzchnię poddano piaskowaniu (Ra 2,0 µm). Skraca częstotliwość czyszczenia stopionych polimerów-o wysokiej lepkości o 40–60%
A sandblasted outer surface (Ra 2.0 µm) for PFA heaters in polymer fouling service with high-viscosity melts (>5000 cP) zmniejsza częstotliwość czyszczenia o 40–60% w porównaniu do gładkiej powierzchni. Zmniejszając rzeczywistą powierzchnię styku, szorstkość ułatwia usuwanie osadów i zatrzymuje ciągłe tworzenie się filmu. Gładka powierzchnia może być lepiej odpowiednia dla płynów o niskiej lepkości (<500 cP). The cheap cost of sandblasting ($50–100 per heater) is offset by longer cleaning cycle intervals and less downtime. For sticky polymer solutions, polyolefin melts, and hot melt adhesives, specify sandblasted PFA. While a smooth surface encourages fouling, a rough surface discourages it. Select the release's roughness. Your production schedule will be grateful.