Intuitiivne tähelepanek -paksem PFA sein (2,5 mm), mis võimaldab atsetooni aurude läbilaskvust paremini kui õhem sein (1,5 mm) 60 kraadi juures -toimub siis, kui paksem sein ekstrudeeriti kiirema jahutamisega (vesikustutusega), tekitades suurema jääkpinge ja amorfsema vaba ruumala. Atsetoon on PFA punduv lahusti (lahustuvusparameeter δ ≈ 19,7 MPa¹/2, PFA amorfse faasi lähedane). See plastifikeerib polümeeri, suurendades ahela liikuvust. Suure-jääkpingega-paksus seinas on amorfsed piirkonnad venitatud ja avatumad, pakkudes väiksemat vastupanu difusioonile. Aeglaselt{12}}jahutatud (lõõmutatud) õhemal seinal võib olla väiksem jääkpinge ja suurem kristallilisus, mis tegelikult vähendab läbitungimist. Seega ei määra ainult seina paksus läbilaskevõimet; töötlemise ajalugu ja kristallilisus on võrdselt olulised. Atsetooni aurude puhul võib aeglase -jahutusega 2,5 mm seina (kristallilisus 55–60%) läbilaskvus olla poole väiksem kui karastatud 1,5 mm seinal (kristallilisus 40–45%).
Jääkstressi ja kristallilisuse roll
Läbilaskvus järgib P=D × S, kus D on difusioon ja S on lahustuvus. Atsetoon paisutab PFA-d, suurendades D ja S. Tõmbe jääkpinge (kiire jahutamise tõttu) avab amorfsed piirkonnad, suurendades veelgi D. Suurem kristallilisus vähendab amorfse ruumala, vähendades nii D kui ka S. Paksus seinas, mis on karastatud, on nii kõrge jääkpinge (5–10 MPa) kui ka madal kristallilisus (40–45%) (40–45%). Lõõmutatud õhukesel seinal on madal jääkpinge (1–2 MPa) ja kõrge kristallilisus (55–60%). Viimase läbilaskvus võib olla 2–5 korda väiksem, hoolimata sellest, et see on õhem.
Läbilaskvuse võrdlus: atsetooni aur 60 kraadi juures, 1 baar
| Seina paksus (mm) | Jahutusmeetod | Kristallilisus (%) | Jääkpinge (MPa) | Läbilaskvus (g/m²·päevas) | Normaliseeritud paksusega (g·mm/m²·päev) |
|---|---|---|---|---|---|
| 1.5 | Vee kustutamine | 42 | 6–8 | 25–35 | 38–53 |
| 1.5 | Õhkjahe (aeglane) | 48 | 3–4 | 15–22 | 23–33 |
| 1.5 | Lõõmutatud (200 kraadi) | 58 | 1–2 | 8–12 | 12–18 |
| 2.0 | Vee kustutamine | 40 | 7–9 | 30–40 | 60–80 |
| 2.0 | Lõõmutatud | 56 | 1–2 | 10–15 | 20–30 |
| 2.5 | Vee kustutamine | 38 | 8–10 | 40–55 | 100–138 |
| 2.5 | Õhk jahe | 45 | 5–6 | 25–35 | 63–88 |
| 2.5 | Lõõmutatud | 60 | 1–2 | 12–18 | 30–45 |
2,5 mm karastatud seinal (40–55 g/m²·päevas) on 5 korda suurem läbilaskvus kui 1,5 mm lõõmutatud seinal (8–12 g/m²·päevas) – paksem, kuid läbilaskvam. Normaliseeritud kiirus (läbilaskvus × paksus) näitab tegelikku materjali läbilaskvust: karastatud PFA on 100–138 g·mm/m²·päevas; lõõmutatud PFA-s on 12–45 g·mm/m²·päevas. Lõõmutamine vähendab läbilaskvust 3–5 korda.
Miks atsetoon erineb mitte{0}}paisuvatest ainetest?
Mitte{0}}punduvate gaaside (N₂, O₂, CO₂) puhul on läbilaskvus võrdeline 1/paksusega. Paksem tähendab alati väiksemat läbilaskvust. Punduvate lahustite (atsetoon, MEK, etüülatsetaat, tolueen) puhul polümeer plastifikeerub läbitungimise käigus. Difusioonikoefitsient suureneb aja jooksul. Paksus-suure pingega seinas põhjustab atsetoon suuremat turset, suurendades veelgi D-d. Mõju on auto-katalüütiline. Lõõmutatud vähese pingega seinas on PFA paisumisele vastu, kuna kristalsed piirkonnad piiravad amorfset faasi.
Küttekeha valiku praktilised tagajärjed
Atsetooni aurude (või mis tahes pundumislahusti) kasutamiseks:
Ärge arvake, et paksem on alati parem– küsige alati konkreetse lahusti läbilaskvuse andmeid töötemperatuuril.
Määrake lõõmutatud PFA(ekstrusioonijärgne lõõmutamine 200 kraadi juures 4–8 tundi). See vähendab läbilaskvust 2–5 korda olenemata paksusest.
Mõõtke jääkpingetpilurõnga kõveruse kaudu; aktsepteerida ainult kütteseadmeid, mille R_kõver on > 300 mm (σ_res < 2 MPa).
Kaaluge madalamat temperatuuri: Atsetooni läbitungimine väheneb 50% iga 10 kraadi võrra.
Välja näide
Farmatseutiline reaktor kuumutas atsetooni auru 60 kraadini, kasutades 2,5 mm PFA-kuumutit (vesi -karastatud, -ekstrudeeritud). Läbilaskvus oli 45 g/m²·päevas, põhjustades metallsüdamiku kiiret korrosiooni (atsetoon/H2O/peroksiid). Küttekehad kestsid 6 kuud. Tehas lülitus 1,5 mm lõõmutatud PFA-soojendile (aeglane{10}}jahutus, lõõmutatud 200 kraadi /4 h). Läbilaskvus langes 10 g/m²·päevas. Küttekeha eluiga on pikenenud 3+ aastani. Õhem, korralikult töödeldud küttekeha ületas paksemat, halvasti töödeldud küttekeha.
Tursekahjustuste ülevaatus
Atsetoonihoolduses kasutatava küttekeha puhul kontrollige:
Pinna kleepuvus (plastifitseerimine)
Turse (läbimõõdu suurenemine 1–2%)
Hullumine alla 10× suurendusega
Kui see on olemas, laguneb kütteseade sõltumata seina paksusest.
Järeldus: paisuvate lahustite puhul domineerib töötlemine
60-kraadise atsetooni auru puhul võib paksema seinaga (2,5 mm) PFA-soojendi läbilaskvus olla suurem kui õhem sein (1,5 mm), kui paksemat seina töödeldi kiirjahutusega (vesikustutus, suur jääkpinge, madal kristallilisus). Atsetoon paisub ja plastifitseerib PFA-d ning efekti võimendab tõmbejääkpinge. Aeglane jahutamine ja lõõmutamine vähendavad läbitungimist 3–5 korda, muutes korralikult töödeldud 1,5 mm seina paremaks kui halvasti töödeldud 2,5 mm seina. PFA valimisel punduvate lahustite jaoks määrake lõõmutamine ja madal jääkpinge. Paksus on teisejärguline. Protsess on esmane. Lõõmutage PFA-d, mõõtke pinget ja usaldage andmeid, mitte paksust. Paks pingestatud sein on käsn. Õhuke lõõmutatud sein on takistuseks. Valige tõke.
