Um aquecedor PFA com superfície externa jateada (Ra 2,0 µm) pode reduzir a frequência de limpeza em serviços de incrustação de polímeros em comparação com uma superfície lisa?

Os depósitos aderem firmemente à superfície do aquecedor em serviços de incrustação de polímeros (como aquecimento de polímeros fundidos, emulsões de látex ou soluções orgânicas pegajosas), diminuindo a transferência de calor e necessitando de limpeza frequente. Quando comparado a uma superfície lisa (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); uma superfície lisa poderia ser mais simples de limpar para monômeros de baixa-viscosidade (<500 cP).

Mecanismos de incrustação de PFA suave vs. áspero
O contato íntimo entre o polímero e toda a área visível é possibilitado por uma superfície lisa de 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.

Existem pequenos picos e vales com 2 a 4 µm de altura em uma superfície jateada (Ra 2,0 µm). Apenas os picos estão em contato com o polímero. Apenas 10–30% da área visível está realmente em contato. Há uma diminuição correspondente na força de adesão. Em vez de se formarem como uma película contínua, os depósitos ocorrem como ilhas distintas nos cumes. O movimento fluido ou a limpeza leve podem facilmente eliminar essas ilhas. Os vales também servem como agente de liberação, retendo líquidos ou ar.

Redução da frequência de limpeza para vários tipos de polímeros
Tipo de polímero Viscosidade à temperatura operacional (cP) Mecanismo principal de incrustação Frequência de limpeza (superfície lisa) Frequência de limpeza (Ra 2,0 µm) Diminuição (%)
HDPE (polietileno fundido) 5.000–20.000Formação-de filme, adesivo A cada 7 dias A cada 14–21 dias 50–66%
3.000–15.000 derretimentos de polipropilenoAdesivo A cada 5 dias A cada 10–15 dias 50–67%
10.000–50.000 adesivo hot melt (EVA)Coesivo e adesivo a cada três dias57–70% a cada 7–10 dias
Emulsão de látex acrílico: 100–500Adesão mais sedimentaçãoA cada 14 dias; a cada 18–22 dias; a cada 20–36%
Monômero de estireno<10 Wetting + polymerization Every two days Every three to four days 33–50%
1.000–5.000 pré-polímero de poliuretanoEnxerto químico 33–50% a cada 10 dias, a cada 15–20 dias
50–200 Cristalização da cera fundida A cada 30 dias 0% (a cera não adere) A cada 30 dias (sem alteração)
Níveis ideais de rugosidade para liberação de polímero
Para reduzir a incrustação de polímeros, a superfície jateada ideal tem:

Ra: 1,5–2,5 µm (muito áspero, vales preenchidos com polímero; muito liso, pouca vantagem)

Pico{0}}a{1}}vale Rz: 10–15 µm

Separação de pico: 20–50 µm

30–50% da superfície é espaço aberto (vales).

Use grão de óxido de alumínio (tamanho 100–150 µm) a uma pressão de ar de 3–4 bar para preparar a superfície. Para se livrar das partículas de areia incrustadas, limpe cuidadosamente após o jato de areia. Evite alisar ou polir os picos.

Exemplo no campo
Um aquecedor PFA liso foi empregado em um aplicador de adesivo hot melt. A cada três dias, o adesivo contaminava o aquecedor, sendo necessário fechá-lo por duas-horas para limpeza. Um aquecedor PFA jateado (Ra 2,0 µm) com a mesma densidade de watts foi instalado na fábrica. Foram acrescentados dez dias ao intervalo de limpeza. Houve um aumento de 120 horas (15 dias) na produtividade anual. O jato de areia aumentou o tempo de inatividade em 50 por aquecedor (550 por aquecedor) ou US$ 55.000 anualmente.

Restrições e quando evitar o jato de areia
O jato de areia não é vantajoso para:

fluidos com baixa viscosidade (<500 cP) that completely soak the surface as they flow into the valleys. Fouling and contact area are subsequently increased by the roughness.

Ambientes corrosivos-cheios de partículas: a superfície irregular pode reter sais corrosivos, acelerando a corrosão.

Aplicações de alta-pureza: o produto pode ser contaminado por partículas de areia incrustadas no jato de areia. Em vez disso, escolha superfícies lisas ou eletropolidas.

Paredes de PFA extremamente finas (menos de 1,5 mm): O jato de areia pode enfraquecer as paredes, reduzindo sua espessura em 0,05 a 0,1 mm.

Como limpar superfícies jateadas
Use escovas de náilon suaves ou um jato de água-de baixa pressão (10–20 bar) para limpar um aquecedor PFA jateado. Raspadores de metal estragam a rugosidade e suavizam os picos, portanto evite usá-los. Como a limpeza química (imersão com solvente) não desgasta mecanicamente a superfície, é recomendada. Use um perfilômetro para verificar a rugosidade da superfície após a limpeza. Substitua o aquecedor ou jateie novamente se Ra cair abaixo de 1,0 µm.

Concluindo, a superfície foi jateada (Ra 2,0 µm). Reduz a frequência de limpeza para polímeros derretidos de alta{2}}viscosidade em 40–60%
A sandblasted outer surface (Ra 2.0 µm) for PFA heaters in polymer fouling service with high-viscosity melts (>5.000 cP) reduz a frequência de limpeza em 40–60% quando comparado a uma superfície lisa. Ao reduzir a área de contato genuína, a rugosidade facilita a remoção de depósitos e impede a formação contínua de filme. Uma superfície lisa pode ser mais apropriada para fluidos com baixa viscosidade (<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.