כיצד תכולת חומר המילוי (15% סיבי זכוכית לעומת לא מילוי) בצינור מחמם PFA (פרפלואורואלקוקסי) משנה את התנגדות הזחילה ב-200 מעלות תחת מתח חישוק של 3 MPa?

זחילה היא בעיה מגבילה בצינורות חימום PFA ב-200 מעלות ומתח חישוק של 3 MPa. ל-PFA unfilled יש קצב זחילה של 1-2% לכל 1,000 שעות ב-200 מעלות. ל-PFA עם 15% מילוי סיבי זכוכית יש קצב זחילה של 0.2-0.5%/1,000 שעות, שיפור של 4-5×. סיבי הזכוכית מהווים חיזוק ולוקחים את העומסים, ומונעים את החלקה של שרשראות הפולימר. עם זאת, סיבי הזכוכית מייצרים מקומות של ריכוז מתח ועלולים להחליש את העמידות הכימית.

כיצד חיזוק סיבי זכוכית ממזער זחילה

ב-PFA ריק, זחילה מתרחשת באמצעות פתיחה והחלקת שרשרת בעומס. סיבי זכוכית (15% משקל, קוטר 10-20 מיקרומטר, אורך 200-400 מיקרון) מעכבים את הניידות של שרשראות פולימר. קצב הזחילה ניתן על ידי: ε̇=ε̇_0 × (1 - V_f)^n, כאשר V_f הוא אחוז נפח הסיבים ו-n ≈ 2. כמו כן, סיבי זכוכית מעלים את המודול האלסטי עד ל-1,200-1,500 MPa (15% MPa) מ-600 MPa (לא מילוי).

קצב זחילה כמותי לעומת תכולת סיבי זכוכית

עבור PFA, בדיקות זחילה מבוקרות ב-200 מעלות ומתח חישוק של 3 MPa הראו את הדברים הבאים. סיבי זכוכית (לא ממולא) קצב זחילה 0% 1.0-2.0% לכל 1,000 שעות זמן עד 5% מתח 2,500-5,000 שעות מודול אלסטי 500-700 MPa עבור 5% סיבי זכוכית, קצב הזחילה הוא 0.6-1.2%/1000 שעות - 800 שעות - 000 שעות. שעות, והמודלוס הוא 700-900 MPa. עבור 10% סיבי זכוכית, קצב זחילה של 0.3-0.8%/1000 שעות, זמן עד 5% מתח של 6000-15000 שעות ומודולוס של 900-1,200 MPa. עבור 15% קצב זחילה של סיבי זכוכית הוא 0.2-0.5% לכל 1,000 שעות, זמן עד 5% מתח הוא 10,000-25,000 שעות ומודולוס הוא 1,200-1,500 MPa. עבור 20% סיבי זכוכית, קצב הזחילה הוא 0.1-0.3% לכל 1,000 שעות, זמן עד 5% מתח הוא 15,000-40,000 שעות, והמודלוס הוא 1,500-1,800 MPa.

מדריך לבחירת תכולת סיבי זכוכית עמידות לזחילה

תכולת סיבי זכוכית (%) קצב זחילה ב-200 מעלות (%/1,000 שעות) זמן עד 5% מתח (ח) מודול אלסטי (MPa) מומלץ לשירות של 200 מעלות 0 1.0-2.0 2,500-5,000 500-700 לא
5 0.6-1.2 4,000-8,000 700-900 מוגבלת 10 0.3-0.8 6,000-15,000 900-1,200 כן (לסירוגין) 15 0.2-0.5 10,000-25,000 1,200-1,500 כן (רציף) 20 0.1-0.3 15,000{000-40,-היי (כן ביצועים)
Glass-Filled PFA - שיקולים הנדסיים

PFA במילוי זכוכית- הפחית את העמידות הכימית בחומרים מסוימים (HF, אלקליות חזקות בטמפרטורה גבוהה). סיבי הזכוכית מספקים משטח מחוספס ועשויים לעודד התכלות. ה-CTE מפחית עם תכולת הזכוכית, ומפחית את חוסר ההתאמה בהתפשטות התרמית. מוליכות תרמית מגדילה במעט 15% PFA במילוי זכוכית-מומלץ לשירות של 200 מעלות במתח חישוק של 3 MPa.

מפרט מודיע

עבור צינור מחמם PFA ב-200 מעלות ומתח חישוק של 3 MPa ציין 15% PFA מלא בסיבי זכוכית כדי להפחית את קצב הזחילה ל-0.2-0.5%/1,000 שעות. המהנדס מוסיף חיזוק סיבי זכוכית כדי לשפר את עמידות הזחילה.