الکترود PVDF

پیوستن به سیستم ها برای PVDF: چه چیزی را در نظر بگیرید

پلی وینیلیدین فلوراید یک انتخاب محبوب برای لوله کشی در کاربردهای آب و اسید با خلوص بالا است. اگرچه به طور گسترده استفاده می شود، توصیه های مناسب برای پیوستن به PVDF اغلب وجود ندارد. رایج ترین سیستم های اتصال در این مقاله مورد بحث قرار گرفته است.

توسط دیوید A. Seiler

طی 15 سال گذشته، نیاز به خلوص سیستم سیال در صنایع نیمه هادی، داروسازی و بیوتکنولوژی منجر به تاکید شدید بر انتخاب مواد و مشخصات محصولات لوله کشی شده است. فولاد ضد زنگ بر اساس نوع مشخص می شود و پلیمرها بر اساس نام درجه، مواد افزودنی و سازنده مشخص می شوند. به دلیل خلوص بسیار بالا، پلی وینیلیدین فلوراید (PVDF) به عنوان یک انتخاب محبوب برای لوله کشی در کاربردهای آب و اسید با خلوص بالا ظاهر شده است، جایی که مهندسان نگران به حداقل رساندن آلودگی به جریان های شستشوی مایع هستند.1-3 در واقع، این سه صنعت نصب می کنند. حدود 10 میلیون فوت خطی لوله و لوله PVDF هر سال در کارخانه های سراسر جهان.

اگرچه PVDF به طور گسترده توسط مهندسین طراح و پیمانکاران پذیرفته شده است، پروژه هایی که PVDF را برای لوله و لوله با خلوص بالا مشخص می کنند، اغلب توصیه هایی در مورد روش صحیح اتصال محصول ندارند. در این مقاله به بررسی رایج ترین سیستم های اتصال PVDF می پردازیم.

در دسترس بودن سیستم

سیستم های لوله کشی و لوله PVDF در طیف گسترده ای از اندازه های قطر داخلی، ضخامت دیواره و سازه های پشتیبانی شده در دسترس هستند. بسته به سختی مورد نظر، اشکال مختلفی از PVDF موجود است

پس از تصمیم گیری در مورد اندازه، ضخامت و غیره مناسب، طراحان باید تعیین کنند که کدام روش اتصال برای پروژه خاص آنها بهتر است. روشی که آنها انتخاب می کنند بر هزینه نصب سیستم، درجه بندی فشار، پتانسیل جداسازی و تمیز کردن، خلوص، صافی داخلی در جوش، ایمنی و مناسب بودن برای اتصال به انواع دیگر مواد تأثیر می گذارد. اندازه های لوله و لوله های موجود در جدول زیر آمده است.

سیستم های جوش داده شده

PVDF به راحتی جوش داده می شود و می توان آن را برای برآوردن الزامات خاص اتصال و طراحی اجزا، ترموفرم کرد. جوشکاری تماسی، گرمای تابشی و القای RF همگی راههای اثبات شده برای اتصال PVDF هستند.

اولین سیستم های PVDF با خلوص بالا از طریق سوکت فیوژن به یکدیگر متصل شدند. این روش شامل قرار دادن انتهای لوله در داخل انتهای اتصالات، ذوب قسمت بیرونی لوله و داخل رابط یا اتصالات و فشار دادن دو انتهای آن به هم می باشد. هنگامی که بخش های گرم شده PVDF خنک می شوند، لوله و اتصالات به یک جرم پیوسته از پلیمر تبدیل می شوند. به طور کلی، نتیجه یک اتصال قوی با خطوط تنش جوش است که منحرف شده اند، تداخل کمی دارند و یک مهره داخلی دارند. فیوژن سوکت به سرعت و با زمان کمی درمان، یک مفصل را تشکیل می دهد و تنها به ابزار ساده و منبع گرما نیاز دارد. مراقب باشید از جوش سرد (که در آن اجزای آن کاملاً مذاب نیستند) یا ناهماهنگی لوله و اتصالات جلوگیری کنید.

همجوشی لب به لب، که در طول دهه 1980 رایج شد، روش دیگری برای جوشکاری قطعات PVDF است. در طول همجوشی لب به لب، انتهای دو جزء لوله مطابق با اندازه و ضخامت دیواره حرارت داده می شود تا مذاب شود، سپس با فشار در کنار هم قرار می گیرند. اگر به درستی انجام شود، اتصال حاصل باید حداقل 90 درصد به اندازه لوله جوش نشده قوی باشد. خطوط استرس با همجوشی لب به لب منحرف نمی شوند و می توانید مهره ای را که در محل اتصال ایجاد می شود بررسی کنید. مانند فیوژن سوکت، فیوژن باسن به سرعت و با زمان کمی درمان، یک مفصل را تشکیل می دهد.

اگرچه همجوشی لب به لب را می توان با دست در بخش های لوله کوچک انجام داد، اما معمولاً از ابزارهای ویژه ای برای اعمال فشار قابل پیش بینی به لوله و اتصالات برای نگه داشتن آن ها در محل در هنگام گرم کردن، اتصال و خنک کردن استفاده می شود.

فیوژن بدون مهره شکل پیشرفته ای از همجوشی لب به لب است که برای از بین بردن مهره های جوش داخلی یا خارجی روی لوله طراحی شده است. تفاوت آن با همجوشی لب به لب در این است که مهره توسط یک مثانه گرم شده و قابل انبساط در داخل لوله از جوش خارج می شود. لوله و اتصالات هر دو گرم می شوند و ناحیه مذاب به یک سیستم قالب گیری پیوسته جامد می شود. هنگامی که به درستی انجام شود، خط جوش همجوشی بدون مهره تقریباً غیرقابل تشخیص است و اتصال به اندازه یک قطعه قالب‌گیری شده قوی است. همجوشی بدون مهره به تجهیزات ویژه با زمان بندی برنامه ریزی شده و کنترل دما نیاز دارد.

مادون قرمز جدیدترین روش جوشکاری برای اتصال PVDF است. در همجوشی سوکت، لب به لب و بدون مهره، اتصال نهایی از PVDF خالص بدون مواد دیگری مانند حلال، واشر یا فلزات تعبیه شده تشکیل شده است. اما برای تکمیل جوش واقعی، پلیمر باید با سطوح فلزی در تماس باشد تا یک هیت سینک برای ذوب فراهم شود. اتصال مادون قرمز به جای جوشکاری تماسی از گرمای تابشی استفاده می کند و امکان تماس با بسترهای غیر PVDF را در حین اتصال از بین می برد. نتیجه یک اتصال قوی با حداقل مهره یکنواخت است.

اتصال مادون قرمز به تجهیزات ویژه و یک برنامه کامپیوتری خاص نیاز دارد و این روش بیشتر از فیوژن سوکت یا باسن طول می کشد. پیروی از دستورالعمل های سازنده باید از جوش مناسب اطمینان حاصل کند.

سیستم های مکانیکی

به دلیل سهولت فرم دهی، ماشین کاری یا قالب گیری تزریقی PVDF، این ماده برای سیستم های اتصال مکانیکی ایده آل است.

قدیمی ترین و ساده ترین سیستم مکانیکی برای اتصال PVDF، رزوه کاری است. قالب‌گیری یا برش نخ‌ها در لوله‌ها و اتصالات PVDF امکان اتصال PVDF را به خود، با فلزات و پلاستیک‌های غیرمشابه می‌دهد. این اتصال دارای سطحی ناهموار، فشار کمتری نسبت به سیستم های جوشی، همچنین محدودیت های اندازه و دما به دلیل نشت احتمالی ناشی از انبساط و انقباض است. با این حال، برای جلوگیری از نشتی، می توان نوار PTFE را در اطراف مفصل پیچید. البته سفت کردن صحیح قطعات برای جلوگیری از آسیب رساندن به رزوه ها و ایجاد نشتی بسیار مهم است.

اتصالات بهداشتی سال ها در سیستم های PVDF استفاده می شود. مشابه فرآیندی که برای اتصال اجزای فولاد ضد زنگ استفاده می‌شود، اتصال بهداشتی شامل قالب‌گیری یک شیار رابط در یک اتصالات، پس از تشکیل یک لوله یا اتصالات دیگر، و سپس اتصال این دو با قرار دادن یکی در دیگری، با استفاده از یک واشر به عنوان مهر و موم است. قرار دادن یک مهره در بالای محل اتصال، شیارهای نصب شده را محکم می کند. به جای یک مهره، مفصل به دست آمده دارای یک شکاف کوچک است. محدودیت های دما بر اساس اندازه از سازنده در دسترس است.

برای تشکیل شیار رابط (یا ترومپت)، اتصال بهداشتی نیاز به گرمکن تماسی دارد. مهم است که مواد واشر مناسب را انتخاب کنید، اتصال را به درستی ردیف کنید و آن را محکم کنید. بسته به دما و فشار، اتصالات بهداشتی به طور کلی برای اتصالات تا قطر 2.5 اینچ قابل اجرا است.

Riontite یک سیستم اتصال مکانیکی جدید برای PVDF است که در آن دو جزء روبه‌رو به هم متصل می‌شوند. این سیستم دارای اتصالات با رزوه های نر، یک مهر و موم صورت برای انتهای لوله و یک حلقه قفل محکم PVDF است. یک مهره همراه با یک حلقه برش فلز است که وقتی در یک انتهای اتصال محکم می شود، اتصال را مهر و موم می کند و قفل می کند. ریونتیت محدود به درزهایی به قطر 2 اینچ است و به جای مهره، شکاف دارد. تمام سطوح تماس PVDF هستند و اتصالات را می توان به سرعت و بدون حرارت ایجاد کرد.

در سیستم های فلنجی برای PVDF، یک جزء با یک واشر در بین آن به دیگری پیچ می شود. این امکان اتصال مواد غیرمشابه را فراهم می کند اما از نظر فشار محدود است و سیال با واشر تماس پیدا می کند. از سفت کردن بیش از حد پیچ ​​ها خودداری کنید. و به خاطر داشته باشید که واشر باید با مایعی که سیستم کنترل می کند سازگار باشد.

سیستم های لوله کشی فولادی با روکش PVDF از دهه 1960 در دسترس بوده اند. راه های مختلفی برای محکم کردن لاینر اکسترود شده در داخل لوله فلزی وجود دارد. هر راهی که برای محکم کردن آستر انتخاب کنید، چندین اینچ PVDF از فلز خارج می شود و پلیمر در برابر فلنج فلزی ترموفرم می شود. هنگامی که قطعات به یکدیگر پیچ می شوند، PVDF فشرده و مهر و موم می شود.

مزیت اصلی این سیستم در ترکیب خلوص و مقاومت شیمیایی PVDF با پشتیبانی ساختاری فولاد است. شکافی در محل اتصال ایجاد می‌شود و نباید اجازه داد مایع با فلز تماس بگیرد و یون‌های فلزی را دوباره به جریان بازگرداند. دما و فشار این سیستم ها را مختل نمی کند.

فولاد با روکش PVDF را می توان پیش ساخته یا آستر را می توان با ابزار گرمایش و قالب اعمال کرد. در سال‌های اخیر، به حداقل رساندن تعداد اتصالات و اتصالات در سیستم‌های لوله‌کشی جدید با پوشش پلاستیکی، هزینه‌های نیروی کار را کاهش داده و مناطق بالقوه انتشار را حذف کرده است. مانند فولاد با روکش پلاستیکی، سیستم های فلنج را می توان با فایبرگلاس پیچیده کرد. اما برای اطمینان طولانی مدت، فایبرگلاس و PVDF باید به طور ایمن به هم متصل شوند.

شیلنگ و لوله انعطاف پذیر

PVDF انعطاف پذیر برای کاربردهای لوله نیز قابل دستیابی است. این ماده دارای مدول خمشی یک سوم PVDF درجه لوله است و به صورت کویل موجود است. لوله های PVDF را می توان با اتصالات فشرده سازی استاندارد متصل کرد.

برخی از تولید کنندگان شیلنگ های کامپوزیتی را معرفی می کنند که از پلی اتیلن یا پلی اورتان در خارج و PVDF در داخل تشکیل شده است. انواع دیگر ساخت و ساز – به عنوان مثال، شیلنگ بافته شده – در کاربردهای تخصصی مانند خطوط انتقال سیال با فشار بالا استفاده می شود.

خلاصه

نوع روش اتصال مورد استفاده برای PVDF به عوامل مختلفی از جمله معیارهای طراحی، عملکرد و هزینه بستگی دارد. برخی از سیستم های ارائه شده در اینجا ممکن است راه حل های کوتاه مدت برای راه اندازی سریع، تعمیر یا عملیات آزمایشی باشند. روش های دیگر برای قابلیت اطمینان طولانی مدت و عملکرد بهینه طراحی شده اند. یک سیستم بزرگ ممکن است به چندین روش مختلف اتصال نیاز داشته باشد.

هر الزامی که باشد، مهندسان طراح باید قبل از تصمیم گیری در مورد هر روش خاصی، همه گزینه ها را ارزیابی کنند. آنها باید قبل از تعیین مشخصات نهایی، مزایا و معایب هر روش اتصال را با یک تامین کننده معتبر بررسی کنند. n

قدردانی ها

نویسنده از افراد و شرکت‌های زیر برای اطلاعاتشان تشکر می‌کند: Cap Hyde، Acutech Plastics. جک هانت، کمترول. Axel Riester، George Fischer Signet Inc. مایک دنهی، Orion Fittings; Rob Marsiglia، Sanitech، Inc. و نانسی لیندلی، داو کمیکال ایالات متحده آمریکا.

منابع

1. Blume, R., “Preparing Ultrapure Water,” Chemical Engineering Progress, pp. 55-57 (Dec.1987).

2. Governal، رابرت A.، “آب فوق العاده: نبرد در هر قدم،” نیمه هادی بین المللی، صفحات 176-180 (ژوئیه 1994).

3. هنلی، مایک، “گسترش صنعت نیمه هادی باید ادامه یابد”، آب فوق خالص، صفحات 15-20 (مه/ژوئن 1995).

4. Barber, L., Seiler, DA, “Handling of High Purity Fluids with New, Flexible PVDF,” Ultrapure Water, pp. 37-38 (مه/ژوئن 1989).

دیوید A. Seiler مدیر فروش و بازاریابی، پلیمرهای فنی Elf Atochem North America, Inc. (Philadelphia, PA) است. سیلر از سال 1983 با Elf Atochem و شرکت های سلف آن همکاری می کند. او بیش از ده سال تجربه در توسعه کاربردهای لوله و لوله PVDF برای صنایع شیمیایی، دارویی، نیمه هادی و سایر صنایع دارد.