Ένα κατάστημα φινιρίσματος μετάλλων τράβηξε μια θερμάστρα εμβάπτισης από PTFE από μια αλκαλική δεξαμενή καθαρισμού μετά από πέντε μήνες υπηρεσίας. Η επιφάνεια του περιβλήματος καλύφθηκε με ένα σκληρό, γυάλινο φιλμ που αντιστέκεται στην αφαίρεση από αραιό οξύ. Η ομάδα συντήρησης χρειάστηκε να χρησιμοποιήσει μια σμίλη για να σπάσει το φιλμ, το οποίο τράβηξε το PTFE σε πολλά σημεία. Το φιλμ δεν ήταν συνηθισμένη κλίμακα ανθρακικού ασβεστίου. Ήταν ένα πυριτικό γυαλί που είχε λιώσει στην επιφάνεια του θερμαντήρα.
Οι μεμβράνες πυριτικού γυαλιού είναι από τις πιο ανθεκτικές εναποθέσεις που βρίσκονται σε θερμαντήρες εμβάπτισης PTFE. Σχηματίζονται σε αλκαλικά λουτρά καθαρισμού που περιέχουν πυριτικό νάτριο, ένα κοινό πρόσθετο που χρησιμοποιείται για ρυθμιστικό διάλυμα, αναστολή διάβρωσης και εναιώρηση εδάφους. Το πυριτικό πολυμερίζεται σε καυτές επιφάνειες για να σχηματίσει ένα στρώμα-όπως γυαλί που συνδέεται χημικά με το PTFE.
Γιατί σχηματίζονται πυριτικές μεμβράνες σε καυτές επιφάνειες
Το πυριτικό νάτριο είναι ένα μείγμα οξειδίου του νατρίου και διοξειδίου του πυριτίου. Σε διάλυμα, υπάρχει ως πυριτικά ιόντα. Όταν το διάλυμα έρχεται σε επαφή με μια καυτή επιφάνεια, το πυριτικό πολυμερίζεται-τα πυριτικά ιόντα συνδέονται μεταξύ τους για να σχηματίσουν μακριές αλυσίδες και δίκτυα. Ο πολυμερισμός προκαλείται από τη θερμοκρασία και από την εξάτμιση του νερού στη θερμή επιφάνεια.
Το πολυμερισμένο πυριτικό σχηματίζει μια μεμβράνη που είναι σκληρή, χημικά ανθεκτική και σφιχτά συνδεδεμένη με την επιφάνεια. Η μεμβράνη μεγαλώνει ως περισσότερες αποθέσεις πυριτικού. Με την πάροδο του χρόνου γίνεται πιο χοντρό και πιο γυάλινο-. Σε αντίθεση με τα ανθρακικά άλατα, τα οποία προσκολλώνται μέσω μηχανικής σύμπλεξης, οι μεμβράνες πυριτικού άλατος συνδέονται χημικά στην επιφάνεια του PTFE.
| Συγκέντρωση πυριτικού | Θερμοκρασία μπάνιου | Θερμοκρασία επιφάνειας θήκης | Ρυθμός σχηματισμού φιλμ | Χρόνος έως φιλμ 1 mm |
|---|---|---|---|---|
| 1–2% | 60 μοίρες | 75 μοίρες | Χαμηλός | 6-12 μηνών |
| 2–4% | 70 μοίρες | 85 μοίρες | Μέτριος | 3-6 μήνες |
| 4–6% | 75 μοίρες | 95 μοίρες | Ψηλά | 6-12 εβδομάδες |
| >6% | 80 μοίρες | 105 μοίρες + | Πολύ ψηλά | 3-6 εβδομάδες |
Οι ρυθμοί σχηματισμού πυριτικού φιλμ ως συνάρτηση της συγκέντρωσης και της θερμοκρασίας του περιβλήματος
Γιατί οι μεμβράνες πυριτικού άλατος είναι πιο επιβλαβείς από την κλίμακα ανθρακικού
Η ανθρακική κλίμακα είναι σχετικά μαλακή και πορώδης. Προσκολλάται με μηχανική αλληλοσύνδεση και αδύναμες δυνάμεις van der Waals. Το αραιό οξύ το διαλύει και η επιφάνεια PTFE από κάτω είναι συνήθως άθικτη.
Οι πυριτικές μεμβράνες είναι διαφορετικές. Είναι σκληρά, πυκνά και χημικά συνδεδεμένα με το PTFE. Το πυριτικό δίκτυο σχηματίζει ομοιοπολικούς δεσμούς με την επιφάνεια του πολυμερούς. Η μεμβράνη δεν διαλύεται σε οξύ. Απαιτεί αλκαλικό καθαρισμό ή μηχανική αφαίρεση.
Η μηχανική αφαίρεση-απόξεση, σμίλευση ή λειαντική αμμοβολή-καταστρέφει το PTFE και δημιουργεί θέσεις πυρήνων για μελλοντικό σχηματισμό φιλμ. Οι κατεστραμμένες περιοχές είναι πιο δεκτικές στη συγκόλληση πυριτικού άλατος από την αρχική λεία επιφάνεια.
Ο ρόλος της θερμοκρασίας επιφάνειας του περιβλήματος
Ο ρυθμός πολυμερισμού πυριτικού άλατος αυξάνεται με τη θερμοκρασία. Κάθε αύξηση 10 μοιρών διπλασιάζει περίπου το ποσοστό. Ένας θερμαντήρας που λειτουργεί σε θερμοκρασία επιφάνειας 95 μοιρών σχηματίζει πυριτικό φιλμ δύο φορές πιο γρήγορα από έναν στους 85 βαθμούς.
Η θερμοκρασία της επιφάνειας εξαρτάται από την πυκνότητα watt και τις συνθήκες ροής. Ένας θερμαντήρας που λειτουργεί στα 1,4 W/cm² σε ένα λουτρό μέτριας ανάδευσης μπορεί να έχει θερμοκρασία επιφάνειας 15–20 μοίρες πάνω από τον όγκο. Ένας θερμαντήρας στα 0,9 W/cm² μπορεί να έχει θερμοκρασία επιφάνειας μόνο 10–12 βαθμούς πάνω από τον όγκο. Η χαμηλότερη πυκνότητα watt μειώνει τη θερμοκρασία της επιφάνειας και επιβραδύνει το σχηματισμό φιλμ.
Πρόληψη σχηματισμού φιλμ πυριτικού άλατος
Η πιο αποτελεσματική πρόληψη είναι η μείωση της θερμοκρασίας της επιφάνειας του περιβλήματος. Μια χαμηλότερη πυκνότητα watt διατηρεί την επιφάνεια πιο δροσερή και επιβραδύνει τον ρυθμό πολυμερισμού. Ένας θερμαντήρας που λειτουργεί στα 0,9 W/cm² μπορεί να χρειαστεί διπλάσιο χρόνο για να σχηματίσει ένα φιλμ 1 mm από έναν στα 1,4 W/cm².
Μια γυαλισμένη επιφάνεια μειώνει την αντοχή πρόσφυσης του πυριτικού φιλμ. Μια λεία επιφάνεια παρέχει λιγότερες θέσεις πυρήνων και λιγότερη μηχανική αλληλεπίδραση. Οι γυαλισμένες επιφάνειες επεκτείνουν το διάστημα καθαρισμού κατά 30–50% σε σύγκριση με τις τυπικές επιφάνειες.
Ο τακτικός καθαρισμός αφαιρεί το φιλμ πριν γίνει παχύρρευστο και ανθεκτικό. Μια λεπτή μεμβράνη αφαιρείται πιο εύκολα από μια παχιά. Το διάστημα καθαρισμού πρέπει να βασίζεται σε ευρήματα επιθεώρησης και όχι σε σταθερό ημερολόγιο.
| Μέτρο Πρόληψης | Επίδραση στο σχηματισμό φιλμ | Εκτέλεση |
|---|---|---|
| Χαμηλότερη πυκνότητα watt, 0,9 W/cm² | Πιο αργός πολυμερισμός | Σχεδιασμός θερμαντήρα |
| Γυαλισμένη επιφάνεια | Μειωμένη πρόσφυση | Φινίρισμα θερμαντήρα |
| Τακτικός καθαρισμός | Αποτρέπει το παχύ φιλμ | Πρόγραμμα συντήρησης |
| Μειωμένη συγκέντρωση πυριτικού άλατος | Χαμηλότερο ποσοστό εναπόθεσης | Έλεγχος χημείας μπάνιου |
Μέτρα πρόληψης σχηματισμού πυριτικού φιλμ σε αλκαλικά καθαριστικά
Καθαρισμός πυριτικών μεμβρανών χωρίς να καταστρέφεται ο θερμαντήρας
Οι πυριτικές μεμβράνες δεν διαλύονται σε οξύ. Απαιτούν αλκαλικό καθαρισμό ή μηχανική αφαίρεση.
Ένα αλκαλικό διάλυμα καθαρισμού-συνήθως 5–10% υδροξειδίου του νατρίου στους 50–60 βαθμούς -μπορεί να μαλακώσει το πυριτικό φιλμ και να το αφήσει να αφαιρεθεί. Το διάλυμα καθαρισμού πρέπει να κυκλοφορεί ή να αναδεύεται για να διατηρείται η επαφή με το φιλμ. Ο θερμαντήρας θα πρέπει να επιθεωρηθεί μετά τον καθαρισμό για να επιβεβαιωθεί ότι η μεμβράνη έχει αφαιρεθεί.
Η μηχανική αφαίρεση πρέπει να είναι η τελευταία λύση. Εάν είναι απαραίτητη η μηχανική αφαίρεση, χρησιμοποιήστε μια πλαστική ξύστρα ή μια μαλακή βούρτσα. Μη χρησιμοποιείτε συρμάτινες βούρτσες, μεταλλικές ξύστρες ή λειαντικά μαξιλάρια, που θα καταστρέψουν το PTFE.
Όταν το πυριτικό φιλμ υποδεικνύει πρόβλημα προδιαγραφών
Ένας θερμαντήρας που αναπτύσσει παχιές μεμβράνες πυριτικού άλατος παρά τον τακτικό καθαρισμό υποδεικνύει ότι ο θερμαντήρας λειτουργεί σε πυκνότητα watt που είναι πολύ υψηλή για τη χημεία του μπάνιου. Μια προσαρμοσμένη διαμόρφωση θερμαντήρα εμβάπτισης PTFE με χαμηλότερη πυκνότητα watt, γυαλισμένη επιφάνεια και μεγαλύτερη επιφάνεια αντιμετωπίζει τη βασική αιτία της εναπόθεσης πυριτίου. Η διαδικασία προδιαγραφής απαιτεί τη χημεία του λουτρού, τη συγκέντρωση πυριτικού άλατος, τη θερμοκρασία λειτουργίας και την απαιτούμενη ισχύ. Για εγκαταστάσεις με πυριτικό-που περιέχουν αλκαλικά καθαριστικά, αυτή η ειδική προσέγγιση-εφαρμογής μειώνει το σχηματισμό φιλμ και παρατείνει τη διάρκεια ζωής του θερμαντήρα.
