한 금속 마감 상점에서 5개월의 사용 후 알칼리 세척 탱크에서 PTFE 침지식 히터를 꺼냈습니다. 피복 표면은 묽은 산에 의한 제거에 저항하는 단단한 유리질 필름으로 덮여 있습니다. 유지 관리 팀은 끌을 사용하여 필름을 떼어내야 했고, 이로 인해 PTFE가 여러 곳에 찔렸습니다. 필름은 일반적인 탄산칼슘 스케일이 아니었습니다. 그것은 히터 표면에 융합된 규산염 유리였습니다.
규산염 유리 필름은 PTFE 침지 히터에서 발견되는 가장 끈질긴 침전물 중 하나입니다. 이는 완충, 부식 억제 및 토양 현탁에 사용되는 일반적인 첨가제인 규산나트륨이 포함된 알칼리성 세척조에서 형성됩니다. 규산염은 뜨거운 표면에서 중합하여 PTFE에 화학적으로 결합하는 유리-층을 형성합니다.
뜨거운 표면에 규산염 필름이 형성되는 이유
규산나트륨은 산화나트륨과 이산화규소의 혼합물입니다. 용액에서는 규산염 이온으로 존재합니다. 용액이 뜨거운 표면에 접촉하면 규산염은-규산염 이온 연결을 중합하여 긴 사슬과 네트워크를 형성합니다. 중합은 온도와 뜨거운 표면에서 물의 증발에 의해 진행됩니다.
중합된 규산염은 단단하고 화학적으로 저항성이 있으며 표면에 단단히 결합된 필름을 형성합니다. 더 많은 규산염 침전물이 쌓이면서 필름이 성장합니다. 시간이 지남에 따라 더 두꺼워지고 더 많은 유리가-됩니다. 기계적 결합으로 접착되는 탄산염 스케일과 달리 규산염 필름은 PTFE 표면에 화학적으로 접착됩니다.
| 규산염 농도 | 목욕 온도 | 외장 표면 온도 | 필름 형성 속도 | 1mm 필름 제작 시간 |
|---|---|---|---|---|
| 1–2% | 60도 | 75도 | 낮은 | 6~12개월 |
| 2–4% | 70도 | 85도 | 보통의 | 3~6개월 |
| 4–6% | 75도 | 95도 | 높은 | 6~12주 |
| >6% | 80도 | 105도 + | 매우 높음 | 3~6주 |
농도와 외피 온도에 따른 규산염 피막 형성 속도
규산염 필름이 탄산염 스케일보다 더 해로운 이유
탄산염 스케일은 상대적으로 부드럽고 다공성입니다. 기계적 맞물림과 약한 반데르발스 힘으로 접착됩니다. 묽은 산이 이를 용해시키며, 아래의 PTFE 표면은 일반적으로 손상되지 않습니다.
규산염 필름은 다릅니다. 이는 단단하고 조밀하며 PTFE에 화학적으로 결합되어 있습니다. 규산염 네트워크는 폴리머 표면과 공유 결합을 형성합니다. 필름은 산에 용해되지 않습니다. 알칼리성 세척이나 기계적 제거가 필요합니다.
기계적 제거-스크래핑, 치즐링 또는 분사 연마-는 PTFE를 손상시키고 향후 필름 형성을 위한 핵 생성 사이트를 생성합니다. 손상된 부분은 원래의 매끄러운 표면보다 규산염 결합에 더 잘 적응합니다.
피복 표면 온도의 역할
규산염 중합 속도는 온도에 따라 증가합니다. 10도씩 증가할 때마다 속도는 대략 두 배로 늘어납니다. 95도 표면 온도에서 작동하는 히터는 85도에서 작동하는 것보다 두 배 빠른 속도로 규산염 피막을 형성합니다.
표면 온도는 와트 밀도와 흐름 조건에 따라 달라집니다. 적당히 교반된 욕조에서 1.4W/cm²로 작동하는 히터의 표면 온도는 벌크보다 15~20도 높을 수 있습니다. 0.9W/cm²의 히터는 표면 온도가 벌크보다 10~12도 정도 높을 수 있습니다. 와트 밀도가 낮을수록 표면 온도가 낮아지고 필름 형성 속도가 느려집니다.
규산염 피막 형성 방지
가장 효과적인 예방은 피복 표면 온도를 낮추는 것입니다. 와트 밀도가 낮을수록 표면이 더 차갑게 유지되고 중합 속도가 느려집니다. 0.9W/cm²에서 작동하는 히터는 1.4W/cm²에서 작동하는 히터보다 1mm 필름을 형성하는 데 두 배의 시간이 걸릴 수 있습니다.
연마된 표면은 규산염 필름의 접착 강도를 감소시킵니다. 매끄러운 표면은 핵 생성 부위와 기계적 맞물림이 적습니다. 광택 처리된 표면은 표준 표면에 비해 청소 간격을 30~50% 연장합니다.
정기적인 청소를 통해 필름이 두꺼워지고 끈적해지기 전에 제거합니다. 얇은 필름은 두꺼운 필름보다 제거하기가 더 쉽습니다. 청소 간격은 고정된 달력이 아닌 검사 결과에 따라 결정되어야 합니다.
| 예방 조치 | 필름 형성에 미치는 영향 | 구현 |
|---|---|---|
| 더 낮은 와트 밀도, 0.9W/cm² | 느린 중합 | 히터 디자인 |
| 광택 표면 | 접착력 감소 | 히터 마감 |
| 정기적인 청소 | 후막 방지 | 유지보수 일정 |
| 규산염 농도 감소 | 낮은 증착 속도 | 목욕 화학물질 제어 |
알칼리성 세정제의 규산염 피막 형성 방지 대책
히터 손상 없이 규산염 필름 청소
규산염 필름은 산에 용해되지 않습니다. 알칼리성 세척이나 기계적 제거가 필요합니다.
알칼리성 세척액-일반적으로 50~60도에서 5~10% 수산화나트륨-을 사용하면 규산염 피막을 부드럽게 만들어 닦아낼 수 있습니다. 필름과의 접촉을 유지하려면 세척액을 순환시키거나 교반해야 합니다. 청소 후 히터를 검사하여 필름이 제거되었는지 확인해야 합니다.
기계적 제거는 최후의 수단이어야 합니다. 기계적 제거가 필요한 경우 플라스틱 스크레이퍼나 부드러운 브러시를 사용하십시오. PTFE를 손상시킬 수 있는 와이어 브러시, 금속 스크레이퍼 또는 연마 패드를 사용하지 마십시오.
규산염 필름이 사양 문제를 나타내는 경우
정기적인 청소에도 불구하고 두꺼운 규산염 피막이 생성되는 히터는 히터가 수조 화학에 비해 너무 높은 와트 밀도에서 작동하고 있음을 나타냅니다. 낮은 와트 밀도, 광택 표면, 더 넓은 표면적을 갖춘 맞춤형 PTFE 침지 히터 구성은 규산염 침전의 근본 원인을 해결합니다. 사양 프로세스에는 수조 화학, 규산염 농도, 작동 온도 및 필요한 전력량이 필요합니다. 알칼리성 세척제를 함유한 규산염-을 사용하는 시설의 경우 이 용도별{4}}접근 방식을 사용하면 피막 형성을 줄이고 히터 서비스 수명을 연장할 수 있습니다.
