کیا دوبارہ تیار کردہ پی ایف اے پرت ہائیڈرو فلورک ایسڈ بخارات کے خلاف ورجن پی ایف اے سے بہتر رکاوٹ کی کارکردگی فراہم کر سکتی ہے؟
ایک پیغام چھوڑیں۔
ہائیڈرو فلورک ایسڈ (HF) بخارات فلورو پولیمر ہیٹر شیتھوں کے لیے دخول کی رکاوٹ ہے۔ HF بخارات کے مالیکیول چھوٹے اور مضبوط قطبی ہوتے ہیں اور پولیمر کے بے ساختہ حصوں کے ذریعے آسانی سے پھیل جاتے ہیں۔ مائع HF PFA کو ہلکا پھلکا کرتا ہے، ورجن PFA-بطور ایکسٹروڈڈ یا مولڈ-35–45% کی مخصوص کرسٹلنیٹی ہوتی ہے، جس کے بقیہ حجم بے ترتیب علاقوں کے زیر قبضہ ہوتے ہیں جو پھیلاؤ کے راستوں کے طور پر کام کرتے ہیں۔ نظریاتی طور پر، ایک ری کرسٹلائزڈ پی ایف اے پرت، جو کنٹرول تھرمل اینیلنگ کے ذریعے کرسٹالنیٹی کو 55-65٪ تک بہتر بناتی ہے، اس کی پارگمیتا کم ہوگی کیونکہ بے ترتیب مرحلے کا کم حجم بخارات کو پھیلانے کے لیے کم راستے فراہم کرتا ہے۔ آیا یہ HF بخارات کے لیے رکاوٹ میں کافی بہتری کا ترجمہ کرتا ہے، اینیلنگ کے طریقہ کار، نتیجے میں کرسٹل کی شکل اور سروس کے درجہ حرارت پر انحصار کرتا ہے۔
HF وانپ پارمیشن اور کرسٹلینٹی تھیوری
نیم کرسٹل لائن پولیمر کا پارگمیتا گتانک (P) رشتہ لاگ P=لاگ P_amorphous - × X_c (1) کی پیروی کرتا ہے جہاں P حجم کا فریکشن کرسٹلنیٹی ہے اور ایک مستقل ہے جو داخلی مالیکیول پر منحصر ہے۔ PFA میں HF بخارات کے لیے، تقریباً 0.025-0.030 ہے۔ پارگمیتا ~2.5-3.0 کے عنصر سے 40 سے 60% تک بڑھتے ہوئے کرسٹل پن کے ساتھ کم ہوتی ہے۔ عملی طور پر 80 ڈگری پر 1.5 ملی میٹر موٹائی کی کنواری PFA دیوار کے ذریعے HF بخارات کے داخل ہونے کی شرح 0.8–1.2 g/m 2 . دن ہے۔ 60% کرسٹالنیٹی کے ساتھ دوبارہ تیار کردہ PFA دیوار شرح کو 0.3–0.5 g/m2·day تک کم کر دیتی ہے۔ یہ اضافہ ان ایپلی کیشنز کے لیے اہم ہے جہاں HF بخارات ہیٹر کے ساتھ مسلسل رابطے میں رہتے ہیں، مثلاً بخارات کی جگہ کے ساتھ HF کے لیے وانپ فیز اینچنگ کا سامان یا گرم اسٹوریج ٹینک۔
لیکن دوبارہ تشکیل دینے کا عمل دو مشکل پہلو لاتا ہے۔ پی ایف اے کو 240 سے 260 ڈگری پر 4 سے 8 گھنٹے تک اینیل کرنے سے پہلے کرسٹلنیٹی میں اضافہ ہوتا ہے، لیکن یہ سکڑنے (1 سے 3 فیصد لکیری) کو بھی دلاتا ہے۔ اگر دوبارہ تشکیل شدہ پرت دھاتی ہیٹر کور پر کوٹنگ ہے، تو سکڑنا انٹرفیس پر بقایا تناؤ کا باعث بنے گا۔ اس طرح کا تناؤ تھرمل سائیکلنگ کے دوران مائکرو کریکس کی تشکیل کا باعث بن سکتا ہے جو HF بخارات کو بائی پاس کرنے والے راستے بناتے ہیں جو رکاوٹ کے فائدے کی نفی کرتے ہیں۔ دوسری دوبارہ تشکیل دینے سے اسفیرولائٹس (کرسٹل لائن ایگریگیٹس) کے سائز میں 5–15 µm سے 20–50 µm تک اضافہ ہوتا ہے۔ انٹر-اسفیرولائٹس کے درمیان حدود بے ساختہ ہیں اور جب اینیلنگ کو اچھی طرح سے منظم نہیں کیا جاتا ہے تو یہ تیزی سے پھیلاؤ کے راستوں کے طور پر کام کر سکتے ہیں۔ ناقص طور پر دوبارہ تیار کردہ پی ایف اے نے کرسٹلائٹس کے درمیان بے ساختہ چینلز کے نیٹ ورک کی وجہ سے ظاہری کرسٹالنٹی لیکن بدتر رکاوٹ کارکردگی میں اضافہ کیا ہے۔
ورجن بمقابلہ دوبارہ تشکیل شدہ: تجرباتی موازنہ
عام HF وانپ سیل کنٹرولڈ پارمیشن ٹیسٹ کے نتائج (60 ڈگری، پانی کے بخارات میں 10% HF، 1.5 ملی میٹر دیوار کی موٹائی) ذیل میں دی گئی ہیں۔ ورجن PFA (42 wt % crystallinity by DSC) 48 گھنٹے کے بعد 1.05 g/m2.day کے بہاؤ کے ساتھ مستحکم حالت تک پہنچ جاتا ہے۔ دوبارہ تیار کردہ پی ایف اے (58% کرسٹل پن، 6 گھنٹے کے لیے 250 ڈگری پر اینیلنگ کے بعد) 72 گھنٹے کے بعد 0.40 گرام/m²· دن کے بہاؤ کے ساتھ مستحکم ہو جاتا ہے-- 62% کمی۔ HF بخارات کے 1000 گھنٹے مسلسل نمائش کے بعد کنواری نمونہ 0.2 ملی میٹر گہرائی تک سفیدی (مائکرووئڈ ڈیولپمنٹ) کو ظاہر کرتا ہے، جب کہ دوبارہ تیار کردہ نمونہ صرف 0.05 ملی میٹر کی گہرائی تک سفیدی دکھاتا ہے۔ دوبارہ تیار کردہ مواد نے بھی اپنی اصل تناؤ کی طاقت کا 95٪ برقرار رکھا، جبکہ ورجن PFA نے اسی نمائش کے بعد 85٪ برقرار رکھا۔
Thermal cycling (500 cycles 25°C to 90°C) affects the ranking. The penetration rate of the recrystallised sample after cycling is 0.65 g/m²·day - higher than its value before cycling and closer to the virgin material (0.85 g/m²·day after cycling). Microscopic analysis reveals microcracks at the spherulite borders in the recrystallised sample, whereas no crack formation can be observed in the virgin sample. Thermal cycle stress due to differential expansion of the metal core and PFA preferentially breaks the borders of the bigger spherulites in the recrystallised material. Recrystallised PFA offers improved barrier performance for low heat cycling applications (less than 100 cycles per year). The virgin material has a lower initial crystallinity and smaller spherulites therefore providing improved long-term barrier performance in case of frequent thermal cycling (>500 سائیکل/سال) کیونکہ یہ کریک-مفت رہتا ہے۔
ایپلیکیشن-مخصوص موازنہ ٹیبل
سروس کنڈیشن HF بخارات کا ارتکاز سائیکل فی سال، تھرمل متوقع پارمیشن کی شرح (1.5 ملی میٹر، 80 ڈگری) تجویز کردہ مواد
مسلسل درجہ حرارت، مسلسل بخارات کی نمائش<5% HF <50Recrystallised PFA 0.3-0.5 g/m2.day
مسلسل بخارات کی نمائش مستحکم درجہ حرارت 5–20 % HF<50 Recrystallised PFA with thicker wall (2.0 mm) 0.2–0.3 g/m²·day
روزانہ ایکسپوژر ٹمپریچر سائیکل وقفے وقفے سے کوئی بھی ورجن PFA 200-500 0.8-1.0 g/m2·day (مقررہ)
repeated exposure, several cyclesAny >500 Virgin PFA 0.9-1.2 g/m2.day (degrades to >1.0 دوبارہ تیار کرنے اور سائیکل چلانے کے بعد)
Vapour phase over liquid HF (saturated vapour) >20% مساوی<100 Recrystallised PFA with 2.5 mm wall 0.4–0.6 g/m²·day
ہیٹر مکینیکل وائبریشن سے مشروط ہے کوئی بھی ورجن پی ایف اے اسفیرولائٹ بارڈر پر دوبارہ کریسٹالائزڈ شگاف
- زیادہ سے زیادہ پاکیزگی کی ضرورت ہے (کوئی بھی نکالنے کے قابل نہیں) کوئی بھی ورجن ہائی-پیوریٹی پی ایف اے ری کرسٹلائزیشن تھرمل ڈیگریڈیشن پروڈکٹس متعارف کرائے جا سکتے ہیں
عملی نفاذ کے مسائل
موجودہ ہیٹر پر دوبارہ پی ایف اے کوٹنگ بنانا فیلڈ آپریشن نہیں ہے۔ اسے درجہ حرارت پر تیار شدہ ہیٹر اسمبلی کے تندور کو احتیاط سے اینیل کرنے کی ضرورت ہوتی ہے جو دھاتی کور یا بجلی کے کنکشن کے مزاج کو متاثر کر سکتی ہے۔ اینیلنگ سائیکل کو آہستہ گرم (10 ڈگری فی گھنٹہ) اور ٹھنڈا (5 ڈگری فی گھنٹہ) کیا جانا چاہئے تاکہ تھرمل تناؤ کے تعارف سے بچا جا سکے۔ نئے ہیٹروں کی تیاری کے لیے دوبارہ کرسٹالائزیشن یا تو PFA ٹیوب کی پوسٹ-ایکسٹروژن اینیلنگ کے ذریعے کور پر اسمبلی سے پہلے یا مکمل اسمبلی کو اینکیپسولیشن کے بعد اینیل کر کے کیا جاتا ہے۔ مؤخر الذکر حکمت عملی میں تفریق تھرمل توسیع سے بقایا تناؤ کا امکان ہے۔ تجویز کردہ طریقہ کار یہ ہے کہ PFA ٹیوب کو الگ سے اینیل کریں، اور پھر اسے مکینیکل توسیع یا سکڑ-فٹ کے عمل کا استعمال کرتے ہوئے کور میں نصب کریں۔ اس کے نتیجے میں 55-60% کرسٹالنٹی کی ایک ٹیوب بنتی ہے، بغیر بین چہرے کے تناؤ کے۔ دوبارہ تیار کردہ PFA ہیٹر عام طور پر ورجن مواد پر 20-40% پریمیم رکھتے ہیں کیونکہ اضافی پروسیسنگ کے وقت اور بہتر کوالٹی کنٹرول کی وجہ سے۔
زیادہ تر صنعتی HF وانپ ایپلی کیشنز کے لیے جن میں اعتدال پسند درجہ حرارت کی سائیکلنگ ہوتی ہے (200 سائیکل فی سال تک) ری کرسٹلائزڈ پی ایف اے کی بہتر رکاوٹ کارکردگی قیمت کو درست ثابت کرتی ہے۔ اہم پارمیشن لیول تک طویل دورانیہ (مثلاً. 2,000 گھنٹے بمقابلہ کنواری کے لیے 1,200 گھنٹے) دیکھ بھال کی فریکوئنسی کو کم کرتا ہے اور دھاتی کور کے سنکنرن کے خطرے کو کم کرتا ہے۔ یہاں تک کہ اعلیٰ بنیادی پارگمیتا کے باوجود، ورجن پی ایف اے کو بار بار درجہ حرارت کی سائیکلنگ، مکینیکل کمپن یا خشک آپریشن کے کسی بھی موقع پر مشتمل ایپلی کیشنز کے لیے ایک فائدہ ہے۔ انجینئرز کو مینوفیکچرر سے کرسٹالنیٹی ڈیٹا (ڈی ایس سی کے ذریعے) کی درخواست کرنی چاہیے، جس کا مقصد دوبارہ تیار کیے گئے مواد کے لیے 55-60% اور کنواری کے لیے 35-45% ہے۔ ہر ہیٹر کے ساتھ ایک سرٹیفکیٹ ہونا چاہئے جو درجہ حرارت اور اینیلنگ کا وقت بتاتا ہے۔
خلاصہ: مستحکم-اسٹیٹ ایچ ایف ویپر سروس میں دوبارہ تیار کردہ پی ایف اے ایکسل
دوبارہ تیار کردہ PFA تہہ ہائیڈرو فلورک ایسڈ بخارات میں 50-70% زیادہ رکاوٹ کی کارکردگی کو ورجن PFA کے مقابلے میں مستحکم-درجہ حرارت اور کم-سائیکلنگ حالات میں ظاہر کرتی ہے۔ زیادہ کرسٹالنٹی بخارات کے پھیلاؤ کے لیے دستیاب بے ساختہ حجم کو محدود کرتی ہے اور اس وجہ سے 1.5 ملی میٹر دیوار کے لیے پارمیشن کی شرح ~1.0 g/m 2 · دن سے 0.4 g/m 2 · دن تک کم ہو جاتی ہے۔ تاہم، بڑی ری-کرسٹلائزڈ اسفیرولائٹس ہیٹ سائیکلنگ یا مکینیکل دباؤ کے تحت مائیکرو کریکنگ کا شکار ہوتی ہیں جو رکاوٹ کے فائدہ کو ختم کرتی ہیں۔ مستحکم درجہ حرارت (جیسے گرم اسٹوریج ٹینک اور بخارات کی سپلائی لائنوں) پر مسلسل HF بخارات کی ایپلی کیشنز کے لیے دوبارہ تیار کردہ PFA بہترین انتخاب ہے۔ ان ہیٹروں کے لیے جو روزانہ کی بنیاد پر سائیکل چلاتے ہیں یا وائبریشن کے تابع ہوتے ہیں، ورجن پی ایف اے زیادہ قابل اعتماد طویل مدتی کارکردگی فراہم کرے گا۔ انتخاب ہیٹر کی زندگی کے دوران تھرمل سائیکلوں کی تخمینی تعداد پر مبنی ہونا چاہئے نہ کہ صرف پارمیشن ڈیٹا پر۔ شک کی صورت میں، ایک موٹی کنواری پی ایف اے دیوار (2.5-3.0 ملی میٹر) یکساں رکاوٹوں کو بڑھا دے گی جس میں دوبارہ کریکسٹلائزڈ مواد کے ٹوٹنے کے خطرے کے بغیر اور اسی طرح یا کم قیمت پر۔
