PFA(퍼플루오로알콕시) 히터 튜브의 충전제 함량(15% 유리 섬유 대 비충전)은 3 MPa의 후프 응력 하에서 200도에서 크리프 저항을 어떻게 변경합니까?

크리프는 200도 및 3 MPa 후프 응력에서 PFA 히터 튜브의 제한적인 문제입니다. 충전되지 않은 PFA는 200도에서 1,000시간당 1~2%의 크리프율을 갖습니다. 15% 유리섬유 필러를 함유한 PFA는 크리프율이 0.2~0.5%/1,000hr로 4~5배 향상되었습니다. 유리 섬유는 보강재로서 하중을 견디어 폴리머 사슬이 미끄러지는 것을 방지합니다. 그러나 유리 섬유는 응력 집중 장소를 생성하여 내화학성을 약화시킬 수 있습니다.

유리 섬유 강화로 크리프를 최소화하는 방법

빈 PFA에서는 하중이 가해지면 풀림과 체인 미끄러짐을 통해 크리프가 발생합니다. 유리 섬유(15wt%, 직경 10~20μm, 길이 200~400μm)는 폴리머 사슬의 이동성을 방해합니다. 크리프율은 ε̇=ε̇_0 × (1 - V_f)^n으로 표시됩니다. 여기서 V_f는 섬유 부피 비율이고 n ≒ 2입니다. 또한 유리 섬유는 탄성 계수를 600 MPa(보충되지 않은)에서 1,200-1,500 MPa(15% 유리)까지 높입니다.

정량적 크리프율과 유리 섬유 함량 비교

PFA의 경우 200도 및 3MPa 후프 응력에서 제어된 크리프 테스트를 통해 다음과 같은 결과가 나타났습니다. 유리섬유(미충전) 크리프율 0% 1,000시간당 1.0~2.0% 5% 변형까지의 시간 2,500~5,000시간 탄성률 500~700MPa 5% 유리섬유의 크리프율은 0.6~1.2%/1000시간, 5% 변형까지의 시간은 4,000~8,000시간, 모듈러스는 700-900MPa. 10% 유리 섬유의 경우 크리프율은 0.3~0.8%/1000h, 5% 변형까지 걸리는 시간은 6000~15000h, 모듈러스는 900~1,200MPa입니다. 15% 유리 섬유 크리프율은 1,000시간당 0.2~0.5%이고, 5% 변형 시간은 10,000~25,000시간, 모듈러스는 1,200~1,500MPa입니다. 20% 유리 섬유의 경우 크리프율은 1,000시간당 0.1~0.3%이고, 5% 변형 시간은 15,000~40,000시간, 모듈러스는 1,500~1,800MPa입니다.

내크리프성 유리섬유 함량 선택 가이드

유리 섬유 함량(%) 200도에서의 크리프율(%/1,000h) 5% 변형까지의 시간(h) 탄성 계수(MPa)200도 서비스에 권장됨 0 1.0-2.0 2,500-5,000 500-700 아니요
5 0.6-1.2 4,000-8,000 700-900 제한됨 10 0.3-0.8 6,000-15,000 900-1,200 예(간헐적) 15 0.2-0.5 10,000-25,000 1,200-1,500 예(지속) 20 0.1-0.3 15,000-40,000 1,500-1,800 예(고성능)
유리-충진 PFA - 엔지니어링 고려사항

유리- 충전 PFA는 일부 매체(HF, 고온에서 강알칼리)에서 내화학성이 감소했습니다. 유리 섬유는 표면이 거칠고 오염을 유발할 수 있습니다. CTE는 유리 함량에 따라 감소하여 열팽창 불일치를 낮춥니다. 열 전도성은 15% 약간 증가합니다. 유리- 충전 PFA는 3MPa 후프 응력에서 200도 서비스에 권장됩니다.

사양 정보

200도 및 3 MPa 후프 응력의 PFA 히터 튜브의 경우 크리프율을 0.2-0.5%/1,000시간으로 줄이기 위해 15% 유리 섬유 충전 PFA를 지정합니다. 엔지니어는 크리프 저항성을 향상시키기 위해 유리 섬유 강화재를 추가합니다.