Как долгосрочное-УФ-излучение и сильное световое излучение вызывают молекулярную деградацию поверхности погружных нагревателей из ПТФЭ

Свободнорадикальное расщепление цепи, вызванное постоянным ультрафиолетовым излучением

Линии гальванического окисления, цеха по экспонированию печатных плат и резервуары для химической обработки с открытым-верхом оборудованы мощными-лампами для отверждения УФ-излучением, мощными ртутными лампами или неэкранированными лампами для естественного солнечного излучения. Непрерывный УФ-излучение и видимый свет высокой-интенсивности бомбардируют поверхности погружного нагревателя из ПТФЭ над уровнем жидкости. Фотонное излучение высокой-энергии разрушает стабильные молекулярные связи C-F на внешних слоях фторполимера, генерируя большое количество активных свободных радикалов. В отличие от полностью закрытого,-легкоэкранированного резервуарного оборудования, длительное-беспрепятственное воздействие УФ-излучения приводит к прогрессирующему мелению поверхности, потере прочности поверхности, образованию микро-трещин и локализованному истончению стенок на-подверженных воздействию света верхних сегментах труб. В сочетании с циклической конденсацией паров-испарением, влажным-сухим чередованием поверхности, поврежденные УФ-излучением-, становятся гораздо более уязвимыми для химической инфильтрации ионов и ускоренной коррозии композитов. Лабораторные испытания по сравнению с контролируемым излучением показывают, что обогреватели, установленные со светозащитными крышками, сохраняют стабильный срок службы 18–24 месяца, в то время как в устройствах, подвергающихся ежедневному беспрепятственному сильному УФ-облучению, в течение 10 месяцев развивается серьезная поверхностная молекулярная деградация. В этой статье подробно описаны механизмы разрушения композитов, вызванные УФ-излучением, объяснен основной инженерный компромисс-между упрощенной схемой экранирования лампы и защитой от-нагревателя, а также представлены стандарты соответствия нагревателей, устойчивых к УФ-излучению-.

Основной инженерный компромисс-между неэкранированной компоновкой лампы и защитой от УФ-излучения-старения

Отсутствие светозащитных перегородок вокруг УФ-ламп и отверстий резервуаров снижает трудозатраты на приобретение приспособлений и их установку, однако постоянные-УФ-фотоны высокой энергии постоянно разрушают поверхностные молекулярные цепи ПТФЭ и образуют скрытые каналы подповерхностных дефектов. Установка непрозрачных перегородок, изолирующих УФ-излучение, и верхних крышек резервуаров блокирует прямое излучение, что замедляет старение фторполимера, но при этом увеличивает сложность компоновки оборудования в мастерской и объем работ по регулярной очистке перегородок и техническому обслуживанию. Стандартный немодифицированный погружной нагреватель из формованного ПТФЭ не содержит добавок, стабилизирующих ультрафиолетовое излучение, или модификаций радиационного барьера с плотными поперечными связями. Длительная-непрерывная фотонная бомбардировка быстро ослабляет поверхностную молекулярную компактность и создает постоянные каналы инфильтрации ионов на открытых участках трубки.

Таблица серьезности воздействия УФ-излучения и риска деградации поверхности погружного нагревателя из ПТФЭ

УФ-излучение, двойной фото-механизм химического разложения

Ультрафиолетовые фотоны высокой-энергии несут достаточную энергию, чтобы ударять по длинным молекулярным цепям фторуглерода на внешних поверхностях ПТФЭ, разрывая связи C-F и образуя массивные реакционноспособные свободные радикалы фтора. Эти свободные радикалы дополнительно запускают цепную реакцию разложения, превращая гладкие неповрежденные поверхности трубок в рыхлые порошкообразные меловые слои с резко сниженной структурной компактностью. На границах жидкого-воздуха пористые поверхности, поврежденные ультрафиолетовым излучением-, легко улавливают агрессивные пары кислот/щелочей, которые конденсируются в концентрированные химические пленки. Повторяющиеся циклы нагрева-охлаждения загоняют коррозийные ионы глубоко в вызванные УФ-излучением-подповерхностные микро-поры, расширяя крошечные радиационные дефекты во взаимосвязанные сети трещин. Коррозионная жидкость просачивается через поврежденные радиацией трещины-каналы и проникает в зазоры между внешней оболочкой из ПТФЭ и внутренней волокнистой изоляцией. Остатки проводящих солевых ионов откладываются внутри слоев изоляции, образуя постоянные каналы утечки, которые постепенно снижают общее сопротивление изоляции, смена за сменой. Пористые, покрытые мелом поверхности,-разрушенные под действием УФ-излучения, поглощают больше конденсата паров и твердых осадков во время производства, ускоряя влажную-сухую циклическую коррозию под напряжением и образуя самоусиляющийся-порочный круг радиационных повреждений и химической эрозии. Любая фатальная деградация строго концентрируется на верхних секциях трубки, непосредственно подвергающихся воздействию ультрафиолетового света, в то время как полностью погруженные в воду сегменты трубки,-экранированные от света, остаются неповрежденными.

Производственные опасности, вызванные деградацией поверхности УФ-излучением

Микро-вызванные УФ-излучением микро-поры и микро-трещины на открытых зонах нагревателя постепенно ухудшают сопротивление изоляции, вызывая частое отключение питания защиты от утечек-и прерывая графики непрерывного УФ-отверждения и обработки партий печатных плат. Слои загрязнения, повреждённые радиацией,- действуют как тепловые барьеры и образуют фиксированные горизонтальные горячие точки в полосах жидкого-воздуха, нарушая равномерное распределение температуры в ванне и вызывая нестабильное качество обработки деталей, что резко увеличивает процент брака. Прогрессирующее локализованное утончение стенок верхних сегментов трубы, подвергнутых длительному-УФ-облучению, в конечном итоге приводит к образованию сквозных отверстий по окружности, что обеспечивает прямой контакт между внутренними нагревательными проводами и коррозионной конденсированной паровой жидкостью и вызывает внезапный выход из строя кольцевого нагревателя с коротким-контуром и полную слом. Рыхлые порошкообразные фрагменты мела из ПТФЭ, выпавшие из-за радиационно-поврежденных поверхностей-, попадают в технологическую жидкость, внося в них загрязнения полимерными частицами, которые создают точечные дефекты и помутнение на прецизионных печатных платах и ​​металлических покрытиях.

Решения по градуированному согласованию и оптимизации смягчения УФ-излучения

В резервуарах для обработки с низким уровнем ультрафиолетового излучения, частичной светозащитой и коротким ежедневным временем облучения можно использовать стандартный литой погружной нагреватель из ПТФЭ; установите простые непрозрачные пластиковые перегородки, чтобы не допустить попадания прямого света лампы на верхние сегменты трубки нагревателя. Производственные линии со средним УФ-излучением и неполной светоизоляцией выбирают погружной нагреватель из ПТФЭ со средней поперечной-сшивкой,-стабилизированной УФ-средней толщиной-стенкой. Встроенные-добавки-стабилизаторы УФ-поглотителя и плотный-сшитый молекулярный каркас поглощают энергию фотонов и подавляют фото-индуцированное расщепление молекулярных цепей на открытых поверхностях трубок. Цеха с открытым-непрерывным УФ-отверждением и воздействием длительного-неэкранированного сильного излучения должны быть оборудованы бесшовными погружными тефлоновыми нагревателями из формованного ПТФЭ с высоким поперечным-толстым-стенками, защищающим от-УФ-излучения. Встроенная система УФ-стабилизатора высокой-концентрации повышает устойчивость поверхности к радиации и сохраняет компактность фторполимера при длительной-высокоэнергетической-бомбардировке фотонами. Правила эксплуатации вспомогательной УФ-защиты: при работе лампы устанавливать полностью герметичные непрозрачные крышки баков; отрегулируйте угол установки УФ-лампы, чтобы избежать вертикального излучения вниз в сторону места установки обогревателя; во время ежемесячного технического обслуживания регулярно вытирайте мелом остатки УФ-излучения-с верхних сегментов трубок.

Заключение

Локализованное преждевременное измельчение поверхности и утончение кольцевых стенок погружного нагревателя из ПТФЭ под воздействием длительного-УФ-излучения и сильного светового излучения происходит в результате наложения фото-химического расщепления молекулярной цепи высоко-фотонами высокой энергии и ускоренной влажной-сухой циклической химической ионной эрозии на пористых радиационных-повреждённых поверхностях, а не в результате полного-погружения в жидкую ванну и равномерного старения. Обычный немодифицированный тонкостенный-стандартный ПТФЭ не содержит добавок, стабилизирующих УФ-поглотитель, и плотных поперечных-усилителей радиационного барьера, позволяющих выдерживать постоянное ежедневное ультрафиолетовое облучение высокой-интенсивности. Установка перегородок, полностью защищающих от УФ-излучения, и герметичных верхних крышек резервуара для предотвращения прямой фотонной бомбардировки в сочетании с УФ--стабилизированными поперечно--сшитыми толстостенными формованными конструкциями нагревателей с толстыми-стенками, подобранными в соответствии с продолжительностью ежедневного радиационного воздействия, может эффективно сдерживать распыление поверхностного мела и распространение микротрещин в облученной зоне. Концентрацию присадки УФ-стабилизатора и параметры плотности поперечных-связей можно определить на основе мощности лампы в мастерской и часов ежедневного облучения, чтобы сохранить неповрежденные характеристики стенок труб при отверждении УФ-излучением, воздействии печатных плат и системах резервуаров для химической обработки с открытым-верхним светом-.