Behälter- und Kolonnenauskleidungen aus modifiziertem PTFE

Vor Korrosion geschützt

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Für den Chemieanlagenbau stehen unterschiedliche Materialien für den Korrosionsschutz zur Verfügung. Vollfluorierte Kunststoffe nehmen dabei eine Sonderstellung ein. Sie zeichnen sich durch eine nahezu universelle Chemikalienbeständigkeit, hohe Reinheit und hohe Temperaturbeständigkeit bis 250 °C aus.

Für die Auskleidung von Behältern und Kolonnen wurden in der Vergangenheit hauptsächlich PFA und FEP eingesetzt. Als Hauptvorteil von PFA und FEP gegenüber PTFE wurde deren Verschweißbarkeit angesehen. Dieser Nachteil des herkömmlichen PTFE wird durch die Modifizierung des PTFE-Polymers entkräftet. Überdies zeigt das modifizierte PTFE gegenüber PFA geringere Permeationswerte.

Modifiziertes Polymer
Beim modifiziertem PTFE wird in die lineare Kette des PTFE-Polymers zusätzlich der Modifier Perfluorpropylvinylether (PPVE) eingebracht. Hierbei handelt es sich um den gleichen Modifier wie beim PFA. Allerdings unterscheiden sich das modifizierte PTFE und das PFA durch die Anzahl der modifizierten Gruppen und durch ihr Molekulargewicht. Der Modifier-Anteil beträgt bei modifiziertem PTFE weniger als 1%, während er bei PFA über 5% betragen kann. Da der Modifier eine mögliche Schwachstelle für einen chemischen Angriff ist, bietet das modifizierte PTFE eine bessere Beständigkeit. Das Molekulargewicht von modifiziertem PTFE ist um 20 mal höher als beim PFA. Dadurch ist die Anzahl der Endgruppen beim PFA-Polymer 20 mal höher und dementsprechend wächst die Anzahl möglicher Stellen für einen chemischen Angriff.
Permeation
Die Permeation von Wasserdampf ist in Abbildung 1 in Abhängigkeit der Auskleidungsdicke dargestellt. Modifiziertes PTFE zeigt ein besseres Verhalten als herkömmliches PTFE und PFA. Messungen mit anderen Medien haben gezeigt, dass die Permeationswerte von modifiziertem PTFE bei Raumtemperatur etwas über denen von PFA liegen. Mit steigender Temperatur nehmen die Permeationswerte des PFA jedoch stärker zu, so dass bei Temperaturen über 50 °C modifiziertes PTFE geringere Durchlässigkeitswerte aufweist als PFA.
Reinheit
PFA gibt es in verschiedenen Reinheitsstufen von einer Industriequalität bis zu einer High Purity (HP) Qualität. Modifiziertes PTFE weist bereits in der Standardqualität eine Reinheit auf, die der des HP-PFA vergleichbar ist. Diese Tatsache ist eine Notwendigkeit, da das hohe Molekulargewicht des modifizierten PTFE nur durch den Einsatz extrem reiner Ausgangsmaterialien erreicht werden kann.
In Abbildung 2 sind Extraktionswerte von modifiziertem PTFE dargestellt.
PFA wird mittels Extruder oder Spritzguss verarbeitet. Hierbei wird die PFA-Schmelze als dünner Film zwischen Schnecke und Zylinder geführt. Der agressive PFA-Schmelzfilm löst Metallionen aus Zylinder und Schnecke. Die Fremdionen sind tief eingelagert und können über Jahre aus dem fertigen Bauteil wandern. Modifiziertes PTFE dagegen wird bei Raumtemperatur zu Zylindern gepresst, die anschließend frei stehend in einem Umluftofen gesintert und danach bei Raumtemperatur zu Folien geschält werden. Metallionen werden nicht in den Kunststoff eingelagert.
Auskleidung
Auskleidungen aus Folien und Laminaten können entweder lose in Behälter und Kolonnen eingebracht oder fest eingeklebt werden. Die Technik der Lose-Hemd-Auskleidung wird besonders bei Einsatztemperaturen über 120 °C angewendet, da bisher keine Klebesysteme für höhere Temperaturen erhältlich sind, die eine geeignete Chemikalienbeständigkeit aufweisen. Die Fluorpolymer-Auskleidung wird üblicherweise nur an den Flanschen im Behälter verankert und dient oft auch als Dichtungswerkstoff. Bei der fest verbundfesten Auskleidung werden Platten aus modifiziertem PTFE fest eingeklebt. Ein wichtiger Vorteil von verbundfesten Auskleidungen ist deren Vakuumbeständigkeit. Die Auskleidungsplatten sind fest mit einem Glasgewirke laminiert. Das Glasgewirke dient als Grundlage für die gute Haftung zwischen Fluorpolymer und Behälter. Wenn die Chemikalienbeständigkeit des Glases nicht ausreicht, kann auch ein Kohlenstofffasergewebe auflaminiert werden.
E cav 256
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