Quali sono le cause della formazione di bolle su un rivestimento in PTFE su una piastra riscaldante e come viene riparato?

Un'enorme bolla morbida che si forma nel rivestimento in PTFE di una piastra riscaldante indica la fine della funzione protettiva. Sotto quella bolla viene attaccato il substrato metallico. La formazione di bolle è un cedimento meccanico del legame di copertura e la conoscenza della causa definisce l'approccio di riparazione. Le piastre riscaldanti rivestite in PTFE-sono spesso utilizzate nella lavorazione chimica, nella produzione di semiconduttori e nella manipolazione degli alimenti grazie alle loro qualità antiaderenti e resistenti alla corrosione-. Se si formano delle vesciche, l'intera piastra riscaldante è danneggiata.

Cos'è una vescica e come si forma?
Una bolla è un distacco localizzato del-rivestimento in PTFE dal substrato metallico. Il rivestimento si stacca e lascia una cavità che solitamente è piena di gas, liquido o entrambi. Il blister si gonfia man mano che lo strato di PTFE viene allungato, assottigliato e infine si rompe. Quando si rompono, il metallo sottostante viene esposto all'ambiente di processo e può corrodersi, contaminare il prodotto e/o causare il guasto dell'elemento riscaldante se l'umidità penetra nei componenti elettrici.

L'accumulo di gas o liquido sul contatto PTFE-metallo forma vesciche. La pressione di questo materiale intrappolato rompe il legame adesivo tra il rivestimento e il substrato, provocando l'espansione del PTFE verso l'esterno. Fonti comuni di questa pressione sono:

Cattiva preparazione della superficie prima del rivestimento - Contaminanti come olio, grasso o rivestimenti di ossido impediscono al primer di aderire correttamente.

Indurimento incompleto del primer o della finitura - I solventi residui o i sottoprodotti della reazione-evolvono mentre la piastra viene riscaldata durante il servizio.

5. Permeazione di minuscole molecole attraverso lo strato di PTFE - Il PTFE è permeabile ai gas e ad alcuni liquidi. Vapore acqueo, acido cloridrico o altre minuscole molecole possono diffondersi attraverso il rivestimento fino al contatto metallico. Quando la piastra si riscalda, queste specie si espandono o reagiscono. Ciò provoca pressione.

Umidità intrappolata o solventi derivanti dalla pulizia - Se la superficie metallica non è adeguatamente asciugata prima del rivestimento, l'umidità evapora durante il servizio e rimuove il rivestimento.

In pratica, la causa più frequente della formazione di bolle nelle piastre riscaldanti rivestite in PTFE- è la penetrazione e il successivo riscaldamento rapido. Una piastra utilizzata ad alta temperatura, raffreddata ed esposta ad un'atmosfera umida o chimicamente aggressiva può assorbire vapore acqueo o gas acidi attraverso il PTFE. Il rapido riscaldamento della piastra fa sì che le specie volatili intrappolate si espandano e formino vesciche.

Mancata identificazione della causa principale
Una bolla significa che in quel punto il legame del rivestimento non è riuscito. Prima di tentare di rimediare, è necessario identificare il problema. Altrimenti accadrà di nuovo.

Aspetto Possibile causa Suggerimento diagnostico
Spesso enormi bolle solitarie. Contaminante (scarsa preparazione locale della superficie) Appare una bolla in corrispondenza di saldature, raschiature o ammaccature
Molte piccole bolle sulla piastra. Riscaldamento e permeazione rapidi. Vesciche dopo l'aumento della temperatura
Blister in PTFE (di colore marrone o nero-)Il surriscaldamento causa la rottura del PTFE e lo sviluppo di gas Piastra mantenuta a oltre 110 gradi
Blister formati attorno ai bordi delle piastreInfiltrazioni di umidità sui bordi o polimerizzazione del primer incompletaBordi non sigillati o primerizzati correttamente
Fissaggio di un rivestimento in PTFE con bolle della piastra riscaldante
Nota importante: le piccole bolle non si riparano facilmente mettendo del nuovo PTFE sopra. È necessario rilasciare il gas indesiderato e pulire e riattivare il metallo sottostante.- Un semplice cerotto catturerà la stessa fonte di gas e la vescica si riformerà-. La sostituzione del PTFE è importante, ma è importante anche la pulizia del substrato.

Piccole vesciche localizzate, riparazione sul campo
Per piccoli blister (di diametro inferiore a circa 25 mm) che non si sono rotti, un tecnico qualificato può eseguire una riparazione su un'area limitata-. Il processo è:

Rimuovere il rivestimento con vesciche - Ritagliare il blister e un margine di 5-10 mm di rivestimento intatto attorno ad esso utilizzando un coltello affilato o uno strumento rotante con un abrasivo morbido. L'incisione dovrebbe assottigliarsi gradualmente in modo che non vi siano bordi taglienti che si solleveranno in seguito.

Ispezionare e pulire il substrato metallico. Rimuovere ruggine, prodotti di corrosione o primer residuo. La soluzione migliore è una piccola sabbiatrice abrasiva (con ossido di alluminio fine o perle di vetro). Il metallo dovrà essere rifinito con una finitura sabbiata di metallo bianco (nessuna contaminazione evidente, anche di colore grigio opaco).

Sgrassa e asciuga: pulisci il metallo esposto utilizzando un panno pulito e privo di lanugine- inumidito con acetone o uno sgrassatore idoneo. Lasciare asciugare completamente.

Applicare il primer - Utilizza un pennello o una piccola pistola a spruzzo per applicare un primer PTFE ad alta temperatura compatibile con il sistema di rivestimento originale. Seguire il programma di polimerizzazione del produttore (solitamente 15–30 minuti a 120–150 gradi).

Applicare il rivestimento superiore in PTFE - Applicare il rivestimento in PTFE dopo che si è raffreddato. Strati sottili multipli (2-3) > 1 strato spesso. Ogni strato viene asciugato tra quello successivo.

Polimerizzazione finale - Riscaldare l'intera piastra secondo il ciclo di polimerizzazione consigliato dal produttore del rivestimento (spesso 10–20 minuti a 380–400 gradi per il PTFE). È possibile utilizzare una fonte di calore locale (ad esempio una pistola termica o un piccolo forno), ma l'intera piastra deve essere riscaldata in modo uniforme per evitare stress termico."

Dopo che si è raffreddato, testare l'adesione dell'area riparata cercando di sollevare il bordo con una lama affilata. Una buona soluzione non si sbuccerà.

Quando rimuovere e rifinire l'intera piastra
A field repair is unreliable if the blister is large (>50 mm), sono presenti numerose bolle sparse attorno alla piastra oppure la bolla è già scoppiata esponendo il metallo corroso. Il rivestimento in PTFE deve essere completamente rimosso e la piastra adeguatamente ricoperta. Ciò include:

Stripping chimico del vecchio PTFE con soluzioni di stripping specializzate (tipicamente a base di solventi organici o alcali forti a temperature elevate).

Sabbiatura completamente abrasiva allo stato di metallo bianco su tutta la piastra.

Re-adescamento e rivestimento in un ambiente controllato con indurimento in forno.

È probabile che il cerotto non sopravviva al ciclo termico della piastra. Nelle applicazioni culinarie e farmaceutiche, se il rivestimento è danneggiato, pezzi di PTFE potrebbero penetrare nel prodotto.

Sabbiatura abrasiva su metallo bianco: assenza di ruggine, scaglie di laminazione o impurità evidenti.