Plaströren som håller bättre än stål
De klarar några av världens allra starkaste syror. Medan stål sakta bryts ned blir plaströr tillverkade av PVDF på sin höjd bara lite missfärgade av frätande fluorvätesyra.
Fluorvätesyran är livsfarlig. Till och med om den är kraftigt utspädd är den frätande. Hud som kommer i kontakt med syran blir brännskadad. Om syran tagit sig in i kroppen angriper den kalciumet i benvävnaden och kan slå ut hjärta, lever och njurar.
Titan och uran
Fluorvätesyra används av industrin, bland annat för behandling av titan, för att rena uran och aluminium och för att tillverka halvledarkomponenter. Den används även vid framställning av teflon och freoner.
Ett annat användningsområde är betning av svetsar i rostfritt stål. När stål processas bildas glödskal på materialet. Glödskalet betas – fräts – bort på produkten, vilket kräver bad med fluorvätesyra. Nästan Ingen processutrustning skulle kunna klara denna aggressiva, korrosiva syra. I kontakt med stål får syran stålet att korrodera, eller lösas upp, beroende på kvalitet. Men fluorplasten PVDF, står emot syran. Och den gör det i minst 30 år.
- Vid betnig av stål utsätts rörsystem för extrem påfrestning på grund av de aggressiva syror som, ofta under hårt tryck, transporteras genom dem. De flesta metaller kommer inte i fråga i rördragningar eftersom de inte är resistenta mot den här typen av syror. Det skyddande skiktet i metall skulle nötas bort, säger Petter Bergsjö forskningsledare vid Swerea Kimab.
Guld och platina
Bara ädelmetaller som guld och platina, eller höglegerat stål, skulle kunna matcha plaströr av PVDF som uppvisar mycket god motståndskraft. Men då hade naturligtvis rören kostat därefter.
Det är först nu som de första testerna av PVDF kunnat utföras. PVDF var nytt på 1970-talet. Företag som använde PVDF i sina fabriker var fortfarande verksamma så sent som på 2000-talet. Det har gjort att tillverkare av PVDF inte kunnat ge några garantier för hur länge de här rören håller för transport av frätande syror. Men nu vet man alltså mer.
Vid undersökningarna fann Swerea Kimab inga tecken på korrosion av förbrukade PVDF-rör från den undersökta anläggningen som var Sandvik Material Technologys fabrik för betning av stål i Sandviken. Forskarna fann inga skador, blåsor eller påfrestningar i plastmaterialet. Den enda märkbara effekten var en liten ofarlig missfärgning av ett rör som transporterat fluorvätesyran. Enligt undersökningen var missfärgningen ett resultat av en kemisk reaktion mellan syra och polymer.
Motsvarande rör för transport av salpetersyra uppvisade ingen missfärgning alls.
– Trots att fluorvätesyra, saltsyra och salpetersyra i 30 år strömmat genom plaströren på Sandvik Technology var rören så gott som oskadda. Vi fann inget som tyder på att PVDF-rör skulle börja brytas ned, säger Petter Bergsjö.
Syra
Vid den inledande termiska analysen, en så kallad dynamisk differentiell kalorimetri, jämfördes upphettade rörprov från anläggningen med motsvarande upphettade, nya referensprov.
- Det gick inte att se någon skillnad. Om polymerkedjorna i de förbrukade PVDF-rören hade brutits ned, hade materialet smält vid lägre temperatur. Analysen visade att PVDF-materialet inte hade försvagats efter kontakt med syra. Vi fann heller inga skillnader på rör som hade dragits inomhus och utomhus.
Swerea gick vidare med mekaniska tester för att verifiera den termiska analysen. Även dessa drag - och slagtest visade att fabriksrören inte hade försvagats efter alla år.
– Om rören får en tryckstöt av en ventil, eller att ett föremål faller mot rören, kan de försvagas eller spricka, men vi fann inget som tyder på att de skulle ha försvagats. Efter 30 år var de lika hållbara som nya PVDF-rör. De hade säkert hållit 30 år till.
Det här är något av det som PVDF står emot
PVDF har tack vare sina kemiska och fysiska egenskaper ett mycket brett användningsområde. PVDF används huvudsakligen där det ställs krav på kombination av hög kemikalieresistens, mekanisk styrka och termiska belastningar.
Tester visar att PVDF är lika inaktiv mot bakterietillväxt som glas. Dessa egenskaper gör att materialet kan användas i såväl livsmedels- som farmaceutindustri.
PVDF har en utmärkt resistens mot de flesta mineraliska och organiska syror, oxiderande miljöer, alifatiska och aromatiska kolväten, alkoholer och halogena lösningsmedel. Dessutom är den resistent mot svaga baser och halogener, speciellt brom. Den bryts inte ner i varmt vatten och ånga. Det finns tabeller som visar PVDFs resistens mot en lång rad både organiska och oorganiska sammansättningar vid olika koncentrationer och temperaturer.
Det här något av det som PVDF inte står emot
PVDF är ej beständig mot varm, rykande svavelsyra, enstaka starka basiska aminer, varma koncentrerade alkalier och alkaliska metaller. Den sväller i starkt polära lösningsmedel, såsom aceton och etylacetat, och är svagt löslig i lösningsmedel såsom dimetylformamid och dimetylsulfoxid.
Text Mikael Hedlund