I sistemi di trattamento dell'acqua ad alta purezza si basano su materiali accuratamente selezionati per garantire la qualità dell'acqua e un funzionamento affidabile. Sebbene gran parte dell'attenzione sia rivolta a tubazioni, valvole e filtri, anche le viti, i dadi, le rondelle e i componenti filettati utilizzati in tutte le apparecchiature meritano la dovuta considerazione.
Elementi di fissaggio in polimeri ad alte prestazioni possono garantire resistenza alla corrosione, isolamento elettrico e compatibilità con ambienti operativi particolarmente difficili. Materiali quali PEEK, PVDF, PTFE e PFA offrono diversi vantaggi, rendendo la scelta del materiale una fase importante nella progettazione di apparecchiature per acqua deionizzata, acqua ultrapura e altre applicazioni in cui la purezza è un fattore critico.
La scelta del fissaggio giusto non si limita alla selezione di una plastica resistente agli agenti chimici. Gli ingegneri devono anche tenere conto dei carichi meccanici, delle condizioni di pulizia, della purezza del materiale e dell’eventuale contatto diretto del componente con l’acqua.
Perché i materiali dei dispositivi di fissaggio sono importanti nei sistemi di acqua ad alta purezza
Le apparecchiature per l'acqua ad alta purezza vengono utilizzate nella produzione di semiconduttori, nell'industria farmaceutica, nei laboratori e in altri processi in cui è necessario controllare rigorosamente la contaminazione.
Gli elementi di fissaggio possono servire a fissare le apparecchiature di filtrazione, a sostenere la strumentazione, a posizionare i componenti interni o a tenere insieme gli alloggiamenti protettivi. La loro idoneità dipende in larga misura dalla loro posizione.
Un elemento di fissaggio all’interno del flusso d’acqua deve soddisfare requisiti diversi rispetto a uno che fissa il coperchio di un’apparecchiatura esterna. Gli elementi di fissaggio a contatto con l'acqua, che entrano in contatto con l’acqua di processo, richiedono particolare attenzione per quanto riguarda le sostanze estraibili, il rilascio di particelle, la finitura superficiale e la pulibilità. Gli elementi di fissaggio esterni possono richiedere principalmente resistenza all’umidità, ai prodotti chimici per la pulizia e alle sollecitazioni meccaniche.
Gli elementi di fissaggio in polimero possono contribuire a ridurre l’uso di metallo a vista in determinati punti. Tuttavia, il semplice nome del polimero non è sufficiente a garantire che un componente finito sia idoneo per impieghi che richiedono un elevato grado di purezza.
Elementi di fissaggio in PEEK: resistenza meccanica e resistenza all'acqua calda
Il PEEK, ovvero il polietere etere chetone, è una scelta ideale nei casi in cui un elemento di fissaggio debba combinare prestazioni meccaniche con resistenza all’acqua calda e a ripetute esposizioni termiche.
Victrex individua tra le proprietà del PEEK il basso assorbimento di umidità, la resistenza all’idrolisi e le eccellenti prestazioni a lungo termine in termini di scorrimento. Queste caratteristiche lo rendono un materiale da prendere in considerazione per componenti destinati a sistemi idrici soggetti a condizioni particolarmente impegnative.
Le viti, i dadi, le rondelle e le barre filettate in PEEK possono essere prese in considerazione per il montaggio di apparecchiature soggette a temperature elevate o che richiedono una rigidità maggiore rispetto a quella offerta dai fluoropolimeri più morbidi.
I potenziali benefici includono:
Buona resistenza e stabilità dimensionale.
Resistenza alla degradazione causata dall'acqua e dal vapore.
Isolamento elettrico in tipi adeguati non caricati.
Idoneità per componenti filettati lavorati con precisione.
Il giunto finito richiede comunque una valutazione tecnica. Il carico ammissibile di un elemento di fissaggio in PEEK dipende dal suo grado, dalla geometria della filettatura, dalla temperatura di esercizio e dalla durata sotto sforzo. La resistenza al vapore, di per sé, non garantisce l’idoneità di un assemblaggio completo a un particolare ciclo di sanificazione.
Elementi di fissaggio in PVDF: un materiale da prendere in considerazione per le apparecchiature in cui la purezza è fondamentale
Il PVDF, ovvero il polivinilidenfluoruro, è un fluoropolimero utilizzato nella gestione dei fluidi ad alta purezza. Syensqo identifica il PVDF ad alta purezza come un materiale fondamentale per la gestione dell’acqua e dei fluidi nella produzione di semiconduttori.
Gli elementi di fissaggio in PVDF possono essere presi in considerazione laddove la resistenza chimica e la purezza del materiale siano requisiti fondamentali. A seconda dell’applicazione, questi possono includere componenti relativi ad impianti di trattamento delle acque, strumentazione e sistemi di movimentazione di sostanze chimiche.
Il PVDF offre una combinazione vantaggiosa di proprietà meccaniche e resistenza chimica, ma è necessario verificarne la compatibilità con i detergenti, le concentrazioni e le temperature effettivamente utilizzati. Un materiale adatto all’acqua stessa potrebbe non essere adatto a tutte le sostanze chimiche impiegate durante la manutenzione.
Per le applicazioni a contatto con sostanze liquide, specificare l'esatto tipo di resina e richiedere, ove disponibili, le informazioni relative alla purezza o alle sostanze estraibili del componente finito.
Elementi di fissaggio e rondelle in PTFE: resistenza chimica con limiti meccanici
Il PTFE, ovvero il politetrafluoroetilene, è ampiamente riconosciuto per la sua resistenza chimica e le sue proprietà di basso attrito. Tra le sue applicazioni figurano guarnizioni, sigilli e componenti per la gestione di fluidi ad alta purezza.
Il PTFE può essere preso in considerazione per rondelle soggette ad agenti chimici, componenti isolanti e determinate applicazioni di fissaggio. Tuttavia, la compatibilità chimica è solo uno dei fattori da considerare nella scelta.
Lo scorrimento e il mantenimento del carico di serraggio richiedono particolare attenzione. Il PTFE può deformarsi nel tempo se sottoposto a carico prolungato, pertanto il suo impiego in un giunto filettato o sotto un elemento di fissaggio sottoposto a carico richiede un'attenta valutazione. La deformazione della rondella può compromettere l'intero giunto, anche quando la vite stessa rimane integra.
Per un assemblaggio che richiede una forza di serraggio costante, è opportuno valutare il comportamento meccanico insieme alla resistenza chimica prima di scegliere il PTFE.
PFA: Opzioni di fluoropolimeri ad alta purezza
Il PFA, ovvero il polimero perfluoroalcossi, è un altro materiale utilizzato in applicazioni esigenti di gestione dei fluidi. Sono disponibili gradi specifici di PFA ad alta purezza: Chemours descrive le sue famiglie Teflon™ PFA HP come prodotti in grado di garantire resistenza chimica, elevata purezza e protezione contro la contaminazione ionica.
Potrebbe quindi valere la pena valutare l'uso della PFA per componenti specializzati a contatto con il fluido, laddove il controllo della contaminazione sia una priorità.
Tuttavia, la scelta di una resina ad alta purezza non garantisce automaticamente la conformità del elemento di fissaggio finito. La lavorazione, la lavorazione meccanica, la pulizia, la movimentazione e l’imballaggio devono essere tutti adeguati all’uso previsto. È inoltre necessario verificare l’idoneità meccanica in relazione al carico effettivo e alle condizioni operative del componente.
Il componente di fissaggio in polimero più adatto dovrebbe soddisfare sia i requisiti relativi alla qualità dell'acqua sia garantire prestazioni meccaniche affidabili. Valutando il PEEK, il PVDF, il PTFE e il PFA in relazione all'intero ambiente operativo, gli ingegneri possono operare una scelta più consapevole in merito al materiale da utilizzare.
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