لوله PVC در مقابل سیلیکون: کدام را باید انتخاب کنید؟

لوله سیلیکونی برای کاربردهای با درجه حرارت بالا، مواد غذایی، پزشکی و انعطاف پذیری طولانی مدت انتخاب بهتری است، در حالی که لوله پی وی سی راه حل مقرون به صرفه تری برای انتقال سیال همه منظوره در دمای محیط است. تفاوت اصلی به مقاومت در برابر دما و خلوص مواد مربوط می شود: لوله های سیلیکونی خدمات مداوم از -60 درجه سانتیگراد تا 200 درجه سانتیگراد (-76 درجه فارنهایت تا 392 درجه فارنهایت) را انجام دهید و ذاتاً غیر سمی هستند، در حالی که لوله های پی وی سی استاندارد برای دمای 0 تا 60 درجه سانتیگراد (32 درجه فارنهایت تا 140 درجه فارنهایت) درجه بندی شده اند و ممکن است به مرور زمان نرم کننده ها را شسته شوند. اگر کاربرد شما شامل گرما، بخار، پمپاژ پریستالتیک، تماس با غذا یا استریل کردن مکرر است، سیلیکون ماده مناسبی است. اگر به لوله‌های شفاف و کم‌هزینه برای آب، هوا یا مواد شیمیایی ملایم در دمای اتاق نیاز دارید، PVC عملکرد مناسبی را با کسری از قیمت ارائه می‌دهد.

پی وی سی در مقابل لوله سیلیکونی: مقایسه مشخصات جانبی

جدول زیر بحرانی ترین پارامترهای عملکرد را برای انتخاب بین PVC و لوله سیلیکونی در کاربردهای عملی پوشش می دهد.

عملکرد دما: جایی که شکاف بین PVC و سیلیکون بسیار مهم است

محدوده دما مهمترین عامل تمایز بین این دو ماده لوله است و شکاف قابل توجهی است.

محدودیت های دمای لوله پی وی سی

لوله PVC پلاستیکی استاندارد تقریباً شروع به نرم شدن می کند 60–65 درجه سانتیگراد (140–150 درجه فارنهایت) و تحت فشار در این دماها برای همیشه تغییر شکل می دهد. در دمای زیر 0 درجه سانتیگراد (32 درجه فارنهایت)، PVC به طور قابل توجهی سفت می شود و شکننده می شود - لوله در برابر خم شدن مقاومت می کند، به راحتی پیچ خورده و می تواند تحت فشار مکانیکی ترک بخورد. در کاربردهای انتقال سیال سرد (خطوط یخچال، استفاده زمستانی در فضای باز)، این سفت شدن یک مشکل عملی است که سیلیکون به اشتراک نمی گذارد.

مزایای دمای لوله سیلیکونی

ستون فقرات سیلیکون یک زنجیره پلیمری سیلیکون-اکسیژن (Si-O) است تا یک زنجیره کربن-کربن مانند PVC. این شیمی به سیلیکون به طور ذاتی پایداری حرارتی برتر می دهد. یک لوله سیلیکونی استاندارد انعطاف پذیری، ابعاد و خواص مکانیکی خود را حفظ می کند -60 درجه سانتی گراد تا 200 درجه سانتی گراد (76- درجه فارنهایت تا 392 درجه فارنهایت) به طور مداوم، با گشت و گذار کوتاه مدت تا 230 درجه سانتی گراد در برخی از کلاس ها. این محدوده باعث می شود لوله های سیلیکونی در کاربردهایی مانند:

• اتصالات مایع خنک کننده و توربوشارژر خودرو (با دمای 150 تا 180 درجه سانتیگراد کار می کند)
• خطوط بخار و اتصالات اتوکلاو در محیط های آزمایشگاهی و پزشکی
• توزیع نوشیدنی گرم در تجهیزات خدمات غذایی تجاری
• انتقال سیال در فضای باز در آب و هوای بسیار سرد

مقاومت شیمیایی: آنچه هر ماده می تواند و نمی تواند تحمل کند

هر دو PVC و سیلیکون مقاومت خوبی در برابر بسیاری از مواد شیمیایی رایج دارند، اما مشخصات آنها بسته به رسانه ای که منتقل می شود، از جنبه های مهمی متفاوت است.

مقاومت شیمیایی لوله پی وی سی

PVC در برابر اسیدهای رقیق، قلیایی های رقیق، بسیاری از محلول های نمکی آبی، الکل ها و آب عملکرد خوبی دارد. در برابر اکثر مواد شیمیایی معدنی در دمای اتاق مقاوم است. با این حال، PVC توسط موارد زیر مورد حمله قرار می گیرد:

• اسیدهای غلیظ (سولفوریک، نیتریک) و اکسید کننده های قوی
• کتون ها (استون، MEK)، استرها، حلال های کلردار و هیدروکربن های معطر
• THF (تترا هیدروفوران) و بسیاری از حلال های آلی دیگر که PVC را به سرعت متورم یا حل می کنند.

مقاومت شیمیایی لوله سیلیکونی

سیلیکون نسبت به PVC در برابر طیف وسیع‌تری از مواد شیمیایی مقاومت می‌کند و مقاومت بسیار خوبی در برابر اشعه ماوراء بنفش، ازن و هوا می‌افزاید - هیچ یک از PVC به خوبی از پس آن بر نمی‌آیند. لوله های سیلیکونی با:

• اسیدها و قلیاها، آب، بخار و الکل ها را رقیق کنید
• بسیاری از روغن ها و هیدروکربن های غیر معطر (گرید خاص را برای کاربردهای سوخت بررسی کنید)
• عوامل اکسید کننده و پراکسید هیدروژن (معمولاً به عنوان ضدعفونی کننده استفاده می شود)

سیلیکون در برابر اسیدهای غلیظ و قلیایی، حلال های کلردار، هیدروکربن های معطر (بنزن، تولوئن)، یا بخار در فشارهای بسیار بالا در مدت زمان طولانی مقاوم نیست. برای حمل و نقل شیمیایی تهاجمی، نه PVC و نه سیلیکون استاندارد ممکن است کافی نباشد - لوله PTFE یا FEP اغلب جایگزین ترجیحی است.

برنامه های غذایی، پزشکی و دارویی: چرا لوله سیلیکون غالب است

در هر برنامه‌ای که لوله‌ها با مواد غذایی، نوشیدنی‌ها، داروها یا مایعات بدن تماس دارند، خلوص مواد غیرقابل مذاکره است. این منطقه ای است که مزایای لوله های سیلیکونی نسبت به PVC بسیار تعیین کننده است.

مشکل روان کننده در PVC

پی وی سی استاندارد یک ماده سفت و سخت است. برای اینکه آن را برای لوله کشی به اندازه کافی منعطف کنند، سازندگان نرم کننده هایی را اضافه می کنند - معمولاً فتالات هایی مانند DEHP (دی (2-اتیل هگزیل) فتالات) - با غلظت های 20 تا 40 درصد وزنی . این نرم کننده ها از نظر شیمیایی به پلیمر PVC متصل نیستند. آنها به تدریج به هر مایعی که از لوله عبور می کند، به ویژه روغن ها، چربی ها، الکل ها و محلول های آبی گرم می ریزند. DEHP به عنوان یک طبقه بندی می شود سرطان زای احتمالی انسان (گروه 2A، IARC) و طبق مقررات (EC) شماره 10/2011 از برنامه های تماس با غذا در اتحادیه اروپا منع شده است. فرمول‌های پی وی سی درجه غذایی از نرم‌کننده‌های جایگزین استفاده می‌کنند، اما نگرانی‌های مربوط به شستشو در مقایسه با سیلیکون باقی می‌ماند.

گواهینامه های لوله سیلیکونی برای کاربردهای حیاتی

لوله سیلیکونی پخت شده با پلاتین (برخلاف پراکسید) درجه ارجح برای مصارف غذایی، پزشکی و دارویی است، زیرا پخت پلاتین هیچ محصول جانبی درمان باقی مانده ای که می تواند جریان مایع را آلوده کند، باقی نمی گذارد. گواهینامه های انطباق کلیدی که باید به دنبال آنها باشید عبارتند از:

• FDA 21 CFR 177.2600: مطابقت سازمان غذا و داروی ایالات متحده برای اقلام لاستیکی با استفاده مکرر در تماس با غذا
• USP کلاس VI: استاندارد واکنش‌پذیری بیولوژیکی داروسازی ایالات متحده برای دستگاه‌های پزشکی قابل کاشت و مسیر مایع
• مقررات اتحادیه اروپا (EC) شماره 1935/2004 و 10/2011: انطباق مواد غذایی با مواد غذایی اروپایی
• ISO 10993: استاندارد زیست سازگاری برای مواد تجهیزات پزشکی

لوله‌های سیلیکونی که این گواهی‌ها را دارند در خطوط انتقال آبجوسازی و شراب‌سازی، سیستم‌های بیوراکتور دارویی، مجموعه‌های تحویل مایعات IV، سر پمپ‌های پریستالتیک در تجهیزات پزشکی و خطوط فرآوری لبنیات مورد استفاده قرار می‌گیرند - برنامه‌هایی که PVC یا توسط مقررات ممنوع شده است و یا در عمل صنعتی نامناسب در نظر گرفته می‌شود.

انعطاف پذیری، خستگی، و عملکرد پمپ پریستالتیک

پمپ های پریستالتیک با فشار دادن و رها کردن مکرر بخشی از لوله کار می کنند، بنابراین عمر خستگی انعطاف پذیر لوله مستقیماً تعیین می کند که چند بار باید آن را تعویض کرد. این یکی از مهمترین کاربردهای مکانیکی برای هر نوع لوله است.

بازیابی الاستیک سیلیکون - توانایی آن برای بازگشت به شکل اولیه خود پس از فشرده سازی - به طور قابل توجهی برتر از PVC است. در کاربردهای پمپ پریستالتیک، لوله سیلیکونی پخت شده با پلاتین معمولاً 800 تا 1200 ساعت قبل از نیاز به تعویض دوام می‌آورد، در مقایسه با 200 تا 400 ساعت برای لوله‌های PVC. تحت شرایط پمپاژ معادل پی وی سی همچنین در طول زمان "مجموعه می شود" - تغییر شکل دائمی در نقطه تراکم ایجاد می کند، سرعت جریان را کاهش می دهد و در نهایت باعث ترک خوردن لوله می شود. سیلیکون قطر داخلی و ضخامت دیواره را در طول عمر مفید خود حفظ می کند.

در دماهای پایین که PVC سفت می شود، عملکرد پریستالتیک بیشتر کاهش می یابد زیرا موتور پمپ باید در برابر افزایش مقاومت لوله کار کند. سیلیکون سازگار باقی می ماند و جریان ثابتی را حتی در تاسیسات پمپ یخچال یا اتاق سرد ارائه می دهد.

مقایسه هزینه: زمانی که مزیت قیمت PVC استفاده از آن را توجیه می کند

لوله سیلیکونی معمولا هزینه دارد 3 تا 10 برابر بیشتر از لوله پی وی سی با اندازه معادل بسته به ضخامت دیوار، درجه و مقدار. برای بسیاری از برنامه ها، این تفاوت هزینه تعیین کننده است - اما هزینه کل محاسبه مالکیت گاهی اوقات حتی بر اساس هر واحد به نفع سیلیکون است.

درجات لوله سیلیکونی: همه سیلیکون ها یکسان نیستند

هنگام تعیین لوله سیلیکونی برای یک کاربرد مهم، درک درجه های مختلف از خطاهای مشخصات پرهزینه جلوگیری می کند.

سیلیکون پخته شده با پراکسید در مقابل سیلیکون پخته شده با پلاتین

سیلیکون پراکسید کیور شده درجه صنعتی استاندارد است. هزینه کمتری دارد اما محصولات جانبی پراکسید باقیمانده در لوله باقی می ماند که می تواند مایعات حساس یا سیستم های بیولوژیکی را تحت تاثیر قرار دهد. سیلیکون پخت شده با پلاتین هیچ باقیمانده درمان ندارد ، زیست سازگار است و درجه مورد نیاز برای کاربردهای غذایی، دارویی و پزشکی است. هنگام خرید لوله سیلیکونی برای تماس با مواد مصرفی یا بیولوژیک، همیشه سیستم پخت را بررسی کنید.

لوله سیلیکونی تقویت شده

لوله سیلیکونی استاندارد دارای استحکام کششی کمتری نسبت به PVC (6-12 مگاپاسکال در مقابل 15-25 مگاپاسکال) و درجه بندی فشار نسبتاً متوسطی است - معمولاً 0.5-2.0 بار (7-30 psi) برای لوله های تقویت نشده برای کاربردهایی که نیاز به فشار بالاتری دارند، لوله سیلیکونی تقویت‌شده با پارچه (با لایه داخلی پلی‌استر یا آرامید) با قابلیت جابجایی در دسترس است. 10–25 بار (145–360 psi) در حالی که تمام مزایای حرارتی و شیمیایی مواد سیلیکونی پایه را حفظ می کند.

گریدهای سیلیکونی با دمای بالا

لوله سیلیکونی استاندارد به طور مداوم تا 200 درجه سانتیگراد درجه بندی می شود. فرمولاسیون سیلیکونی لاستیکی با قوام بالا (HCR) این را گسترش می دهد 230 درجه سانتی گراد برای سفرهای کوتاه مدت و نمرات لاستیک سیلیکون مایع (LSR) مقاومت در برابر پارگی بهبود یافته را برای کاربردهای پریستالتیک سخت ارائه می دهند. برای استفاده برودتی (زیر 60 درجه سانتیگراد)، فلوئوروسیلیکون یا فرمولاسیون سیلیکونی با دمای پایین خاص موجود است.

ملاحظات زیست محیطی و مقرراتی

نگرانی های محیطی و نظارتی به طور فزاینده ای بر انتخاب مواد لوله تاثیر می گذارد، به ویژه در اروپا و در صنایع تحت نظارت.

• مطابقت با RoHS و REACH: لوله های PVC استاندارد حاوی نرم کننده های فتالات ممکن است تحت مقررات REACH اتحادیه اروپا (ضمیمه XVII) در کاربردهای خاص محدود شوند. لوله‌های سیلیکونی ذاتاً عاری از فتالات، تثبیت‌کننده‌های فلزات سنگین و سایر مواد تنظیم‌شده هستند، که رعایت آن را ساده می‌کند.
• دفع پایان عمر: سوزاندن PVC باعث آزاد شدن کلرید هیدروژن (HCl) و به طور بالقوه دیوکسین می شود. احتراق سیلیکون در درجه اول دی اکسید سیلیکون (SiO2) و CO2 تولید می کند و سیلیکون را در پایان عمر به گزینه ای بی خطرتر برای محیط زیست تبدیل می کند.
• بازیافت: نه پی وی سی و نه سیلیکون به طور گسترده ای از طریق جریان های استاندارد شهری بازیافت نمی شوند. سیلیکون را می توان به صورت شیمیایی به روغن سیلیکون بازیافت کرد، اما این نیاز به پردازش تخصصی دارد. زیرساخت بازیافت PVC وجود دارد اما به دلیل محتوای نرم کننده که این فرآیند را پیچیده می کند، محدود است.
• NSF/ANSI 61 (آب آشامیدنی): هر دو لوله PVC و سیلیکون می توانند گواهینامه NSF 61 را برای تماس با آب آشامیدنی دریافت کنند، اما فرمول خاص باید آزمایش و فهرست شود - بدون تأیید کارخانه سازنده گواهینامه را فرض نکنید.