Resistência química Quick-Ref: Uhmwpe/Hdpe Vs Meios industriais comuns

Se escolher o plástico errado para um tanque, forro ou tapete de solo, não basta substituir uma folha.
Perde-se a produção, limpa-se uma grande confusão e, por vezes, até se rejeita um lote inteiro.

É por isso que falamos tanto de resistência química quando concebemos Chapas e placas UHMWPE e HDPE na Dongxing Rubber.
Vamos analisar o quadro real, em palavras simples, com uma tabela rápida que pode ter em mente.

Índice

Porque é que a resistência química das folhas de UHMWPE/HDPE é importante

O UHMWPE e o HDPE parecem semelhantes no papel:

ambos são de polietileno
ambos são leves, resistentes e fáceis de maquinar
ambos são comuns para tanques, revestimentos de calha, tapetes de estrada, placas para pistas de gelo e protecções de guarda-lamas

Mas no terreno preocupamo-nos com outras coisas:

será que esta folha amolecer ou inchar no meu produto químico?
o que acontece quando o saltos de temperatura?
continua a comportar-se da mesma forma depois de cinco anos de lavagem e CIP?
posso colocar o mesmo material em área alimentar e área ácida?

Se a resposta estiver errada, as suas bonitas chapas e folhas de PEAD UHMWPE tornam-se apenas mais uma dor de cabeça de manutenção.

Resistência química do UHMWPE/HDPE a ácidos, bases e sais não oxidantes

Primeiro, as boas notícias. Para a maioria dos meios de processamento “normais”, ambos os materiais têm um desempenho muito bom.

Típico “zona verde” meios de comunicação social:

ácido clorídrico a baixa e média concentração
ácido sulfúrico diluído
muitos ácidos orgânicos como o acético (em níveis normais)
soluções de limpeza à base de hidróxido de sódio / soda cáustica
salmouras de sal, soluções de fertilizantes, muitos banhos de sal neutros

Nestes casos:

UHMWPE: muito pouco ataque, a superfície mantém-se estável
PEAD: também muito pouco alterado, mesmo após um longo contacto à temperatura ambiente

É por isso que muitas plantas utilizam Produtos PP/PE e Folhas de plástico de engenharia MG para:

tanques de decapagem
tremonhas de fertilizantes
armazenamento de água salgada
skids de lavagem de gases de combustão
tabuleiros de transferência de produtos químicos

Se a sua lista de meios for maioritariamente constituída por ácidos, álcalis e sais não oxidantes a temperaturas moderadas, o UHMWPE e o HDPE são pontos de partida seguros.

Limites em ácidos fortemente oxidantes e agentes oxidantes

Agora o zona vermelha.

Tanto o UHMWPE como o HDPE não gostam:

ácido nítrico de alta concentração
sulfúrico muito forte (70-98 %) a alta temperatura
ácidos fumegantes
misturas oxidantes fortes (como ácido + oxidante)
misturas agressivas de peróxidos a alta temperatura
halogéneos livres (cloro, bromo) na forma forte

Neste caso, a cadeia de polímeros pode fissurar, a superfície pode ficar quebradiça e podem surgir fissuras, fissuras por tensão ou ataque total.

Neste domínio, o manual normal da conceção de instalações:

não exigir demasiado do UHMWPE e do HDPE
pensar em fluoropolímeros ou outros materiais topo de gama
ou manter a exposição curto e frio, se tiveres mesmo de o fazer

Assim, para uma linha de decapagem de ácido nítrico, por exemplo, as folhas de PE não são normalmente o seu material de parede principal, podendo aparecer apenas em pequenas partes com contacto controlado.

UHMWPE/HDPE Resistência química em solventes orgânicos

Os solventes orgânicos são um pouco mais complicados. O nome do solvente não é suficiente; é preciso também a família.

Em geral:

Álcoois (etanol, isopropanol, muitos glicóis)
- UHMWPE: comporta-se bem à temperatura ambiente
- HDPE: também estável, a alteração da superfície é muito pequena
Hidrocarbonetos alifáticos (hexano, óleo mineral, produtos do tipo diesel)
- UHMWPE: normalmente “OK mas cuidado com o inchaço”
- PEAD: comportamento semelhante, pequeno inchaço em algumas condições
Aromáticos (tolueno, xileno) e solventes clorados
- tanto o UHMWPE como o HDPE podem inchar muito
- as propriedades mecânicas diminuem, especialmente sob carga
- a altas temperaturas isto torna-se muito mau

Por isso, se utilizarmos uma bomba com hexano e um pouco de álcool, o PE pode funcionar bem.
Mas para a recirculação de tolueno quente a alta temperatura, esta não é uma boa ideia. Não quer que as almofadas de apoio se desloquem e cedam sob a estrutura da bomba.

Efeito da temperatura e da concentração na resistência química

É aqui que acontecem muitos erros de conceção. O nome do produto químico é o mesmo, mas o condições não o são.

Principais regras de ouro:

superior temperatura = ataque mais rápido, mais inchaço
superior concentração = ataque mais forte
mais tempo tempo de exposição = mais danos
tensão mecânica + químico = risco de fissuração por tensão

Assim, um reservatório de PEAD que parece perfeito para 30 % de ácido a 25 °C pode começar a sofrer se passar para 60 % a 60 °C.
O mesmo nome químico, mas um mundo diferente.

Quando falar com a Dongxing Rubber sobre um projeto, não se limite a enviar “ácido sulfúrico”.
Enviar:

intervalo de concentração
temperatura de trabalho e temperatura de limpeza
tempo de contacto (contínuo, por lotes, por salpicos)
carga mecânica (estática, dinâmica, impacto)

Esta é uma verdadeira conversa de engenheiro de processos, não apenas de catálogo.

UHMWPE vs HDPE Resistência química e margem de segurança mecânica

Do ponto de vista químico, o UHMWPE e o HDPE estão muito próximos.
Em muitos gráficos, a sua classificação de resistência química é praticamente a mesma.

Então, porque é que os designers continuam a dar mais atenção ao UHMWPE para trabalhos difíceis?

Porque o UHMWPE tem:

peso molecular muito mais elevado
melhor resistência ao impacto
melhor resistência ao desgaste
excelente comportamento de deslizamento

Assim, o janela química é semelhante, mas o margem de segurança mecânica é maior.

Lógica típica de projectos reais:

PEAD para cisternas e placas grandes em serviço suave
UHMWPE para revestimentos, zonas de impacto, fundos de calhas, guias de corrente e proteção do solo e tapetes de estrada

Quando se combina ataque químico + abrasão + impacto, o UHMWPE é a escolha “mais segura” em muitos cenários, mesmo que a classificação química pura seja a mesma.

Resistência química em meios de limpeza para alimentos, bebidas e produtos farmacêuticos

Nos projectos alimentares e de cadeia de frio, não se combatem apenas os produtos químicos.
Combate-se com eles:

enxaguamento repetido com água quente
limpeza cáustica frequente
desinfectantes como o hipoclorito
impacto mecânico de tabuleiros, carrinhos, paletes

Aqui o UHMWPE é popular em:

produtos para pistas de gelo e quadros
guias laterais do transportador
tábuas de corte e tiras de desgaste
para-choques e amortecedores de impacto para câmaras frigoríficas

Porquê? Porque sim:

resiste aos álcalis e ácidos suaves típicos da CIP
resiste a salpicos de sal e salmoura
não aspira água
mantém o atrito baixo durante muito tempo

Para zonas de radiação ou salas de medicina nuclear, placas de polietileno chumbo-boro adicionar outra camada:

matriz PE de base com bom comportamento químico
mais cargas de proteção contra neutrões e gama

Assim, continua a obter uma compatibilidade semelhante com muitos produtos químicos de limpeza, para além da função de proteção.

Exemplo de tabela de referência rápida para a resistência química do UHMWPE/HDPE

Pode utilizar esta tabela nas suas notas de desenho.
Não é uma especificação completa, mas dá uma sensação de rapidez.

Grupo de media	Exemplos típicos	Comportamento do UHMWPE (ambiente)	Comportamento do PEAD (ambiente)	Comentário sobre o projeto
Ácidos não oxidantes	HCl, H₂SO₄ diluído, acético	Muito bom, pouco ou nenhum ataque visível	Muito bom, pouca ou nenhuma alteração visível	Frequentemente a primeira escolha para folhas e pratos e forros.
Cáusticos e alcalinos	Líquidos de limpeza NaOH, KOH	Excelente, estável mesmo a alta concentração se não estiver demasiado quente	Excelente, também muito estável	Ideal para tanques CIP, linhas de lavagem, interiores de armários.
Soluções salinas / salmouras	NaCl, nitratos, sulfatos	Excelente, quase sem efeito	Excelente, quase sem efeito	Adequado para fertilizantes, tanques de salmoura, equipamento de câmaras frigoríficas.
Álcoois e glicóis	Etanol, IPA, glicóis	Muito bom, pouco inchaço	Muito bom, pouco inchaço	OK para sistemas de dosagem e fluidos de lavagem.
Hidrocarbonetos alifáticos	Hexano, óleos minerais	Bom, mas pode inchar a uma temperatura mais elevada e durante muito tempo	Bom, padrão semelhante	Ter em atenção a carga combinada + temperatura, projetar alguma margem.
Aromáticos/halogenados	Tolueno, xileno, solventes clorados	Inchaço, queda de propriedade em serviço longo ou quente	Inchaço, muitas vezes não recomendado em serviço quente	Neste caso, é preferível optar por outros plásticos e não pelo UHMWPE/HDPE.
Ácidos oxidantes fortes	HNO₃ concentrado, H₂SO₄ forte a quente	Pobre, ataque forte e fissuras possíveis	Fraco a limitado, especialmente a altas temperaturas	Utilizar materiais mais resistentes, PE apenas para condições muito suaves.

É claro que deve sempre verificar os dados finais com o gráfico pormenorizado, mas isto, pelo menos, mantém a sua mente na zona certa.

Como usar os gráficos de resistência química antes de ligar para a Dongxing Rubber

Para concluir, eis uma pequena “lista de verificação do engenheiro” que pode utilizar antes de enviar o seu pedido de cotação:

Enumerar todos os meios, incluindo os líquidos de limpeza e os produtos químicos de emergência.
Para cada um deles, escreva a concentração, a temperatura e o tempo de contacto.
Assinale as peças que sofreram impacto, deslizamento ou desgaste acentuado.
Para as zonas de desgaste, pense primeiro nas chapas e revestimentos em UHMWPE.
Para painéis grandes e estáticos com meios suaves, as placas HDPE são muitas vezes suficientes.
Para obter blindagem e resistência química, procure placas de polietileno com boro e chumbo.

Ao partilhar esta informação com a Dongxing Rubber, podemos fazer-lhe a correspondência:

o direito Folhas e placas de PEAD UHMWPE
tamanho de corte e maquinagem personalizados
Suporte OEM/ODM para produtos PP/PE, folhas de nylon, tapetes de chão, placas para pistas de gelo e muito mais
opções de venda por grosso a granel para os seus projectos a longo prazo

Desta forma, não se limita a “adivinhar um plástico”.
Constrói uma linha que funciona de forma estável, com menos fugas, menos manutenção de combate a incêndios, e o seu cliente sente que conhece realmente o processo e não apenas o catálogo.