ПВХ или силиконовая трубка: какую выбрать?

Силиконовые трубки — лучший выбор для высокотемпературных, пищевых, медицинских и долгосрочных гибких применений, а трубки из ПВХ — более экономичное решение для перекачки жидкостей общего назначения при температуре окружающей среды. Основное отличие заключается в термостойкости и чистоте материала: силиконовые трубки выдерживают непрерывную эксплуатацию в диапазоне от –60°C до 200°C (от –76°F до 392°F) и по своей сути нетоксичны, тогда как стандартные трубки из ПВХ рассчитаны примерно на температуру от 0°C до 60°C (от 32°F до 140°F) и со временем могут выщелачивать пластификаторы. Если ваше применение связано с нагревом, паром, перистальтической перекачкой, контактом с пищевыми продуктами или многократной стерилизацией, подходящим материалом будет силикон. Если вам нужны недорогие прозрачные трубки для воды, воздуха или мягких химикатов при комнатной температуре, ПВХ обеспечит адекватную производительность за небольшую цену.

ПВХ и силиконовые трубки: параллельное сравнение характеристик

В таблице ниже представлены наиболее важные параметры производительности для выбора между трубкой из ПВХ и силикона в практическом применении.

Температурные характеристики: где разница между ПВХ и силиконом наиболее критична

Температурный диапазон является самым важным отличием между этими двумя материалами трубок, и разрыв существенный.

Ограничения по температуре для трубок из ПВХ

Стандартные трубки из пластифицированного ПВХ начинают размягчаться примерно через 60–65°С (140–150°F) и будет постоянно деформироваться под давлением при этих температурах. При температуре ниже 0°C (32°F) ПВХ значительно затвердевает и становится хрупким — трубки не сгибаются, легко перегибаются и могут треснуть при механическом воздействии. При перекачке холодных жидкостей (линии охлаждения, использование на открытом воздухе в зимнее время) такое повышение жесткости представляет собой практическую проблему, с которой не сталкивается силикон.

Преимущества температуры силиконовой трубки

Основой силикона является полимерная цепь кремний-кислород (Si-O), а не углерод-углеродная цепь, как у ПВХ. Этот химический состав придает силикону превосходную термическую стабильность. Стандартная силиконовая трубка сохраняет свою гибкость, размеры и механические свойства от от –60°C до 200°C (от –76°F до 392°F) непрерывно, с кратковременными подъемами до 230°С в некоторых классах. Эта линейка делает силиконовые трубки незаменимыми в таких областях, как:

• Соединения автомобильной охлаждающей жидкости и турбокомпрессора (работа при температуре около 150–180°C)
• Паропроводы и соединения автоклавов в лабораторных и медицинских учреждениях
• Раздача горячих напитков в коммерческом оборудовании общественного питания
• Перекачка жидкости на открытом воздухе в экстремально холодном климате

Химическая стойкость: с чем может и не может справиться каждый материал

И ПВХ, и силикон обладают хорошей устойчивостью ко многим распространенным химическим веществам, но их профили существенно различаются в зависимости от переносимой среды.

Химическая стойкость труб ПВХ

ПВХ хорошо противостоит разбавленным кислотам, разбавленным щелочам, многим водным растворам солей, спиртам и воде. Он устойчив к большинству неорганических химикатов при комнатной температуре. Однако ПВХ подвергается атакам со стороны:

• Концентрированные кислоты (серная, азотная) и сильные окислители.
• Кетоны (ацетон, МЭК), сложные эфиры, хлорированные растворители и ароматические углеводороды.
• ТГФ (тетрагидрофуран) и многие другие органические растворители, которые быстро набухают или растворяют ПВХ.

Химическая стойкость силиконовой трубки

Силикон устойчив к более широкому спектру химикатов, чем ПВХ, и обеспечивает превосходную устойчивость к ультрафиолетовому излучению, озону и атмосферным воздействиям, ни с одним из которых ПВХ не справляется хорошо. Силиконовые трубки совместимы с:

• Разбавленные кислоты и щелочи, вода, пар и спирты.
• Многие масла и неароматические углеводороды (проверьте конкретную марку топлива)
• Окислители и перекись водорода (обычно используется в качестве стерилизатора)

Силикон не устойчив к концентрированным кислотам и щелочам, хлорированным растворителям, ароматическим углеводородам (бензолу, толуолу) или пару при очень высоком давлении в течение длительного периода времени. Для транспортировки агрессивных химикатов ни ПВХ, ни стандартный силикон не подходят: трубки из ПТФЭ или ФЭП часто являются предпочтительной альтернативой.

Пищевая, медицинская и фармацевтическая промышленность: почему доминируют силиконовые трубки

В любом случае, когда трубки контактируют с пищевыми продуктами, напитками, фармацевтическими препаратами или биологическими жидкостями, чистота материала не подлежит обсуждению. Именно в этой области преимущества силиконовых трубок перед ПВХ являются наиболее решающими.

Проблема пластификатора в ПВХ

Стандартный ПВХ — жесткий материал. Чтобы сделать его достаточно гибким для трубок, производители добавляют пластификаторы — чаще всего фталаты, такие как ДЭГФ (ди(2-этилгексил)фталат) — в концентрациях 20–40% по весу . Эти пластификаторы не связаны химически с полимером ПВХ; они постепенно просачиваются в любую жидкость, проходящую через трубку, особенно в масла, жиры, спирты и теплые водные растворы. ДЭГФ классифицируется как вероятный канцероген для человека (Группа 2А, IARC) и запрещен к применению в ЕС в соответствии с Регламентом (ЕС) № 10/2011. В составах пищевого ПВХ используются альтернативные пластификаторы, но проблемы выщелачивания остаются по сравнению с силиконом.

Сертификация силиконовых трубок для критически важных применений

Силиконовые трубки, вулканизированные платиной (в отличие от трубок, вулканизированных перекисью), являются предпочтительным сортом для использования в пищевой, медицинской и фармацевтической промышленности, поскольку платиновая вулканизация не оставляет остаточных побочных продуктов вулканизации, которые могли бы загрязнить поток жидкости. Ключевые сертификаты соответствия, на которые следует обратить внимание, включают:

• FDA 21 CFR 177.2600: Соответствие требованиям Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США в отношении резиновых изделий многократного использования, контактирующих с пищевыми продуктами.
• Фармакопея США Класс VI: Стандарт биологической реактивности Фармакопеи США для имплантируемых и проточных медицинских устройств
• Регламент ЕС (ЕС) № 1935/2004 и 10/2011: Европейское соответствие материалам, контактирующим с пищевыми продуктами
• ИСО 10993: Стандарт биосовместимости материалов медицинского оборудования

Силиконовые трубки, соответствующие этим сертификатам, используются в перекачивающих линиях пивоваренных и винодельческих предприятий, фармацевтических биореакторных системах, комплектах для внутривенной подачи жидкости, головках перистальтических насосов в медицинском оборудовании и линиях по переработке молочной продукции — там, где ПВХ либо запрещен нормативными актами, либо считается непригодным в отраслевой практике.

Гибкость, усталость и производительность перистальтического насоса

Перистальтические насосы работают, многократно сжимая и отпуская часть трубки, поэтому усталостный срок службы гибкой трубки напрямую определяет, как часто ее необходимо заменять. Это одно из самых требовательных механических применений для любого трубного материала.

Эластическое восстановление силикона — его способность возвращаться к исходной форме после сжатия — значительно превосходит ПВХ. В перистальтических насосах силиконовые трубки, вулканизированные платиной, обычно служат 800–1200 часов, прежде чем потребуется замена, по сравнению с 200–400 часами для трубок из ПВХ. при эквивалентных условиях откачки. ПВХ также со временем «схватывается» — в точке сжатия у него развивается необратимая деформация, что снижает скорость потока и в конечном итоге приводит к растрескиванию трубки. Силикон сохраняет постоянный внутренний диаметр и толщину стенок на протяжении всего срока службы.

При низких температурах, когда ПВХ затвердевает, перистальтические характеристики еще больше ухудшаются, поскольку двигатель насоса должен работать против повышенного сопротивления трубок. Силикон остается совместимым и обеспечивает постоянный поток даже в насосных установках в холодильных или холодильных помещениях.

Сравнение затрат: когда ценовое преимущество ПВХ оправдывает его использование

Силиконовые трубки обычно стоят В 3–10 раз больше, чем у труб из ПВХ аналогичного размера. в зависимости от толщины стенки, марки и количества. Для многих применений эта разница в стоимости имеет решающее значение, но при расчете общей стоимости владения иногда предпочтение отдается силикону даже в расчете на единицу продукции.

Марки силиконовых трубок: не все силиконы одинаковы

При выборе силиконовых трубок для критически важного применения понимание различных марок предотвращает дорогостоящие ошибки в спецификации.

Силикон, отвержденный перекисью, и силикон, отвержденный платиной

Силикон, отверждаемый перекисью, является стандартным промышленным сортом. Это дешевле, но в трубке остаются остаточные побочные продукты перекиси, которые могут повлиять на чувствительные жидкости или биологические системы. Силикон, отвержденный платиной, не имеет остатков отверждения. , биосовместим и соответствует требованиям для пищевой, фармацевтической и медицинской промышленности. Всегда проверяйте систему отверждения при покупке силиконовой трубки на предмет контакта с расходными материалами или биологическими препаратами.

Армированные силиконовые трубки

Стандартная силиконовая трубка имеет меньшую прочность на разрыв, чем ПВХ (6–12 МПа против 15–25 МПа) и относительно скромные номинальные значения давления — обычно 0,5–2,0 бар (7–30 фунтов на квадратный дюйм) для неармированных трубок. Для применений, требующих более высокого давления, доступны армированные тканью силиконовые трубки (с плетеным полиэфирным или арамидным внутренним слоем), способные выдерживать 10–25 бар (145–360 фунтов на квадратный дюйм) сохраняя при этом все термические и химические преимущества базового силиконового материала.

Высокотемпературные силиконы

Стандартная силиконовая трубка рассчитана на постоянную температуру 200°C. Специальные силиконовые составы из каучука высокой консистенции (HCR) расширяют эту возможность. 230°C для кратковременных экскурсий и марки жидкого силиконового каучука (LSR) обеспечивают повышенную устойчивость к разрыву для требовательных перистальтических применений. Для криогенного использования (ниже –60°C) доступны фторсиликоновые или специальные низкотемпературные силиконовые составы.

Экологические и нормативные аспекты

Экологические и нормативные проблемы все больше влияют на выбор материала труб, особенно в Европе и в регулируемых отраслях.

• Соответствие RoHS и REACH: Использование стандартных трубок из ПВХ, содержащих фталатные пластификаторы, в некоторых случаях может быть ограничено правилами ЕС REACH (Приложение XVII). Силиконовые трубки по своей природе не содержат фталатов, стабилизаторов тяжелых металлов и других регулируемых веществ, что упрощает соблюдение требований.
• Утилизация по окончании срока службы: При сжигании ПВХ выделяются хлористый водород (HCl) и, возможно, диоксины; при горении силикона образуется в основном диоксид кремния (SiO₂) и CO₂, что делает силикон более экологически безопасным вариантом в конце срока службы.
• Переработка: Ни ПВХ, ни силикон не подлежат широкой вторичной переработке через обычные городские стоки. Силикон можно химически переработать обратно в силиконовое масло, но это требует специальной обработки. Инфраструктура по переработке ПВХ существует, но она ограничена из-за содержания пластификаторов, усложняющего процесс.
• NSF/ANSI 61 (питьевая вода): И ПВХ, и силиконовые трубки могут получить сертификат NSF 61 на контакт с питьевой водой, но конкретный состав должен быть проверен и внесен в список — не предполагайте сертификацию без проверки со стороны производителя.