A 300 gradi Celsius, una piastra riscaldante trasferisce gran parte della sua energia non attraverso il contatto diretto, ma attraverso radiazioni infrarosse invisibili e luminose. L'efficienza di questo trasferimento di calore radiativo è governata da un'unica proprietà superficiale: la sua emissività. Una superficie in acciaio nudo e ossidato e una rivestita in PTFE- appaiono entrambe molto diverse all'occhio, ma per un'onda infrarossa sono sorprendentemente simili. La differenza fondamentale tra loro non è quanto bene irradiano il calore, ma cosa succede quando una parte li tocca.
Trasferimento di calore radiativo ed emissività superficiale
Le prestazioni di una piastra riscaldante nel trasferimento di calore radiativo sono in gran parte determinate dalla sua emissività superficiale. L'acciaio ossidato, con la sua superficie scura e opaca, ha un'emissività molto elevata, tipicamente compresa tra 0,8 e 0,9. Ciò lo rende un ottimo radiatore, in grado di diffondere efficacemente l'energia termica nell'ambiente circostante. Sorprendentemente, un rivestimento in PTFE-nonostante il suo aspetto bianco o traslucido-mostra anche un'emissività altrettanto elevata, spesso intorno a 0,9 nello spettro infrarosso.
All'occhio infrarosso, la plastica bianca e l'acciaio nero hanno lo stesso colore caldo e luminoso. Da un punto di vista puramente radiativo, entrambe le superfici funzionano in modo quasi identico a 300 gradi, il che significa che l'efficienza termica della piastra non è compromessa da uno strato di PTFE.
Differenze di interazione meccanica e superficiale
Mentre l’emissività governa il trasferimento di calore radiativo, la meccanica superficiale governa il rilascio delle parti e l’affidabilità del processo. Lo strato di ossido microscopicamente ruvido sull'acciaio può incastrarsi con le parti polimeriche calde, provocandone l'adesione, la rigatura o la lacerazione durante la rimozione. Il PTFE, con la sua energia superficiale ultra-bassa e il rivestimento liscio e chimicamente inerte, fornisce un'interfaccia antiaderente perfetta. Ciò consente di rimuovere le parti in modo pulito, senza rovinare, deformare o aderenze residue.
La combinazione di elevata emissività e prestazioni di rilascio rende le piastre rivestite in PTFE-particolarmente vantaggiose nei processi in cui l'integrità della parte è fondamentale.
Misurazione dell'emissività
L'emissività di una superficie è un numero adimensionale compreso tra 0 e 1 e può essere misurata con un apposito emissometro. Sia le superfici in acciaio ossidato che quelle in PTFE a 300 gradi registreranno un valore vicino a 0,9, confermando le loro prestazioni radiative simili. Per gli ingegneri di processo, la scelta tra questi materiali riguarda quindi meno il trasferimento di calore e più l’interazione meccanica e chimica con il pezzo.
Conclusione
Ad alta temperatura, l'acciaio ossidato e il rivestimento in PTFE sono radiatori termici altrettanto efficienti. Il rivestimento in PTFE, tuttavia, fornisce l'ulteriore superpotere essenziale di un facile rilascio delle parti. Combinando l'efficienza termica con le prestazioni anti-antiaderenti, una piastra rivestita in PTFE-garantisce che il calore venga erogato in modo uniforme e che le parti vengano rimosse in modo pulito, proteggendo sia il prodotto che le apparecchiature di processo.
La migliore superficie della piastra è quella che espelle il calore e lascia andare la parte.
