PFA

In de betonwereld is PFA synoniem voor poederkoolvliegas. Het is een restproduct dat overblijft na de verbranding van poederkool in elektriciteitscentrales en wordt gewaardeerd om zijn pozzolane werking. De fijne, glasachtige bolletjes reageren met calciumhydroxide dat vrijkomt bij de hydratatie van cement, waardoor een extra bindmiddel ontstaat dat de structuur van beton verdicht. Hierdoor wordt de indringing van schadelijke stoffen zoals chloriden bemoeilijkt. De ronde vorm van de deeltjes fungeert bovendien als een soort kogellager in de mortel, wat de vloeibaarheid en verwerkbaarheid verbetert zonder extra water toe te voegen. Naast deze minerale toepassing duidt PFA in de utiliteitsbouw en industrie op Perfluoroalkoxy. Dit is een hoogwaardig fluorpolymeer dat bestand is tegen extreme temperaturen en agressieve chemicaliën. Waar standaard kunststoffen falen, blijft PFA stabiel. Het wordt vaak ingezet als binnenbekleding voor leidingen of in de vorm van slangen in laboratoria en chemische installaties.

Bij het gebruik van poederkoolvliegas in de betonindustrie vindt de integratie plaats tijdens het mengproces in de centrale. De poederachtige substantie wordt als deel van de bindmiddelcombinatie toegevoegd aan de granulaten en het cement. De sferische vorm van de PFA-deeltjes zorgt voor een kogellagereffect. Dit vermindert de interne wrijving van de mortel aanzienlijk. De specie vloeit gemakkelijker. Na het storten begint de secundaire reactie. Terwijl het cement hydrateert en calciumhydroxide produceert, gaan de vliegasdeeltjes een verbinding aan met deze reststof. Dit proces verloopt trager dan de initiële uitharding van cement alleen. De microstructuur van de cementsteen verdicht. Poriën sluiten zich.

De verwerking van de kunststofvariant Perfluoroalkoxy verloopt via thermoplastische processen. In de utiliteitsbouw of chemische sector wordt dit materiaal vaak als bekleding aangebracht. Extrusie en spuitgieten zijn de gangbare methoden voor het vervaardigen van buizen en fittingen. Bij het bekleden van stalen onderdelen wordt de kunststof verhit tot boven het smeltpunt. Het vloeit uit. Er ontstaat een naadloze wand. Deze barrière beschermt de metalen behuizing tegen agressieve stoffen. Het materiaal wordt in laboratoria ook vaak koud vervormd of thermisch gelast voor specifieke leidingsystemen. De stabiliteit blijft behouden onder extreme thermische belasting.

Binnen de betontechnologie is de ene PFA de andere niet. De norm EN 450-1 deelt poederkoolvliegas strikt in op basis van het gloeiverlies, wat in feite het gehalte aan onverbrande koolstofresten aangeeft. Categorie A is hierbij de meest zuivere variant met het laagste koolstofgehalte. Dit is essentieel voor de voorspelbaarheid van hulpstoffen zoals luchtbelvormers. Categorie B en C laten hogere percentages toe, maar vereisen nauwkeurigere monitoring van het mengselontwerp om de vorstbestendigheid te garanderen. Men mag PFA absoluut niet verwarren met bodemas. Bodemas is het grove, hoekige residu dat onderin de verbrandingskamer achterblijft. Het mist de puzzolane eigenschappen en de smerende werking van de sferische vliegasdeeltjes.

Hoewel PFA vaak in één adem wordt genoemd met GGBS (gemalen hoogovenslak), zijn er fundamentele verschillen in de reactiekinetiek. Waar slakken een latent hydraulische werking hebben en sneller bijdragen aan de sterkte, werkt PFA trager. Het is een zuivere puzzolaan. De uiteindelijke dichtheid van de cementmatrix is bij PFA-gebruik vaak superieur bij langdurige uitharding. Er ontstaat een extreem dichte structuur. Chloriden krijgen minder kans.

In de wereld van de hoogwaardige kunststoffen fungeert PFA als de smeltbare tegenhanger van PTFE (Teflon). Dit is een cruciaal onderscheid voor de installatietechniek. Waar PTFE niet via extrusie of spuitgieten verwerkt kan worden omdat het niet vloeit bij verhitting, kan PFA dat wel. Het is een volwaardige thermoplast. Binnen deze categorie bestaan specifieke varianten zoals 'High Purity' gradaties, die essentieel zijn in de halfgeleiderindustrie en laboratoria om uitloging van contaminanten te voorkomen. De chemische weerstand is vrijwel identiek aan die van PTFE, maar de mechanische stijfheid bij hoge temperaturen is vaak net iets beter.

Soms wordt PFA vergeleken met FEP (Fluorinated Ethylene Propylene). FEP is goedkoper. Het heeft echter een lagere smelttemperatuur. In de utiliteitsbouw of chemische procesindustrie waar temperaturen boven de 200 graden Celsius voorkomen, is FEP ongeschikt en is PFA de enige betrouwbare keuze. Voor antistatische toepassingen wordt er soms een variant met koolstofvulling gebruikt. Deze geleidt elektrische ladingen. Explosiegevaar wordt hiermee verminderd in omgevingen met brandbare dampen.

Stel je een grootschalige betonstort voor bij de bouw van een nieuwe sluis. De specie moet over een afstand van honderd meter worden verpompt. Zonder PFA zou de interne wrijving te hoog zijn, maar de vliegasdeeltjes fungeren als minuscule kogellagers. De pomp draait soepel. De druk blijft laag. Eenmaal gestort in de bekisting reageert de vliegas langzaam met de vrijgekomen kalk. Het resultaat na enkele maanden? Een extreem dichte betonmatrix. In dit agressieve, brakke water krijgen chloriden geen schijn van kans om de wapening te bereiken. De levensduur van de constructie wordt hiermee met decennia verlengd.

In een chemische installatie worden vloeistoffen verwerkt bij een constante temperatuur van 230 graden Celsius. De leidingen moeten bestand zijn tegen een mix van geconcentreerde zuren. Hier zie je PFA-gevoerde stalen buizen in actie. Terwijl goedkopere alternatieven zoals FEP zouden vervormen of smelten, blijft de PFA-lining stabiel en chemisch onaantastbaar. De binnenwand is nagenoeg porievrij. Er blijven geen resten achter. In laboratoria zie je ditzelfde materiaal terug als flexibele, transparante slangen. Hier wordt geprofiteerd van de 'high purity' eigenschappen; er lekken geen additieven vanuit de kunststof in de kostbare testvloeistoffen. De integriteit van het monster blijft gewaarborgd.

p>Het gebruik van poederkoolvliegas in de Nederlandse betonbouw is strikt gereguleerd via de NEN-EN 450-1. Deze norm stelt de eisen aan de chemische en fysische eigenschappen van de as voordat deze als type II toevoeging mag worden ingezet. Essentieel is de koppeling met NEN 8005. Dit is de Nederlandse invulling van de betonnorm NEN-EN 206. Hierin is het concept van de k-waarde vastgelegd. De vliegas mag hiermee officieel worden meegerekend in de water-cementfactor en het minimum cementgehalte. Het is geen vrijblijvende vulling. Er geldt een strikte certificeringsplicht. De leverancier moet een Prestatieverklaring (DoP) overleggen. Zonder CE-markering is toepassing in constructief beton uitgesloten.

Milieutechnisch valt vliegas onder het Besluit bodemkwaliteit (Bbk). Omdat het een secundaire grondstof betreft, moet het materiaal voldoen aan de maximale emissiewaarden voor anorganische parameters. Dit voorkomt dat zware metalen uitlogen naar de bodem of het grondwater. Voor de verwerker betekent dit vaak dat er partijkeuringen of een erkende kwaliteitsverklaring aanwezig moeten zijn.

p>Bij de inzet van PFA als kunststofbekleding in de procesindustrie gelden andere wettelijke regimes. Wanneer PFA wordt toegepast in drukhoudende systemen, zoals gevoerde stalen leidingen, is de Richtlijn Drukapparatuur (PED 2014/68/EU) van kracht. Veiligheid onder hoge druk. De materiaalkeuze moet passen bij de ontwerpdruk en temperatuur. In de farmaceutische sector en voedingsmiddelenindustrie is de conformiteit met EU-verordening 1935/2004 cruciaal. Materialen mogen niet migreren naar het product. PFA is hier vaak de standaard vanwege de inerte eigenschappen.

In omgevingen met explosiegevaar, waar statische elektriciteit een risico vormt, moet de kunststof voldoen aan de ATEX-richtlijnen. Hiervoor worden vaak specifiek gecertificeerde, geleidende PFA-varianten voorgeschreven. Het gaat om veiligheid. De technische integriteit van de installatie hangt af van deze naleving.

De historie van poederkoolvliegas begon als een logistiek probleem voor de opkomende elektriciteitssector aan het begin van de 20e eeuw. Bergetapes as. Men wist simpelweg niet waar men het restproduct van steenkoolcentrales moest laten. In 1937 publiceerden de Amerikaanse onderzoekers Davis, Carlson, Kelly en Davis de eerste baanbrekende resultaten over het gebruik van deze as als puzzolaan in beton. Het bleek een goudmijn voor de duurzaamheid. Tijdens de wederopbouw na de Tweede Wereldoorlog nam de interesse in Europa toe. De introductie van elektrostatische filters in centrales zorgde voor een fijnere en constantere kwaliteit van de opgevangen deeltjes. Hierdoor verschoof PFA van een ongewenst afvalproduct naar een gestandaardiseerde bouwstof. De uiteindelijke vastlegging in de Europese norm EN 450 markeerde de definitieve acceptatie in de constructieve betonbouw. De noodzaak tot CO2-reductie in de cementindustrie heeft de adoptie in de 21e eeuw alleen maar verder versneld.

Perfluoroalkoxy (PFA) ontstond uit de technische beperkingen van bestaande fluorpolymeren in de jaren zestig van de vorige eeuw. PTFE was chemisch superieur maar mechanisch lastig te verwerken; het vloeide niet bij verhitting en kon niet worden gespuitgoten. DuPont lanceerde PFA commercieel in 1972 als antwoord op dit specifieke probleem. Het was een technologische doorbraak. Voor het eerst kon een materiaal met de nagenoeg universele chemische inertie van Teflon verwerkt worden via gangbare thermoplastische methoden zoals extrusie. In de jaren '80 en '90 groeide de vraag explosief. Vooral de opkomst van de halfgeleiderindustrie speelde een rol. Men zocht materialen die extreem zuiver bleven onder zware chemische belasting en bij hoge temperaturen. PFA werd de standaard voor ultra-pure vloeistofsystemen in de meest veeleisende industriële omgevingen.

• https://www.joostdevree.nl/shtmls/poederkoolvliegas.shtml
• https://nl.wikipedia.org/wiki/Vliegas
• https://www.meesvandenbrink.nl/assortiment/polar-proto/?pdf=83779
• https://www.rhenotherm.de/nl/woordenlijst/pfa-perfluoroalkoxylalkaan/
• https://www.polyfluor.nl/nl/industrieen/halfgeleider/
• https://arcastrading.wordpress.com/2021/12/15/teflon/
• https://www.meesvandenbrink.nl/assortiment/polar-proto/
• https://www.nil.nl/wp-content/uploads/2017/07/VM107-Linermaterialen.pdf
• https://www.polyfluor.nl/nl/materialen/pfa/
• https://www.polyfluor.nl/nl/verhalen/de-kunststof-pfa/
• https://www.nen.nl/nen-en-12201-1-2011-en-163290
• https://addevmaterials.com/converting/nl/acrylaatkit/
• https://weldmij.com/wp-content/uploads/2021/10/VM107-Linermaterialen.pdf?x58524