衛(wèi)生級隔膜閥是藥廠在進(jìn)行物料輸送時(shí)經(jīng)常會(huì)用到的重要組件之一，其溫度耐受性能和使用壽命對保障物料輸送至關(guān)重要。溫度、壓力和使用頻率都會(huì)使膜片加速老化、破損，從而影響工廠的平穩(wěn)運(yùn)行以及產(chǎn)品的質(zhì)量。只有具備強(qiáng)勁耐溫性能和長久使用壽命的膜片才能完美地勝任物料輸送任務(wù)。XS制藥公司是抗生素、他汀類藥物和抗真菌類藥物領(lǐng)域的可持續(xù)領(lǐng)導(dǎo)者，同時(shí)也是中間體、活性藥物成分（API）、以及片劑、膠囊劑和其他成品制劑（FDF）的主要供應(yīng)商，它的旗下工廠遍布全球。XS制藥公司的生產(chǎn)工藝中需要用到大量的高溫飽和純蒸汽（一般為140℃的蒸汽）進(jìn)行管路保溫和在線循環(huán)滅菌，以保證發(fā)酵過程不會(huì)有雜菌進(jìn)入反應(yīng)器（圖1展示了其典型的蒸汽密封工藝）。因此基于該工藝的閥門選擇就變得非?？量蹋枰y門在滿足潔凈衛(wèi)生的同時(shí)，還能夠承受高溫蒸汽的長時(shí)間浸潤。隔膜閥是最佳的衛(wèi)生級閥門選擇，但膜片是否能在如此長的時(shí)間內(nèi)承受這樣的高溫蒸汽，則需要設(shè)計(jì)者和用戶慎重考量。為此，XS制藥公司對市場上主流的隔膜閥都進(jìn)行了測試，發(fā)現(xiàn)即便是選用雙層結(jié)構(gòu)的膜片，其使用壽命仍然無法達(dá)到預(yù)期效果，甚至部分使用點(diǎn)（過熱蒸汽點(diǎn)，溫度為180℃，壓力為8?bar）的膜片僅能維持1周，就會(huì)出現(xiàn)鼓包、破損或雙層膜片脫膠的問題。圖1

蒸汽密封工藝如此短的使用壽命會(huì)帶來兩個(gè)隱患：一是如果在生產(chǎn)期間發(fā)生膜片破損，則無法保證蒸汽密封效果，一旦微生物進(jìn)入反應(yīng)器，物料受污染后只能進(jìn)行報(bào)廢處理，公司的經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重；二是每次更換膜片，需要對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行停機(jī)、降溫處理，更換膜片后再升溫（如圖2所示），這個(gè)過程耗時(shí)耗能，不僅成本巨大，更無法實(shí)現(xiàn)連續(xù)型生產(chǎn)，也會(huì)使公司的整體經(jīng)濟(jì)收益受損。圖2

膜片更換流程圖隸屬于克瑞集團(tuán)的桑德斯公司于1933年創(chuàng)建于英國Cwmbran市，是世界知名的衛(wèi)生隔膜閥和流體解決方案供應(yīng)商，90多年來一直致力于向制藥行業(yè)提供專業(yè)和高品質(zhì)的隔膜閥及膜片。桑德斯公司在了解到客戶的困擾后，對XS制藥公司進(jìn)行了深度拜訪，并對客戶需求進(jìn)行了詳細(xì)咨詢，提出了專業(yè)的解決方案：使用配備SR系列蒸汽型膜片的桑德斯隔膜閥（如圖3所示）。圖3

桑德斯SR系列蒸汽型膜片該膜片采用TFM(改性聚四氟乙烯，其晶體結(jié)構(gòu)水平高于傳統(tǒng)的聚四氟乙烯)材料作為接液層，背襯為EPDM（三元乙丙橡膠）材質(zhì)，不使用膠水粘合（非粘合結(jié)構(gòu)），實(shí)測結(jié)果符合桑德斯公司給出的技術(shù)參數(shù)（140℃蒸汽下連續(xù)工作2000?h不破損，如圖4所示），完美地契合了XS制藥公司的生產(chǎn)規(guī)劃（每個(gè)季度檢修一次設(shè)備，同時(shí)更換膜片），實(shí)現(xiàn)了連續(xù)型生產(chǎn)。圖4

在140℃連續(xù)蒸汽下膜片的測試效果XS制藥公司每批次生產(chǎn)需10天，以一個(gè)季度（90天）為例，使用桑德斯方案和其他方案的區(qū)別如表1所示。表1

桑德斯方案與其他方案的對比通過表1可以清晰地看出，桑德斯方案不僅能保障客戶的連續(xù)生產(chǎn)和生產(chǎn)安全，更能在看不見的地方給客戶帶來更多的成本節(jié)約（人工、材料、停/開機(jī)的能耗）和產(chǎn)能提升（多生產(chǎn)一個(gè)批次），最終桑德斯公司憑借優(yōu)異的產(chǎn)品表現(xiàn)，獲得了XS制藥公司的青睞，10多年來一直為客戶穩(wěn)定運(yùn)行保駕護(hù)航。合理的膜片材質(zhì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)EPDM是制藥行業(yè)最常用的膜片彈性體材料之一，這是因?yàn)樗哂性S多優(yōu)異特性：對水性介質(zhì)具有優(yōu)異的耐受性、耐熱性、耐臭氧性以及耐蒸汽性能。目前大部分廠家都會(huì)在EPDM材質(zhì)中加入一層編織層，用以獲得更高的回彈性能和使用壽命。桑德斯新型ER彈性膜片在傳統(tǒng)工藝基礎(chǔ)上再次改進(jìn)了設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和配比，采用復(fù)合型編織層結(jié)構(gòu)提高了彈性（如圖5所示），其抗壓縮變形能力提高了30%。另外，通過優(yōu)化原料配比，ER彈性膜片獲得了更佳的表面光潔度和完整性，這有助于進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量。圖5

新型ER彈性膜片的復(fù)合型編織層結(jié)構(gòu)挑戰(zhàn)超高溫蒸汽和超長使用壽命若想獲得性能優(yōu)異的隔膜閥膜片，制造商需要從設(shè)計(jì)、配比、制造、工藝流程以及質(zhì)量控制等各方面深入研究、不斷改進(jìn)，才能提供符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的膜片。而符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，對桑德斯而言僅僅只是個(gè)開始，前文中提到的SR系列膜片，是業(yè)內(nèi)第一款采用TFM材料的膜片，在蒸汽應(yīng)用中抗變形能力極佳，同時(shí)具有優(yōu)異的防粘性能，具有里程碑意義，這款膜片憑借著優(yōu)異的表現(xiàn)獲得了廣大客戶的信任。膜片的使用壽命是隔膜閥的重要參數(shù)，也是保障連續(xù)生產(chǎn)的核心。桑德斯閥門并沒有滿足于2000?h的使用壽命，而是向更高的溫度耐受性和更長的使用壽命發(fā)起了挑戰(zhàn)。在采用固化硅膠作為背襯材料并重新設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和調(diào)整配比后，EX系列膜片在175℃的測試條件下突破了5000?h的實(shí)測壽命，如表2所示。表2

SR系列膜片和EX系列膜片的耐高溫測試結(jié)果*測試結(jié)束時(shí)，膜片未發(fā)生故障測試條件：SR為140℃蒸汽，EX為175℃蒸汽；連續(xù)蒸汽：24?h內(nèi)氣缸運(yùn)行10次，每次啟動(dòng)10?min；間歇蒸汽：一個(gè)循環(huán)內(nèi)通60?min蒸汽，間歇30?min，氣缸每分鐘運(yùn)行4次，測試期間重復(fù)該循環(huán)結(jié)語在對詳細(xì)工程設(shè)計(jì)進(jìn)行設(shè)備選型時(shí)，需要結(jié)合具體的操作工況、工藝特點(diǎn)、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及運(yùn)營成本等多方面因素選擇合適的隔膜閥和膜片，并在安裝過程中考慮所選閥門及膜片的特性