Introduzzjoni
Meta esposti għat-temp ta 'barra, il-proprjetajiet tal-polimeri, bħall-ġilda tal-bniedem, l-injam u l-plastik, huma soġġetti għal bidla.Primarjament, l-effett huwa wieħed ta 'foto-ossidazzjoni miġjuba minn wavelengths inċidentali fil-medda ultravjola, għalkemm fatturi addizzjonali jistgħu jikkontribwixxu.Fil-każ tal-plastik, foto-ossidazzjoni tista 'tirriżulta f'telf ta' saħħa tal-impatt, reżistenza għat-tkabbir bil-mod tal-qsim, u stabbiltà termali.Dan huwa effett tal-wiċċ, u l-polimeru bl-ingrossa mhux neċessarjament affettwat.Il-pigment fade jista 'jkun ukoll konsiderazzjoni.
Din in-Nota Teknika tindirizza r-rekwiżiti tal-prestazzjoni tal-utent aħħari għall-espożizzjoni għal żmien qasir u fit-tul tal-pajpijiet tal-PE u l-mezzi biex tiġi ottimizzata l-prestazzjoni tal-kompost. Mhijiex maħsuba li tkun trattat dwar it-temp tal-polimeri, is-suġġett huwa diġà kopert fid-dettall fil-letteratura.
Id-diskussjoni tirrigwarda pajpijiet manifatturati skond
• AS/NZS 4130:2003 – Pajpijiet tal-polyethylene (PE) għal applikazzjonijiet ta' pressjoni, u
• AS/NZS 4131:2003 – Komposti tal-polyethylene (PE) għal pajpijiet u fittings tal-pressjoni
Rekwiżiti tal-utent aħħari
• L-industriji tal-ilma (WSAA) u tal-gass (AGA) jeħtieġu li l-pajpijiet ikunu adattati għall-użu wara sentejn ta 'espożizzjoni barra waqt il-ħażna fl-Awstralja.
• Fil-każ ta 'pajpijiet suwed, WSAA tippermetti espożizzjoni permanenti għal drenaġġ PE fuq l-art.
Industriji oħra, bħall-minjieri, jeħtieġu sa 15-il sena ta 'espożizzjoni waqt is-servizz.
Iswed tal-Karbonju -
Iswed tal-karbonju kif speċifikat f'AS/NZS 4131 se jagħti żamma eċċellenti fit-tul tal-proprjetajiet, għalhekk l-użu predominanti ta 'dan l-addittiv għall-pajpijiet tal-PE.Għall-istabbilizzazzjoni, l-attributi ewlenin tal-karbonju iswed huma d-daqs u d-distribuzzjoni tal-partiċelli, flimkien mal-kontenut volatili kif speċifikat f'AS/NZS 4131.
Għalkemm il-prestazzjoni attwali fit-tul mhix dokumentata sew b'mod kwantitattiv, hemm biżżejjed dejta u storja fit-tul ta 'użu għall-gradi tal-pajpijiet tal-PE iswed biex jassumi l-idoneità.
Chevron Phillips Chemical Company LP (1) esponew materjali tal-pajpijiet suwed HDPE u MDPE konformi ma 'AS/NZS 4131, flimkien ma' materjali b'iswed tal-karbonju mhux konformi, għal aktar minn disa 'snin u seba' snin rispettivament f'Singapor, fejn l-enerġija inċidentali hija madwar 80% ta' dak f'Nth.Queensland.Dawn il-pajpijiet, filwaqt li juru ossidazzjoni tal-wiċċ, urew reżistenza għall-pressjoni idrostatika mhux imnaqqsa, anke għal iswed tal-karbonju mhux konformi (daqs tal-partiċelli ta '50 nm) użat għal skopijiet komparattivi.
Gaz De France(2) irrapporta espożizzjoni ta' pajpijiet għal 38 xahar fin-Nofsinhar ta' Franza (madwar 24 xahar f'Nth. Queensland) – dawn kienu gradi ta' pajpijiet MDPE iswed.L-ossidazzjoni seħħet sa fond ta 'madwar 50μm, li kien deskritt bħala l-ordni ġenerali ta' kobor għal pajpijiet tal-gass MDPE iswed.Meta wieħed iqis li s-saffi tal-wiċċ jitneħħew qabel l-iwweldjar bil-fużjoni u hemm allowance "universali" ta '10% tal-ħajt tal-pajp għal ħsara fil-wiċċ waqt l-immaniġġjar u l-installazzjoni, l-ammont żgħir ta' ossidazzjoni tal-wiċċ huwa negliġibbli.
HALS -
L-iżvilupp ta 'stabilizzaturi HALS irriżulta f'reżistenza fit-tul imtejba b'mod sinifikanti għall-effetti tar-radjazzjoni UV fuq komposti kkuluriti.Komposti bħal dawn jintużaw bħala identifikazzjoni tal-pajpijiet u jistgħu jintużaw bħala ko-estrużjonijiet fuq pajpijiet jew għall-pajpijiet infushom.
Il-prestazzjoni tal-istabbilizzaturi tal-HALS hija dokumentata sew u rikonoxxuta fi ħdan AS/NZS 4130 bl-aċċettazzjoni ta' 0.2% tal-HALS bħala adegwata għall-espożizzjoni waqt il-ħażna fl-Awstralja.
Skont Ciba Specialty Chemicals, iż-żieda ta '0.2% HALS Tinuvin 783 tipprovdi ħajja ta' aktar minn 16000 siegħa, meta mqabbla ma 'inqas minn 1000h bi stabbilizzazzjoni xejn, kif imkejla mill-assorbiment tal-karbonil tal-kampjun espost għat-temp fit-Temp-Ometer.
Ibbażat fuq id-dejta ta 'Ciba Specialty Chemicals, 16000 siegħa fit-Temp-Ometer hija bejn wieħed u ieħor ekwivalenti għal 12.5 snin fi Florida.Dan jqarreb għal aktar minn 10 snin ta' espożizzjoni fl-Awstralja.(4)
Minkejja l-fatt li t-temp artifiċjali ma jistax ikun korrelatat b'mod preċiż ma 'espożizzjoni naturali, wieħed jista' jara li 16000 siegħa jipprovdu marġni kbir għal sentejn espożizzjoni fl-Awstralja.
Barra minn hekk, Cytec Industries Inc. wrew li ż-żieda ta 'l-addittiv HALS UV-3346 f'0.2% tipprovdi aktar minn 30 xahar sa 50% ta' elongazzjoni oriġinali biex tinkiser, meta mqabbla ma '6-9 xhur għal materjal mhux stabbilizzat.
Stabbilizzazzjoni UV ta '0.25% TiO2 Pigmented HDPE
bi stabilizzatur tad-dawl CYASORB® UV-3346
| Stabbilizzatur tad-Dawl | Xhur fi Florida għal 50% ta '% Titwil Oriġinali |
| Xejn | 6-9 |
| UV-3346 0.10% | 30 |
| Tinuvin 622** 0.10% | 19 |
| Tinuvin 770** 0.10% | 23 |
| UV-3346 0.20% | 54 |
| Tinuvin 622** 0.20% | 30 |
| Tinuvin 770** 0.10% | 31 |
* 60 Mil Micro-tensili bars
**Prodotti ta 'Ciba Specialty Chemicals
Fl-Istandards tal-pajpijiet, bħal AS/NZS 4130, AS/NZS 4131, u ISO 4437, huwa tas-soltu li jiġu esposti kampjuni tal-pajpijiet, filwaqt li f'xogħol ta 'żvilupp fuq polimeri, normalment jintgħażlu kampjuni żgħar, sabiex iż-żona degradata tiġi evalwata biss.
Għalhekk id-dejta ppreżentata tista' titqies bħala konservattiva, peress li l-materjal tal-massa fil-kampjuni tal-pajpijiet se jnaqqas l-impatt tad-degradazzjoni tal-wiċċ.(3)
Għal użu fit-tul ta' komposti kkuluriti fis-servizz, bħall-użu ta' ko-estrużjonijiet bojod għall-minimizzazzjoni tat-temperatura, il-livell tad-dożaġġ ta' HALS għandu jiżdied għal-livell massimu ta' kompatibilità.Pereżempju, Ciba Specialty Chemicals jirrakkomandaw l-inklużjoni ta' 0.4% Tinuvin 783, flimkien ma' mill-inqas 2% ta' TiO2 rutile.(5) Minbarra li jipprovdi l-kulur abjad, TiO2 se jagħti reżistenza UV mtejba, għalkemm l-effett tiegħu mhuwiex daqshekk evidenti bħall-PVC .Dan se jottimizza l-prestazzjoni għall-15-il sena meħtieġa mill-industrija tal-minjieri.
Madankollu, sabiex tiġi kkwantifikata l-prestazzjoni, għandhom isiru testijiet tat-temp naturali u/jew artifiċjali.
Effetti sinerġistiċi -
Huwa magħruf li stabilizzaturi jistgħu jaġixxu flimkien ma 'pigmenti u antiossidanti biex jipproduċu effett kombinat u inkella imprevedibbli fuq ir-reżistenza UV.Pereżempju, l-ittestjar tal-HDPE minn Chevron Phillips Chemical Company LP^(3)^ wera li għal ċerti pigmenti isfar, dożaġġ ta '2% huwa superjuri għal dożaġġ ta' 1% mingħajr stabbilizzazzjoni, iżda bl-istabbilizzazzjoni l-prestazzjoni hija maqluba.
L-effett sinerġistiku jitlob ittestjar tal-espożizzjoni, b'espożizzjoni naturali u/jew Weather-Ometer.Huwa rrakkomandat li f'dan il-kuntest, l-ittestjar tat-Temp-Ometer jintuża biss għal skopijiet komparattivi kontra data stabbilita minn espożizzjoni naturali flimkien ma' Weather-Ometer.
Fi kwalunkwe każ, il-komposti kollha kkuluriti għandhom eventwalment jiġu vvalutati permezz ta' ttestjar ta' espożizzjoni naturali.
Ittestjar ta' Espożizzjoni
Fejn la l-iswed tal-karbonju u lanqas HALS ma huma inkorporati, il-komposti għal AS/NZS 4130 u AS/NZS 4131 għandhom ikunu soġġetti għal ttestjar ta' esponiment naturali.
L-ittestjar tal-espożizzjoni normalment isir f'faċilità li tinsab f'Townsville, fejn l-enerġija inċidentali hija għolja, li tirriżulta f'ħinijiet ta' espożizzjoni iqsar.
3.5 GJ/m2 huwa ekwivalenti għal madwar 6 xhur f'Townsville matul ir-Rebbiegħa/Sajf filwaqt li 14 GJ/m2 huwa ekwivalenti għal madwar 24 xahar.(4)
Minħabba l-effetti sinerġistiċi potenzjali, il-komposti kollha tal-pajpijiet ikkuluriti għandhom jiġu evalwati permezz ta' ttestjar ta' espożizzjoni naturali għal livell totali ta' enerġija inċidentali ta' 14 GJ/m2, iżda l-perjodu ta' żmien involut x'aktarx jinibixxi l-iżvilupp tal-prodott, għalhekk rikonoxximent interim ta' konformità jista' jkun mogħtija fuq il-bażi ta 'komposti li jinkorporaw 0.2% min.ta' Tinuvin 783 jew Cytec UV-3346.
Mezzi ta' Valutazzjoni
Wara l-espożizzjoni, il-kampjuni tal-pajpijiet jiġu ttestjati biex jiġi vvalutat l-effett fuq il-proprjetajiet ewlenin.Dawn huma: reżistenza għat-tkabbir bil-mod tal-qsim (ESCR), saħħa tal-impatt, reżistenza għall-pressjoni interna, u stabbiltà termali.
Ir-reżistenza għat-tkabbir bil-mod tal-qsim u s-saħħa tal-impatt huma ġeneralment evalwati b'xi forma ta 'ttestjar ta' kampjuni b'talja.Madankollu, peress li l-notch ineħħi s-saff affettwat, dawn it-testijiet huma inutli.
Fortunatament, il-bidliet kemm fir-reżistenza għat-tkabbir bil-mod tal-qsim u s-saħħa tal-impatt jistgħu jiġu evalwati indirettament b'test wieħed - bidla fit-titwil biex tinkiser.Il-punt ta' referenza ġenerali fl-industrija huwa tnaqqis permissibbli fit-titwil għall-ksur ta' 50% tal-oriġinal u dan jintuża għal xi wħud mid-dejta ċċitata qabel.AS/NZS 4131 u ISO 4437 jeħtieġu biss li t-titwil biex jinkiser wara l-espożizzjoni jkun ≥ 350%, aktar milli jispeċifika bidla.Barra minn hekk, ISO 4437 jeħtieġ li t-titwil oriġinali biex jinkiser ikun ≥ 350%.
It-titwil għall-ksur ta 'komposti li jissodisfaw ir-rekwiżiti l-oħra kollha tal-Istandards huwa tipikament akbar minn madwar 700%, għalhekk ir-rekwiżit ta' 350% minimu huwa effettivament bidla ta '50%.
Kif intqal qabel, id-dejta użata bħala l-bażi hija żviluppata minn kampjuni żgħar u għalhekk konservattiva meta mqabbla mal-espożizzjoni tal-pajpijiet.
Ir-reżistenza għall-pressjoni interna hija evalwata l-aħjar permezz ta 'ttestjar ta' 80 ° C għal żmien qasir, peress li dan jissimula prestazzjoni fit-tul.
L-istabbiltà termali hija meqjusa bħala ta' ftit rilevanza.Għalkemm hija relatata mal-ħajja tal-pajpijiet u l-iwweldjar bil-fużjoni, ta 'l-ewwel hija koperta mill-ittestjar tat-tensjoni u tal-pressjoni, u għal ta' l-aħħar, tekniki ta 'wweldjar jeħtieġu t-tneħħija tas-saff ossidizzat.Barra minn hekk, intwera li l-metodu OIT speċifikat f'AS/NZS 4130 u ISO4437 mhuwiex xieraq għal materjali stabbilizzati HALS wara l-espożizzjoni u għandha ssir determinazzjoni tal-indiċi tal-karbonil.(6)
Konklużjonijiet
• Pajpijiet suwed għal AS/NZS 4130 jissodisfaw ir-rekwiżiti tal-utent aħħari kemm għall-użu għal żmien qasir kif ukoll fit-tul.
• Pajpijiet ikkuluriti, inklużi ko-estrużjonijiet, għal AS/NZS 4130 jistgħu jitqiesu adattati għal sentejn ħażna taħt espożizzjoni fl-Awstralja sakemm jintużaw gradi xierqa ta 'HALS b'rata ta' dożaġġ ta '0.2% minimu.Gradi xierqa jinkludu Ciba Specialty Chemicals Tinuvin 783 u Cytec Industries UV-3346.
• Għandha ssir konferma permezz ta' ttestjar ta' espożizzjoni naturali għal livell totali ta' enerġija ta' 14 GJ/m2.
• Għal perjodi itwal, bħal 15-il sena f'WA, l-aħjar prestazzjoni tinkiseb bl-inkorporazzjoni ta 'stabilizzaturi HALS sa livell ta' kompatibilità tal-polimeru, flimkien ma 'mill-inqas 2% ta' dijossidu tat-titanju rutile.
Kwantifikazzjoni ulterjuri għandha tinkiseb permezz ta' ttestjar ta' espożizzjoni fuq barra.
M. STAHMER, VINIDEX PTY.LTD.
DR.P. MICIC, QENOS PTY.LTD.
NOVEMBRU, 2003
Referenzi
1. GS Low, Chevron Phillips Chemical Company LP, Singapor.Komunikazzjonijiet privati.
2. D. Gueugnaut, G. Lappai, P.Vautherin, D. Rousselot, Gaz De France.1993 AGA Symposium, San Antonio TX, pp 252-260.
3. Chevron Phillips Chemical Company LP.PE TIB-3.
4. KG Martin, Indiċijiet ta' Temp Solari għal Siti Awstraljani.CSIRO, 1977.
5. Is-Sinjura Nathalie Gaullier, Ciba Specialty Chemicals, l-Istati Uniti.Komunikazzjoni privata.
6. LE Ahlstrand.Ħin ta 'Induzzjoni ta' l-Ossiġnu - X'jgħidilna fil-fatt dwar l-istabbiltà termali?Proc.Pajpijiet tal-plastik IX, 1995.