Aféierung
Wann d'Wieder dobaussen ausgesat ass, kënnen d'Eegeschafte vu Polymeren, wéi mënschlech Haut, Holz a Plastik, änneren.Virun allem ass den Effekt eng vun der Fotooxidatioun, déi duerch Tëschewellewellelängten am ultraviolette Beräich gefouert gëtt, obwuel zousätzlech Faktoren dozou bäidroe kënnen.Am Fall vu Plastik, Foto-Oxidatioun kann zu Verloscht vun Impakt Kraaft Resultat, Resistenz zu luesen Rëss Wuesstem, an thermesch Stabilitéit.Dëst ass en Uewerflächeneffekt, an de bulk Polymer ass net onbedéngt beaflosst.Pigmentfade kann och eng Iwwerleeung sinn.
Dës Technesch Notiz adresséiert d'Endverbraucherleistungsfuerderunge fir kuerz a laangfristeg Belaaschtung vu PE-Päifen an d'Moyene fir d'Verbindungsleistung ze optimiséieren.
D'Diskussioun bezitt sech op Päifen, déi am Aklang mat
• AS/NZS 4130:2003 - Polyethylen (PE) Päifen fir Drockapplikatiounen, an
• AS/NZS 4131:2003 - Polyethylen (PE) Verbindungen fir Drockleitungen an Armaturen
Endverbraucher Ufuerderunge
• Waasser (WSAA) a Gas (AGA) Industrien verlaangen Päifen gëeegent fir benotzen no zwee Joer vun dobaussen Belaaschtung während Stockage an Australien.
• Am Fall vu schwaarze Päifen erlaabt WSAA permanent Belaaschtung fir iwwer Buedem PE Kanalisatioun.
Aner Industrien, wéi Biergbau, erfuerderen bis zu 15 Joer Belaaschtung wärend dem Service.
Carbon Black -
Kueleschwarz wéi spezifizéiert am AS / NZS 4131 wäert exzellent laangfristeg Retentioun vun Eegeschafte vermëttelen, dofir ass d'predominant Notzung vun dësem Additiv fir PE-Päifen.Fir Stabiliséierung sinn d'Schlëssel Attributer vum Kuelestoff Partikelgréisst a Verdeelung, plus liichtflüchtege Inhalt wéi spezifizéiert am AS/NZS 4131.
Och wann déi aktuell laangfristeg Leeschtung net quantitativ gutt dokumentéiert ass, ginn et genuch Donnéeën a laangfristeg Benotzungsgeschicht fir schwaarz PE Päifqualitéiten fir d'Eegeschaft ze iwwerhuelen.
Chevron Phillips Chemical Company LP (1) hunn schwaarz HDPE- a MDPE-Päifmaterialien ausgesat, déi mat AS/NZS 4131 konform sinn, plus Materialien mat net-konforme Kueleschwarz, fir iwwer néng Joer a siwe Joer respektiv zu Singapur, wou d'Energie vun der Tëschefall ongeféier 80% ass. vun deem an Nth.Queensland.Dës Päifen, wärend d'Uewerflächoxidatioun ausgestallt hunn, hunn onverännert hydrostatesch Drockbeständegkeet gewisen, och fir net-konforme Kueleschwarz (50 nm Partikelgréisst) benotzt fir vergläichend Zwecker.
Gaz De France (2) gemellt Belaaschtung vu Päifen fir 38 Méint am Süde vu Frankräich (ongeféier gläich wéi 24 Méint am Nth. Queensland) - dëst waren schwaarz MDPE Päifengraden.D'Oxidatioun ass op eng Tiefe vu ronn 50μm geschitt, wat als allgemeng Uerdnung vun der Gréisst fir schwaarz MDPE Gasleitungen beschriwwe gouf.Bedenkt datt d'Uewerflächeschichten virum Fusiounsschweißen ofgeschaaft ginn an et gëtt eng "universell" Erlaabnes vun 10% vun der Päifmauer fir Uewerflächeschued beim Ëmgank an der Installatioun, ass déi kleng Quantitéit vun der Uewerflächeoxidatioun negligibel.
HALS -
D'Entwécklung vun HALS Stabilisatoren huet zu wesentlech verbessert laangfristeg Resistenz géint d'Effekter vun UV Stralung op faarweg Verbindungen gefouert.Esou Verbindunge ginn als Päif Identifikatioun benotzt a kënnen als Co-Extrusioun op Päifen oder fir d'Päifen selwer benotzt ginn.
D'Performance vun HALS Stabilisatoren ass gutt dokumentéiert an unerkannt bannent AS / NZS 4130 duerch Akzeptanz vun 0.2% vun HALS als adäquat fir Belaaschtung während Stockage an Australien.
No Ciba Specialty Chemicals, Zousatz vun 0,2% HALS Tinuvin 783 liwwert Liewen vu méi wéi 16000 Stonnen, am Verglach mat manner wéi 1000h mat Null Stabiliséierung, wéi gemooss duerch Carbonyl Absorptioun vun der Probe, déi zu Wiederkonditiounen am Weather-Ometer ausgesat ass.
Baséierend op Ciba Specialty Chemicals Daten, 16000 Stonnen am Weather-Ometer entsprécht ongeféier 12,5 Joer a Florida.Dëst ass ongeféier méi wéi 10 Joer Belaaschtung an Australien.(4)
Trotz der Tatsaach, datt kënschtlech Wieder net präzis mat der natierlecher Belaaschtung korreléiert ka ginn, kann et gesi ginn datt 16000 Stonnen e grousse Spillraum fir zwee Joer Belaaschtung an Australien ubidden.
Weider, Cytec Industries Inc. hunn gewisen datt d'Zousatz vum HALS Additiv UV-3346 bei 0,2% iwwerschësseg vun 30 Méint op 50% vun der ursprénglecher Verlängerung fir ze briechen, am Verglach mat 6-9 Méint fir onstabiliséiert Material.
UV Stabiliséierung vun 0,25% TiO2 Pigmentéiert HDPE
mat CYASORB® UV-3346 Liichtstabilisator
| Liicht Stabilisator | Méint a Florida op 50% vun Original% Elongation |
| Keen | 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 Mikro-tensile Baren
** Produkter vun Ciba Spezialitéit Chemikalien
An Päif Standarden, wéi AS / NZS 4130, AS / NZS 4131, an ISO 4437, ass et üblech fir Päif Exemplare auszesetzen, wärend an der Entwécklungsaarbecht op Polymeren normalerweis kleng Exemplare gewielt ginn, sou datt nëmmen de degradéierte Gebitt bewäert gëtt.
Also kënnen d'Daten, déi virgestallt goufen, als konservativ ugesi ginn, well d'Massmaterial an de Päifexemplare den Impakt vun der Uewerflächegradatioun reduzéieren.(3)
Fir laangfristeg Notzung vu faarwege Verbindungen am Service, sou wéi d'Benotzung vu wäisse Co-Extrusiounen fir Temperaturminiméierung, sollt den Doséierungsniveau vun HALS op maximal Kompatibilitéitsniveau erhéicht ginn.Zum Beispill, Ciba Specialty Chemicals empfeelen d'Inklusioun vun 0,4% Tinuvin 783, plus mindestens 2% TiO2 Rutil.(5) Nieft der wäisser Faarf ze bidden, wäert TiO2 eng verbessert UV-Resistenz vermëttelen, obwuel hiren Effekt net esou ausgesprochen ass wéi mat PVC. .Dëst wäert d'Performance fir déi 15 Joer optimiséieren, déi d'Miningindustrie erfuerdert.
Wéi och ëmmer, fir d'Performance ze quantifizéieren, sollten natierlech an / oder kënschtlech Wiedertester duerchgefouert ginn.
Synergistesch Effekter -
Et ass bekannt datt Stabilisatoren a Kombinatioun mat Pigmenter an Antioxidantien handelen fir e kombinéierten an soss onberechenbaren Effekt op UV-Resistenz ze produzéieren.Zum Beispill, Testen vun HDPE vun Chevron Phillips Chemical Company LP^(3)^ huet gewisen datt fir bestëmmte giel Pigmenter 2% Dosis iwwer 1% Dosis ouni Stabiliséierung ass, awer mat Stabiliséierung ass d'Leeschtung ëmgedréint.
De synergisteschen Effekt erfuerdert Belaaschtungstestung, duerch natierlech Belaaschtung an/oder Wieder-Ometer.Et ass recommandéiert datt an dësem Kontext d'Wieder-Ometer Tester nëmme fir komparativ Zwecker benotzt gi géint Daten déi aus der natierlecher Belaaschtung plus Weather-Ometer etabléiert sinn.
Op alle Fall sollten all faarweg Verbindunge schliisslech duerch natierlech Belaaschtungstest bewäert ginn.
Beliichtung Testen
Wou weder Kueleschwarz nach HALS agebaut ass, mussen d'Verbindungen op AS/NZS 4130 an AS/NZS 4131 natierlech Belaaschtungstesten ausgesat ginn.
Beliichtungstest gëtt normalerweis an enger Ariichtung zu Townsville duerchgefouert, wou d'Energie vun der Tëschefall héich ass, wat zu méi kuerzer Beliichtungszäiten resultéiert.
3,5 GJ/m2 entsprécht ongeféier 6 Méint zu Townsville am Fréijoer/Summer wärend 14 GJ/m2 entsprécht ongeféier 24 Méint.(4)
Wéinst de potenziellen synergisteschen Effekter, sollten all faarweg Päifverbindungen duerch natierlech Belaaschtungstestung op e Gesamtinfallenergieniveau vun 14 GJ/m2 evaluéiert ginn, awer d'Zäitperiod involvéiert ass méiglecherweis d'Produktentwécklung ze hemmen, sou datt eng Tëschenzäit Unerkennung vun der Konformitéit kéint sinn. ausgezeechent op Basis vu Verbindungen déi 0,2% min.vun entweder Tinuvin 783 oder Cytec UV-3346.
Mëttel vun Bewäertung
No der Belaaschtung gi Päifexemplare getest fir den Effekt op Schlësseleigenschaften ze bewäerten.Dëst sinn: Resistenz géint lues Rëss Wuesstem (ESCR), Impakt Kraaft, Resistenz zu intern Drock, an thermesch Stabilitéit.
D'Resistenz géint de luesen Rësswachstum an d'Schlagkraaft gëtt normalerweis duerch eng Form vun notched Exemplar Tester bewäert.Wéi och ëmmer, well d'Notching déi betraff Schicht läscht, sinn dës Tester nëtzlos.
Glécklecherweis, Ännerungen souwuel Resistenz zu luesen Rëss Wuesstem an Impakt Kraaft kann indirekt vun engem Test bewäert ginn - Ännerung vun elongation ze Paus.Den allgemenge Benchmark an der Industrie ass eng zulässlech Reduktioun vun der Verlängerung fir ze briechen vun 50% vum Original an dëst gëtt fir e puer vun den Donnéeën virdru zitéiert benotzt.AS/NZS 4131 an ISO 4437 erfuerderen nëmmen datt d'Verlängerung fir ze briechen no der Beliichtung ≥ 350% ass, anstatt eng Ännerung ze spezifizéieren.Zousätzlech erfuerdert ISO 4437 déi ursprénglech Verlängerung fir ze briechen op ≥ 350%.
D'Verlängerung fir ze Paus vu Verbindungen déi all aner Ufuerderunge vun de Standards entspriechen ass typesch méi grouss wéi ongeféier 700%, sou datt d'Ufuerderung vum Minimum 350% effektiv 50% Ännerung ass.
Wéi virdru gesot, sinn d'Daten, déi als Basis benotzt ginn, aus klenge Exemplare entwéckelt an doduerch konservativ am Verglach mat der Belaaschtung vu Päifen.
Resistenz géint intern Drock ass am beschten duerch kuerzfristeg 80 ° C Tester bewäert, well dëst laangfristeg Leeschtung simuléiert.
Thermesch Stabilitéit gëtt als kleng Relevanz ugesinn.Och wann et ëm d'Päifliewen an d'Fusiounsschweißen geet, ass dee fréiere vun der Spann- an Drocktest bedeckt, a fir déi lescht erfuerderen d'Schweißtechniken d'Entfernung vun der oxidéierter Schicht.Ausserdeem gouf bewisen datt d'OIT Method spezifizéiert am AS / NZS 4130 an ISO4437 net gëeegent ass fir HALS stabiliséiert Materialien no der Belaaschtung an der Bestëmmung vum Carbonylindex sollt gemaach ginn.(6)
Conclusiounen
• Schwaarz Päifen op AS / NZS 4130 erfëllen Endverbraucherfuerderunge fir kuerz a laangfristeg Benotzung.
• Faarweg Päifen, dorënner co-extrusions, ze AS / NZS 4130 kann als gëeegent fir zwee Joer Stockage ënner Belaaschtung bannent Australien considéréiert ginn, wann entspriechend Qualitéiten vun HALS bei Doséierung Taux vun 0,2% Minimum benotzt ginn.Gëeegent Qualitéiten enthalen Ciba Specialty Chemicals Tinuvin 783 an Cytec Industries UV-3346.
• Bestätegung duerch natierlech Belaaschtungsprüfung op engem Gesamtenergieniveau vu 14 GJ/m2 soll duerchgefouert ginn.
• Fir méi laang Perioden, wéi zum Beispill 15 Joer am WA, gëtt eng optimal Leeschtung am beschten kritt andeems HALS Stabilisatoren bis op Polymer Kompatibilitéitsniveau integréiert sinn, plus mindestens 2% Rutil Titandioxid.
Weider Quantifizéierung soll duerch Outdoor Belaaschtungstestung kritt ginn.
M. STAHMER, VINIDEX PTY.LTD.
DR.P. MICIC, QENOS PTY.LTD.
NOVEMBER 2003
Referenzen
1. GS Low, Chevron Phillips Chemesch Company LP, Singapur.Privat Kommunikatioun.
2. D. Gueugnaut, G. Lappai, P. Vautherin, D. Rousselot, Gaz De France.1993 AGA Symposium, San Antonio TX, pp 252-260.
3. Chevron Phillips Chemesch Company LP.PE TIB-3.
4. KG Martin, Solar Weathering Indizes fir Australian Siten.CSIRO, 1977.
5. Fra Nathalie Gaullier, Ciba Spezialitéit Chemikalien, USA.Privat Kommunikatioun.
6. LE Ahlstrand.Sauerstoff Induktiounszäit - Wat seet et eis eigentlech iwwer thermesch Stabilitéit?Proc.Plastic Pipes IX, 1995.