შესავალი
როდესაც ექვემდებარება ატმოსფერულ გარემოს, პოლიმერების თვისებები, როგორიცაა ადამიანის კანი, ხე და პლასტმასი, ექვემდებარება ცვლილებას.უპირველეს ყოვლისა, ეფექტი არის ფოტო-ოქსიდაცია, რომელიც გამოწვეულია ულტრაიისფერი დიაპაზონის ტალღის სიგრძით, თუმცა დამატებითმა ფაქტორებმა შეიძლება ხელი შეუწყონ.პლასტმასის შემთხვევაში, ფოტო-ოქსიდაციამ შეიძლება გამოიწვიოს ზემოქმედების სიძლიერის დაკარგვა, ბზარის ნელი ზრდის წინააღმდეგობა და თერმული სტაბილურობა.ეს არის ზედაპირული ეფექტი და პოლიმერის ნაყარი სულაც არ იმოქმედებს.ასევე გასათვალისწინებელია პიგმენტის გაქრობა.
ეს ტექნიკური შენიშვნა ეხება საბოლოო მომხმარებლის მუშაობის მოთხოვნებს PE მილების მოკლე და გრძელვადიანი ექსპოზიციისთვის და ნაერთის მუშაობის ოპტიმიზაციის საშუალებებს. ის არ არის გამიზნული იყოს ტრაქტატი პოლიმერების ამინდის შესახებ, ეს საკითხი უკვე დეტალურად არის გაშუქებული ლიტერატურაში.
დისკუსია ეხება შესაბამისად წარმოებულ მილებს
• AS/NZS 4130:2003 – პოლიეთილენის (PE) მილები წნევის გამოყენებისთვის და
• AS/NZS 4131:2003 – პოლიეთილენის (PE) ნაერთები წნევის მილებისა და ფიტინგებისთვის
საბოლოო მომხმარებლის მოთხოვნები
• წყლის (WSAA) და გაზის (AGA) მრეწველობა მოითხოვს, რომ მილები იყოს შესაფერისი გამოსაყენებლად ავსტრალიაში შენახვისას ორი წლის განმავლობაში გარე ექსპოზიციის შემდეგ.
• შავი მილების შემთხვევაში, WSAA იძლევა მიწისზედა PE კანალიზაციის მუდმივ ექსპოზიციას.
სხვა ინდუსტრიები, როგორიცაა სამთო მოპოვება, მომსახურების დროს მოითხოვს 15 წლამდე ექსპოზიციას.
ნახშირბადის შავი -
ნახშირბადის შავი, როგორც მითითებულია AS/NZS 4131-ში, უზრუნველყოფს თვისებების შესანიშნავ გრძელვადიან შენარჩუნებას, შესაბამისად, ამ დანამატის უპირატესი გამოყენება PE მილებისთვის.სტაბილიზაციისთვის, ნახშირბადის ძირითადი ატრიბუტებია ნაწილაკების ზომა და განაწილება, პლუს არასტაბილური შემცველობა, როგორც მითითებულია AS/NZS 4131-ში.
მიუხედავად იმისა, რომ რეალური გრძელვადიანი შესრულება არ არის კარგად დადასტურებული რაოდენობრივად, არსებობს საკმარისი მონაცემები და გრძელვადიანი გამოყენების ისტორია შავი PE მილების კლასებისთვის ვარგისიანობის დასადასტურებლად.
Chevron Phillips Chemical Company LP (1) ცხრა და შვიდი წლის განმავლობაში ავლენდა შავი HDPE და MDPE მილების მასალებს, რომლებიც შეესაბამება AS/NZS 4131-ს, პლუს მასალებს შეუსაბამო ნახშირბადით, შესაბამისად, ცხრა და შვიდი წლის განმავლობაში სინგაპურში, სადაც ინციდენტის ენერგია დაახლოებით 80%-ია. რომ N-ში.ქუინსლენდი.ეს მილები, მიუხედავად იმისა, რომ ავლენდნენ ზედაპირულ დაჟანგვას, აჩვენეს შეუმცირებელი ჰიდროსტატიკური წნევის წინააღმდეგობა, თუნდაც შეუსაბამო ნახშირბადის (50 ნმ ნაწილაკების ზომა), რომელიც გამოიყენება შედარებითი მიზნებისთვის.
Gaz De France(2) იტყობინება მილების ექსპოზიცია 38 თვის განმავლობაში სამხრეთ საფრანგეთში (დაახლოებით 24 თვე Nth. Queensland-ში) - ეს იყო შავი MDPE მილების კლასი.ოქსიდაცია მოხდა დაახლოებით 50 μm სიღრმეზე, რაც აღწერილი იყო, როგორც შავი MDPE გაზსადენების მასშტაბის ზოგადი წესრიგი.იმის გათვალისწინებით, რომ ზედაპირული ფენები ამოღებულია შედუღების შედუღებამდე და არსებობს მილის კედლის 10% „უნივერსალური“ შემწეობა ზედაპირის დაზიანებისთვის დამუშავებისა და მონტაჟის დროს, ზედაპირული დაჟანგვის მცირე რაოდენობა უმნიშვნელოა.
ჰალსი -
HALS სტაბილიზატორების შემუშავებამ გამოიწვია მნიშვნელოვნად გაუმჯობესებული გრძელვადიანი წინააღმდეგობა ფერად ნაერთებზე UV გამოსხივების ზემოქმედების მიმართ.ასეთი ნაერთები გამოიყენება მილების საიდენტიფიკაციოდ და შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც მილზე ან თავად მილებისთვის ერთობლივი ექსტრუზიის სახით.
HALS სტაბილიზატორების მოქმედება კარგად არის დოკუმენტირებული და აღიარებულია AS/NZS 4130-ში HALS-ის 0.2%-ის მიღებით, როგორც ადექვატური ექსპოზიციისთვის ავსტრალიაში შენახვის დროს.
Ciba Specialty Chemicals-ის მიხედვით, 0.2% HALS Tinuvin 783-ის დამატება უზრუნველყოფს 16000 საათზე მეტ სიცოცხლეს, 1000 სთ-ზე ნაკლებთან შედარებით ნულის სტაბილიზირებით, რაც იზომება ამინდის ზემოქმედების ქვეშ მყოფი ნიმუშის კარბონილის შთანთქმით Weather-Ometer-ში.
Ciba Specialty Chemicals-ის მონაცემებზე დაყრდნობით, ამინდის ომეტრში 16000 საათი დაახლოებით 12,5 წლის ტოლფასია ფლორიდაში.ეს დაახლოებით 10 წელზე მეტი ხნის ექსპოზიციას ავსტრალიაში.(4)
მიუხედავად იმისა, რომ ხელოვნური ამინდის ზუსტი კორელაცია შეუძლებელია ბუნებრივ ექსპოზიციასთან, ჩანს, რომ 16000 საათი იძლევა დიდ ზღვარს ავსტრალიაში ორი წლის ექსპოზიციისთვის.
გარდა ამისა, Cytec Industries Inc.-მ აჩვენა, რომ HALS დანამატის UV-3346 დამატება 0,2%-ზე უზრუნველყოფს 30 თვეზე მეტიდან 50%-მდე დრეკადობის გატეხვას, არასტაბილური მასალის 6-9 თვესთან შედარებით.
UV სტაბილიზაცია 0.25% TiO2 პიგმენტირებული HDPE
CYASORB® UV-3346 სინათლის სტაბილიზატორით
| სინათლის სტაბილიზატორი | თვეები ფლორიდაში ორიგინალური % დრეკადობის 50%-მდე |
| არცერთი | 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 მილი მიკრო-დაჭიმვის ზოლები
** Ciba Specialty Chemicals-ის პროდუქტები
მილების სტანდარტებში, როგორიცაა AS/NZS 4130, AS/NZS 4131 და ISO 4437, ჩვეულებრივ ხდება მილების ნიმუშების გამოვლენა, მაშინ როცა პოლიმერებზე დეველოპერული სამუშაოების დროს ჩვეულებრივ ირჩევენ მცირე ნიმუშებს, რათა შეფასდეს მხოლოდ დეგრადირებული ტერიტორია.
ამრიგად, წარმოდგენილი მონაცემები შეიძლება ჩაითვალოს კონსერვატიულად, რადგან მილების ნიმუშებში ნაყარი მასალა შეამცირებს ზედაპირის დეგრადაციის გავლენას.(3)
სამსახურში ფერადი ნაერთების ხანგრძლივი გამოყენებისთვის, როგორიცაა თეთრი კოექსტრუზიის გამოყენება ტემპერატურის მინიმიზაციისთვის, HALS-ის დოზის დონე უნდა გაიზარდოს მაქსიმალურ თავსებადობის დონემდე.მაგალითად, Ciba Specialty Chemicals რეკომენდაციას უწევს 0.4% Tinuvin 783-ის ჩართვას, პლუს მინიმუმ 2% TiO2 რუტილი. .ეს ოპტიმიზაციას მოახდენს სამთო ინდუსტრიისთვის საჭირო 15 წლის განმავლობაში.
თუმცა, შესრულების რაოდენობრივად შესაფასებლად, უნდა ჩატარდეს ბუნებრივი და/ან ხელოვნური ამინდის ტესტები.
სინერგიული ეფექტი -
ცნობილია, რომ სტაბილიზატორებმა შეიძლება იმოქმედონ პიგმენტებთან და ანტიოქსიდანტებთან ერთად, რათა წარმოქმნან კომბინირებული და სხვაგვარად არაპროგნოზირებადი ეფექტი UV რეზისტენტობაზე.მაგალითად, Chevron Phillips Chemical Company LP^(3)^-ის მიერ HDPE-ის ტესტირებამ აჩვენა, რომ გარკვეული ყვითელი პიგმენტებისთვის 2% დოზა აღემატება 1% დოზას სტაბილიზაციის გარეშე, მაგრამ სტაბილიზაციასთან ერთად მოქმედება იცვლება.
სინერგიული ეფექტი მოითხოვს ექსპოზიციის ტესტირებას ბუნებრივი ექსპოზიციის და/ან ამინდის ომეტრით.რეკომენდირებულია, რომ ამ კონტექსტში, ამინდის-ომეტრის ტესტირება გამოყენებული იყოს მხოლოდ შედარებითი მიზნებისთვის ბუნებრივი ექსპოზიციიდან დამატებული ამინდის ომეტრიდან დადგენილ მონაცემებთან შედარებით.
ნებისმიერ შემთხვევაში, ყველა ფერადი ნაერთი საბოლოოდ უნდა შეფასდეს ბუნებრივი ექსპოზიციის ტესტირებით.
ექსპოზიციის ტესტირება
სადაც არც ნახშირბადის შავი და არც HALS არ არის ჩართული, AS/NZS 4130 და AS/NZS 4131 ნაერთები უნდა დაექვემდებაროს ბუნებრივი ექსპოზიციის ტესტირებას.
ექსპოზიციის ტესტირება ჩვეულებრივ ტარდება თაუნსვილში მდებარე დაწესებულებაში, სადაც ინციდენტის ენერგია მაღალია, რაც იწვევს ექსპოზიციის მოკლე დროს.
3,5 GJ/m2 უდრის დაახლოებით 6 თვეს თაუნსვილში გაზაფხული/ზაფხულის პერიოდში, ხოლო 14 GJ/m2 უდრის დაახლოებით 24 თვეს.(4)
პოტენციური სინერგიული ეფექტების გამო, ყველა ფერადი მილის ნაერთი უნდა შეფასდეს ბუნებრივი ექსპოზიციის ტესტირებით 14 GJ/m2 ინციდენტის ენერგეტიკული დონით, მაგრამ ჩართული დროის პერიოდი სავარაუდოდ შეაფერხებს პროდუქტის განვითარებას, ამიტომ შესაბამისობის დროებითი აღიარება შეიძლება იყოს. მინიჭებული ნაერთების საფუძველზე, რომლებიც შეიცავს 0.2% მინ.Tinuvin 783 ან Cytec UV-3346.
შეფასების საშუალებები
ექსპოზიციის შემდეგ, მილის ნიმუშები ტესტირება ხდება ძირითად თვისებებზე ზემოქმედების შესაფასებლად.ესენია: წინააღმდეგობა ბზარის ნელი ზრდის მიმართ (ESCR), ზემოქმედების ძალა, შიდა წნევის წინააღმდეგობა და თერმული სტაბილურობა.
ბზარის ნელი ზრდისადმი წინააღმდეგობა და ზემოქმედების სიძლიერე, როგორც წესი, ფასდება ღერძიანი ნიმუშის გარკვეული ფორმით.თუმცა, რამდენადაც ნაკაწრი აშორებს დაზიანებულ ფენას, ეს ტესტები უსარგებლოა.
საბედნიეროდ, ცვლილებები, როგორც წინააღმდეგობის, ისე ბზარის ზრდის შენელებისა და ზემოქმედების სიძლიერის მიმართ შეიძლება ირიბად შეფასდეს ერთი ტესტით - დრეკადობის ცვლილება გატეხვამდე.ინდუსტრიაში ზოგადი საორიენტაციო მაჩვენებელია დრეკადობის დასაშვები შემცირება ორიგინალის გატეხვამდე 50%-ით და ეს გამოიყენება ადრე მოყვანილი ზოგიერთი მონაცემისთვის.AS/NZS 4131 და ISO 4437 მოითხოვს მხოლოდ, რომ დრეკადობა გატეხვის შემდეგ იყოს ≥ 350%, ვიდრე ცვლილების მითითება.გარდა ამისა, ISO 4437 მოითხოვს, რომ თავდაპირველი გახანგრძლივება უნდა იყოს ≥ 350%.
დრეკადობა ნაერთების დაშლამდე, რომლებიც აკმაყოფილებენ სტანდარტების ყველა სხვა მოთხოვნას, ჩვეულებრივ აღემატება 700%-ს, ასე რომ, მინიმალური 350%-ის მოთხოვნა არის ფაქტობრივად 50%-იანი ცვლილება.
როგორც უკვე აღვნიშნეთ, საფუძვლად გამოყენებული მონაცემები შემუშავებულია მცირე ზომის ნიმუშებიდან და, შესაბამისად, კონსერვატიულია მილების ექსპოზიციასთან შედარებით.
შიდა წნევისადმი წინააღმდეგობა საუკეთესოდ ფასდება მოკლევადიანი 80°C ტესტით, რადგან ეს ახდენს გრძელვადიანი მუშაობის სიმულაციას.
თერმული სტაბილურობა ითვლება მცირე მნიშვნელობად.მიუხედავად იმისა, რომ ეს ეხება მილის სიცოცხლეს და შედუღების შედუღებას, პირველი დაფარულია დაჭიმვისა და წნევის ტესტირებით, ხოლო მეორესთვის, შედუღების ტექნიკა მოითხოვს დაჟანგული ფენის მოცილებას.გარდა ამისა, ნაჩვენებია, რომ AS/NZS 4130-ში და ISO4437-ში მითითებული OIT მეთოდი არ არის მიზანშეწონილი HALS სტაბილიზირებული მასალებისთვის ექსპოზიციის შემდეგ და უნდა განხორციელდეს კარბონილის ინდექსის განსაზღვრა.(6)
დასკვნები
• AS/NZS 4130-ის შავი მილები აკმაყოფილებს საბოლოო მომხმარებლის მოთხოვნებს როგორც მოკლევადიანი, ასევე გრძელვადიანი გამოყენებისთვის.
• ფერადი მილები, AS/NZS 4130-ის თანაექსტრუზიის ჩათვლით, შეიძლება ჩაითვალოს შესაფერისად ავსტრალიაში ექსპოზიციის ქვეშ ორი წლის შესანახად, იმ პირობით, რომ გამოყენებული იქნება HALS-ის შესაბამისი კლასები დოზირების სიხშირით მინიმუმ 0.2%.შესაფერისი კლასები მოიცავს Ciba Specialty Chemicals Tinuvin 783 და Cytec Industries UV-3346.
• უნდა ჩატარდეს ბუნებრივი ექსპოზიციის ტესტირებით 14 GJ/m2 ჯამური ენერგეტიკული დონის დადასტურება.
• უფრო ხანგრძლივი პერიოდის განმავლობაში, როგორიცაა WA-ში 15 წელი, ოპტიმალური ეფექტურობა საუკეთესოდ მიიღწევა HALS სტაბილიზატორების პოლიმერის თავსებადობის დონემდე, პლუს რუტილის ტიტანის დიოქსიდის მინიმუმ 2%-ით.
შემდგომი რაოდენობრივი განსაზღვრა უნდა მოხდეს გარე ექსპოზიციის ტესტირებით.
M. STAHMER, VINIDEX PTY.შპს.
DR.P. MICIC, QENOS PTY.შპს.
2003 წლის ნოემბერი
ცნობები
1. GS Low, Chevron Phillips Chemical Company LP, სინგაპური.პირადი კომუნიკაციები.
2. D. Gueugnaut, G. Lappai, P.Vautherin, D. Rousselot, Gaz De France.1993 AGA სიმპოზიუმი, San Antonio TX, pp 252-260.
3. Chevron Phillips Chemical Company LP.PE TIB-3.
4. KG Martin, მზის ამინდის ინდექსები ავსტრალიის საიტებისთვის.CSIRO, 1977 წ.
5. ქალბატონი ნატალი გოლიე, Ciba Specialty Chemicals, აშშ.პირადი კომუნიკაცია.
6. LE Ahlstrand.ჟანგბადის ინდუქციის დრო - რას გვეუბნება ის რეალურად თერმული სტაბილურობის შესახებ?პროკ.პლასტმასის მილები IX, 1995 წ.