تاریخچه مواد PE100

تاریخچه مواد PE100

امروزه، استفاده از مواد پلی اتیلنی (PE) در سيستم هاي آبرساني تحت فشار و گاز رساني رشد فزآينده اي داشته است طبيعي است اين رشد چشمگير در صورتي تداوم خواهد يافت كه در گذشت زمان شاهد استفاده از تكنولوژي هاي جديد در مواد اولیه، فرآيند ساخت و روش هاي اتصال و نصب اين گونه از لوله ها در صنعت باشيم .
در راستاي تأمين هدف فوق- با رويكرد مواد اوليه- شاهد توليد گونه هاي متفاوتي از پلی اتیلن بوده ايم كه نسل سوم از اين سير رو به رشد مواد PE100  مي باشند كه از سال 1990 در اروپا بعنوان گريدي مناسب درصنعت لوله مطرح گرديده است

در مقايسه نسل سوم مواد پلي اتيلني (PE100) با نسل دوم (PE80) نكته حائز اهميت بر اساس تعاريف ISO ، ميزان حداقل استحكامي است که در دماي كاركرد 20 درجه سيليسيوس پس50 سال از نصب و راه اندازي لوله انتظار مي رود. اين حداقل استحكام مورد انتظار براي PE100 برابر 10مگاپاسکال و براي مواد PE80 ، 8 مگاپاسکال مي باشد .
در نگاه كلي مزاياي استفاده از مواد PE100 را در مقايسه با گونه هاي قبلي به شرح ذيل مي توان خلاصه نمود .

• فرآيندپذيري بهتر و ميزان خروجي بالاتر و كاهش هزينه هاي توليد  
• انعطاف پذيري بهتر براي كلاف پيچي، نگهداري و نصب لوله -ISO 13469, Version 1997
• مقاومت بالاتر در برابر رشد ترك آرام و ضريب ايمني بالاي محصول (آزمون SCG) 
• مقاومت بالاتر در برابر رشد ترك سريع آزمون ( ISO13469, Version RCP 1996 ) 
• مقاومت هيدروستاتيكي بالاي PE100 در مقايسه با PE 80 (آزمون بر اساس استانداردISO 1167)

فرآيند پذيري بهتر :

منشأ اين پديده در روش توليد گونه PE100 نهفته مي باشد بطوريكه توزيع وزن مولكولي در اين پلیمرها از يك توزيع دوقله اي (bimodal) پيروي مي كند، در واقع با اين توزيع، مي توان در حين اينكه بدليل حضور وزن هاي مولكولي پايين مي توان فرآيند پذيري راحتتري را از مواد داشت، حضور وزن هاي مولكولي بالا خواص مهندسي محصول نهايي را تضمين نموده و برآيندي از خواص فيزيكي مكانيكي مطلوب با شرايط فرآيند توليد آسان را در كنار هم خواهيم داشت .

در واقع استفاده از گونه Bimodal PE 100 ، اين امكان را به مشتري مي دهد كه در حين حفظ خواص مهندسي نظير چقرمگي، سفتي و رفتار مكانيكي بلند مدت قابل قبول، فرآيند توليد آسانتري داشته كه نهايتاً اين امر خود را در هزينه هاي توليد پايين تر و عرضه محصول با قيمت هاي کمتر نشان مي دهد .

انعطاف پذيري بهتر :

خواص مهندسي بالاي PE100 در مقايسه با PE80 سبب شده كه بطور مثال در يك فشار كاري ثابت بتوان لوله اي با ضخامت پايين تر با حفظ خواص مكانيكي در حد معين توليد نمود که نتيجه ،محصولي با خواص يكنواخت تر در ضخامت لوله خواهد بود . همچنين مقاومت خزشي بالاتر اين گريد در مقايسه با PE80 سبب شده كه در لوله هايي با قطر بالا نشست يا خمش لوله (Sagging) كمتري داشته باشيم،
در جمع بندي نهايي استفاده از گريد PE80 ، تضميني براي اطمينان از خواص نهايي محصول در توليد  لوله های پلی اتیلن، در فشار كاري بالا و ضرايب اطمينان بالا مي باشد .

مقاومت بالاي رشد آرام ترك :

از نظر فني، كارايي لوله در بلند مدت عموماً با مقاومت آن در برابر رشد آرام ترك تخمين زده مي شود زيرا كه حضور تركهاي ريز در حين نصب يا حمل لوله غير قابل اجتناب مي باشد. گونه هاي جديد PE100 محدودة دمايي وسيعتري براي كاربري لوله پيش بيني مي كند كه اين امكان از طريق انتقال دماي تغيير نوع مكانيزم شكست ( از شكست چقرمه به شكست ترد) به دماهاي بالاتر در مقايسه با PE80 اتفاق مي افتد. بديهي است كه مكانيزم قابل قبول براي شكست لوله هاي پلي اتيلني شكست چقرمه(نوک قناری) مي باشد .

مقاومت بالا در برابر رشد سريع ترك (RCP)

در اثر فشار داخلي لوله و انرژي پتانسيل ذخيره شده در آن، احتمال رشد ترك در جهت طول لوله با سرعت بالا ( در حدود 400 - 200 متر بر ثانيه) وجود داشته و غير قابل اجتناب می باشد. در جهت کاهش بروز اين پديده, شناخت عوامل موثر بسيار مهم باشد، می دانيم شکست RCP تحت تأثير قطر لوله, ضخامت ديواره, دما و فشار داخلی لوله می باشد.
افزايش ضخامت در سايز مشخصي از لوله (در دمای کاربري مشخص ) احتمال بروز RCP را افزايش داده, از اين رو استفاده از مواد PE 100 که امکان کاهش ضخامت جداره با حفظ خواص مهندسی را مي دهد حرکتي مثبت در جهت بهبود رفتار مکانيکی لوله مي باشد. گراف ذيل نيز مقايسه ای از نسل های متفاوت پلی اتيلن در اين مورد را نشان مي دهد. (در نسبت های مختلف قطر به ضخامت ديواره )

مقاومت هيدرواستاتيکي بالا

مهمترين ويژگي لوله های تحت فشار, مقاومت در برابر فشارهای هيدروستاتيکی مي باشد که در واقع طول عمر لوله را بر حسب فشار داخلی اعمالي نشان مي دهد .
در اين آزمون ميزان فشار قابل تحمل در دما و بازه های زماني متفاوت بر روی لوله مورد ارزيابی قرار ميگيرد که جدول مقايسه اي بر حسب نوع مواد در ذيل ارائه ميگردد .
(مقادير گزارش شده ميزان تنش اعمالي بر حسب مگا پاسکال مي باشد .)

همانطور که ملاحظه مي گردد PE 100 رفتار مکانيکی بهتری در دماها و زمان های بالاتر از خود نشان می دهد .

در جمع بندی نهايي, با توجه به اينکه خواص نهايي محصول علاوه بر نوع ماده اوليه (PE 100, PE 80, ....) تابع

نوع پراکنش دوده در ساختار پلی اتيلن مي باشد .

از اين رو جهت دستيابی عملکرد بلند مدت و چقرمگي مناسب و تکرار پذيری محصول استفاده از مواد پايه خود رنگ توصيه ميگردد .

در صورتي که اختلاط مستربچ, با مواد طبيعي (Natural) در حين فرآيند توليد لوله صورت پذيرد, عدم توزيع و پراکنش مناسب دوده در پلی اتيلن می تواند به عنوان هسته اوليه برای شروع ترک در سطح لوله عمل کرده و استحکام لوله را در بلند مدت به مخاطره بياندازد .

همچنين ضرورت حضور مواد خود رنگ, زماني که در توليد محصول از ضرايب ايمني پايين تر (25/1) و يا فشارها ی کاری بالا استفاده مي گردد, بسيار پر رنگ تر مي باشد .

در اين راستا رجوع استانداردهای جدید اروپایی EN 12201 و EN 1555 که شاخص سطوح جديد کاربریلوله های پلی اتیلنی بوده و تإکيد بر استفاده از مواد خود رنگ در اين لوله ها را دارند ضروری به نظر مي رسد .