Tworzywa sztuczne - węże poliuretanowe

Poliuretan to coś więcej niż tylko uniwersalna pianka. Od lat 60. ubiegłego wieku to wyjątkowe syntetyczne tworzywo przechodzi gwałtowne przemiany i kontynuuje swój niepowstrzymany, zwycięski marsz w świecie przemysłu. Dzięki szczegółowej wiedzy o właściwościach poliuretanu oraz dostępnym i zaawansowanym technologiom jego obróbki możemy go dziś wszechstronnie wykorzystywać. Ze względu na wyjątkowe właściwości ten nowoczesny materiał jest coraz częściej stosowany w produkcji węży elastycznych.

Tworzywo o wielu twarzach

Rynek stopniowo rewolucjonizowały kolejne innowacyjne rozwiązania, takie jak chociażby pierwszy na świecie odporny na działania mikroorganizmów poliester TPU. Powstały również materiały odporne na ogień, które stosowane są m.in. do produkcji siedzeń lotniczych. Dla branży nowoczesnych systemów przesyłowych to ostatnie rozwiązanie miało przełomowe znaczenie. Obecnie w przemyśle drzewnym obowiązkowo wykorzystuje się poliuretanowe węże trudnopalne. Nie jest to jednak jedyna branża, która skorzystała z nowych, wydajnych, wytwarzanych na bazie poliuretanu produktów, wśród których znajdziemy np. zapobiegające wyładowaniom elektrostatycznym poliuretanowe węże o obniżonej rezystancji powierzchniowej. Kolejna innowacja to poliuretan o niezwykle dużej trwałości, który stosuje się przy przesyle materiałów wysokościernych i bez którego nie można byłoby zastosować węży poliuretanowych do transportu chociażby żwiru, zbóż, cementu.

Fot. 1 Mastervent - Master Pur H 

Przygotowane do trudnych warunków

Właściwie coraz częściej sięga się po każdy rodzaj poliuretanu. Przed tym tworzywem otwierają się kolejne perspektywy, szczególnie w tych obszarach, w których granice swoich możliwości osiągnęły takie materiały, jak PCW, guma czy stal. Eksperci szacują, że do chwili obecnej zidentyfikowano jedynie 15% możliwych zastosowań poliuretanu, co nie jest zaskakujące, zważywszy, że poliuretan może być twardy i miękki, biostabilny i biodegradowalny (samodegradowalny) oraz ma szeroki zakres odporności chemicznej. Zachowuje stałe właściwości fizyczne w bardzo różnych przedziałach temperaturowych, zwykle od -40°C do +90°C, chwilowo nawet do +125°C. Dzięki wyjątkowej wytrzymałości potrafi przetrwać dłużej niż np. stal. To właśnie ta ostatnia zaleta doprowadziła do opracowania innowacyjnych rozwiązań osłonowych w systemach przesyłowych (przykładem jest system transportu pneumatycznego o nazwie Master Protect). W ciągu przesyłowym najbardziej narażone na zużycie są kolana. Przy prędkości 100 km/h nawet pozornie niewinne materiały, takie jak nasiona, mogą stanowić istotne wyzwanie. Dzięki nowej, opatentowanej przez Masterflex metodzie można teraz produkować wyściełane poliuretanem rury oraz kolana (składają się one na system Master Protect). Ich pomyślne wprowadzenie i montaż w firmach produkcyjnych oraz testy prowadzone przez Politechnikę w Brunszwiku pokazały, że wykorzystywany do wyściełania kolan poliuretan w porównaniu ze stalą o tym samym zastosowaniu kilkakrotnie zwiększa ich trwałość i często istotnie wydłuża cykl eksploatacyjny innych dostępnych rozwiązań osłonowych. Takie systemy to często tani sposób na zapobieganie kosztownym przestojom.
 

Bezpieczne w dotyku: poliuretan w medycynie

Poliuretan, głównie dzięki swojej uniwersalności, szybko zyskuje na znaczeniu w inżynierii medycznej. W ramach grupy Mastervent tym obszarem działalności zajmuje się wyspecjalizowana spółka. Poliuretan mikroporowaty jest już wykorzystywany w leczeniu obrażeń, gdyż wspiera gojenie bezbliznowe. Rośnie popularność poliuretanowych rurek i cewników, które mają właściwości przeciwzakrzepowe. Powiodły się również próby opracowania poliuretanu antybakteryjnego, który w istotny sposób obniża ryzyko infekcji.

W nieograniczonej liczbie modeli skrojonych na miarę

Wskazane powyżej przykłady zaledwie zarysowują przekrój możliwych zastosowań poliuretanu. Jego modularny charakter daje możliwość tworzenia niezliczonych rozwiązań, skrojonych na miarę konkretnych potrzeb. Właśnie z tego powodu to fascynujące, nowoczesne tworzywo kryje w sobie ogromny potencjał na przyszłość. Dodatkowo zastosowanie tworzyw termoplastycznych staje się coraz częściej koniecznością w warunkach podwyższonej temperatury, powstających przy przesyłaniu gorącego plastikowego granulatu lub innych towarów masowych, takich jak cement, szkło, wełna szklana i mineralna, popioły czy metalowe opiłki.

 Fot. 2 Mastervent- Master Pur HX

Wymagania dla elastycznych węży z oplotem stalowym

Powyższy szeroki wachlarz zastosowań wymaga wykorzystania w produkcji węży z oplotem stalowym różnorodnych tworzyw termoplastycznych. Przez lata na rynku dominowały węże PCW i węże gumowe. Już we wczesnych latach 90. XX wieku na rynek przebiły się inne tworzywa termoplastyczne, dzięki swoim znakomitym właściwościom. Modularny charakter tych nowoczesnych materiałów zaspokaja wiele różnorakich wymogów stawianych wężom przemysłowym. Wśród nich znajdują się:

•   odporność na ścieranie,
•   elastyczność, 
•   wytrzymałość na rozciąganie, 
•   odporność na temperaturę,
•   odporność na mikroby lub stabilność hydrolityczna,
•   odporność na ogień,
•   właściwości antystatyczne,
•   przewodność elektryczna,
•   bezpieczeństwo żywności.
   

Nowe rozwiązania w sektorze produkcji poliuretanowych węży z oplotem stalowym

Dla sprostania stale rosnącym wymogom funkcjonalności i eksploatacji oraz dla osiągnięcia możliwie najlepszego wskaźnika kosztów producenci węży opracowali ostatnio szereg nowych modeli skrojonych na miarę potrzeb indywidualnych użytkowników. Równocześnie trwa harmonizacja międzynarodowych norm technicznych, która pociąga za sobą zaostrzanie parametrów dla tworzyw wykorzystywanych w produkcji. Istnieje tylko kilka produktów, które opracowano z uwzględnieniem konkretnych, przewidzianych dla węży przemysłowych wymagań normatywnych.

Odporność na ścieranie

Podobnie jak inni wytwórcy węży, Masterflex stara się tworzyć systemy trwalsze, o dłuższym cyklu eksploatacji. W związku z tym projektanci zawsze skupiają się na poprawie ich odporności na ścieranie, bo właśnie to wydłuża ich cykl życia. Szereg zastosowań pokazało jednak, że same właściwości materiałowe nie wystarczą i że w projekcie liczą się też inne cechy systemu, chociażby tzw. gładkoprzewodowość, kluczowa m.in. dla: 

• optymalizacji przepustowości,
• optymalizacji kosztów zużycia energii,
• obniżenia czasu przestoju oraz częstotliwości przerw w konserwacji,
• łatwiejszego czyszczenia.

Fot. 3 Mastervent - Master Pur HX-S

Sama gładkość nie wystarczy

Dzięki nowej, opatentowanej metodzie produkcji firma Mastervent może teraz wytwarzać bardzo gładkie wewnątrz poliuretanowe węże przesyłowe z oplotem stalowym. Wyróżniają się one maksymalną odpornością na ścieranie, dużą grubością ścianki oraz kolanami o niezwykle wąskich promieniach. Dzięki temu węże poliuretanowe to prawdziwa, idealna alternatywa dla dominujących niegdyś w przemyśle węży gumowych. Ze względu na założenia projektowe wszystkie poliuretanowe węże z oplotem stalowym mają spawane szwy. Te szwy to najsłabszy element konstrukcyjny systemu, szczególnie narażony na niszczące działanie transportowanych materiałów. Unikalna metoda łącząca w sobie zalety wytłaczania profili oraz specyficzne właściwości elastomeru daje nam teraz możliwości produkcji pierwszych na świecie, nienagannie gładkich węży inline z oplotem stalowym bez szwów spawanych.

Wyższa stabilność temperaturowa

Rosnące wymogi dla parametru stabilności temperaturowej to kolejne, nowe wyzwanie dla inżynierów projektujących systemy Mastervent. Jak połączyć właściwą poliuretanowi niezwykłą odporność na ścieranie, elastyczność oraz mechaniczną siłę z wyższą stabilnością temperaturową? Poliuretan termoplastyczny zasadniczo zachowuje swoje właściwości w stałej temperaturze rzędu około +90°C lub zmiennej ekspozycji na temperatury sięgające do +125°C. Nowe, proponowane przez Mastervent węże Master Pur HT zachowują swoje wyjątkowe właściwości w temperaturach stałych sięgających do +125°C, wytrzymują nawet krótkie natężenia temperatury do +150°C. Stosowane w inżynierii maszyn, produkcji tworzyw sztucznych czy też w produkcji cementu i materiałów izolacyjnych węże Master Pur HT uzyskały ostatnio znakomite wyniki we wszystkich przypadkach ich zastosowania do przesyłu materiałów gorących.
 

Zgodność z wytycznymi szczegółowymi

Ze względu na rosnące wymogi w ostatnich dziesięciu latach, doszło do istotnych zmian w uregulowaniach dotyczących sektora węży transportowych. Te zmiany dotyczą chociażby bezpieczeństwa żywności, odporności na ogień czy ochrony przeciwwybuchowej. Dyrektywa nr 2002/72/WE, z późniejszymi zmianami, określa dla węży z oplotem stalowym kryteria zachowania bezpieczeństwa żywności, a norma DIN 4102 definiuje klasy palności poszczególnych węży. Inne międzynarodowe standardy odporności na ogień, takie jak amerykańska norma UL, francuska NF czy brytyjskie standardy M, coraz częściej mają zastosowanie w produkcji węży z oplotem stalowym.

W chwili obecnej trwa szeroko zakrojona dyskusja nad wprowadzonymi przez stowarzyszenie przemysłu chemicznego wytycznymi TRBS 2153. Nowe normy techniczne weszły w życie w kwietniu 2009 roku, zastępując wytyczne BGR 132, wprowadzając nowe kryteria dla węży z oplotem stalowym wykorzystywanych w strefach zagrożonych wybuchem. Wśród głównych zmian przewidzianych wytycznymi TRBS 2153 znajduje się klasyfikacja materiałów masowych na dwie kategorie: palne oraz niepalne. Przepisy i procedury dotyczące przesyłu towarów masowych niepalnych zasadniczo pozostały niezmienione.

Inaczej jest w przypadku przesyłu materiałów masowych palnych: TRBS 2153 zaostrza wymogi dotyczące właściwości elektrostatycznych produktów wykorzystywanych do wytwarzania węży. Przy zastosowaniu węży z oplotem stalowym w strefie 0/20, użytkownik ma przeprowadzić szczegółową analizę zagrożeń. Podobnie jak poprzednio zaleca się korzystanie wyłącznie ze statycznych, rozpraszających modeli węży, o oporności powierzchniowej rzędu < 106 omów. Zaostrzono wymogi dla strefy 1/21. Do przenoszenia towarów masowych zaleca się stosowanie węży antystatycznych o oporności powierzchniowej rzędu < 109 omów. W porównaniu z poprzednimi przepisami nowe zasady techniczne nie wprowadzają istotnych zmian dla strefy 2. Należy zauważyć, że wytyczne TRBS 2153 mają wyłącznie charakter zalecenia. Użytkownicy mogą od nich odstąpić, o ile są w stanie dowieść skuteczności zastosowanego rozwiązania. Węże z oplotem stalowym, wytwarzane z różnych tworzyw termoplastycznych, w szczególności poliuretanu, stanowią uniwersalne rozwiązanie do transportu materiałów w stanie stałym i płynnym i są wykorzystywane we wszystkich sektorach przemysłu. Ostateczny dobór węży zależy od składu materiałowego, projektu oraz konkretnego zastosowania.