SKZ Plastics Center opracowało nową metodę badania, która ma istotnie przyspieszyć wyznaczanie szczelności rur z tworzyw sztucznych. W porównaniu z konwencjonalnymi testami, trwającymi od kilku tygodni do nawet kilku miesięcy, nowe podejście pozwala uzyskać wiarygodne wyniki w ciągu kilku godzin. Dla producentów rur oznacza to potencjalne korzyści w obszarze zapewnienia jakości, kosztów badań oraz skrócenia czasu potrzebnego na rozwój, dopuszczenia i analizę reklamacji.
Rury z tworzyw sztucznych są stosowane do bezpiecznego transportu gazów i cieczy. W idealnych warunkach transportowane medium powinno dotrzeć do miejsca przeznaczenia w całości i bez zmian. W praktyce jednak nawet niewielka przenikalność materiału może stanowić istotne wyzwanie. Przepuszczalność, czyli zdolność materiału do przepuszczania określonych substancji, jest zatem uznawana za jedno z kluczowych kryteriów jakości w produkcji rur i jest badana zgodnie z odpowiednimi normami.
Dotychczas badanie przepuszczalności rur zgodnie z normą DIN 53380-3 było procesem czasochłonnym. Ze względu na geometrię wyrobów, grubość materiału oraz konieczność prowadzenia pomiaru w warunkach stanu ustalonego, testy te często trwały od kilku tygodni do kilku miesięcy. Było to znaczącym obciążeniem czasowym i kosztowym, zwłaszcza w procesach rozwojowych, dopuszczeniowych i przy rozpatrywaniu reklamacji.
Projekt Rohr-Perm i nowe podejście badawcze
Alternatywna koncepcja badawcza została opracowana w ramach projektu IGF „Rohr-Perm” o numerze 01IF22636N, finansowanego przez Federalne Ministerstwo Gospodarki i Energii. Celem prac prowadzonych przez SKZ w Würzburgu było znaczące skrócenie czasu potrzebnego do określenia właściwości przepuszczalności rur z tworzyw sztucznych bez pogorszenia wiarygodności wyników.
Podstawą nowej metody jest badanie płaskiej próbki wyciętej z rury. Jej przenikalność określa się za pomocą sprawdzonych metod pomiarowych dla próbek płaskich zgodnie z normą DIN 53380-2, które pozwalają na znacznie krótszy czas pomiaru. Następnie, z wykorzystaniem współczynników korelacyjnych wyznaczonych i zwalidowanych w projekcie, można wiarygodnie obliczyć przenikalność całej rury.
Współczynniki korelacyjne określono systematycznie poprzez porównanie wyników pomiarów prowadzonych na rurach i wycinkach zgodnie z różnymi normami, a także z użyciem szybkiego testu helowego opracowanego w SKZ.
Wyniki dla rur z PE, PP i PVC
Badania przeprowadzone na rurach wykonanych z polietylenu, polipropylenu i polichlorku winylu wykazały wysoki stopień zgodności pomiędzy wynikami uzyskiwanymi w testach rur i próbek płaskich. Według SKZ projekt „Rohr-Perm” wnosi tym samym istotny wkład w szybsze i bardziej praktyczne określanie właściwości barierowych rur z tworzyw sztucznych.
Franziska Eichhorn, starsza inżynier w SKZ, wyjaśnia: „Zwłaszcza w przypadku PP i PVC udało nam się wykazać istotną korelację wyników przy zastosowaniu identycznych gazów pomiarowych. Opracowana metoda umożliwia branży rurowej na przykład skrócenie czasu pomiaru podczas badania przenikalności tlenu z kilku tygodni do kilku godzin”.
Nowa metoda może zwiększyć efektywność badań i rozszerzyć zastosowanie testów przepuszczalności w przyszłych działaniach związanych z kontrolą jakości. Według SKZ korzyści przemysłowe wynikają przede wszystkim ze znacznego ograniczenia czasu badań i kosztów, a także z możliwości szerszego wykorzystania takich testów w praktyce przemysłowej.
Jak podkreśla dr Linda Mittelberg, kierowniczka działu jakości i cyklu życia w SKZ: „Projekt pokazuje wartość transferu metodologicznego. Ugruntowane metody pomiarowe z innych obszarów produktowych można, po odpowiedniej walidacji, z powodzeniem przenosić do nowych zastosowań. Często prowadzi to do istotnego potencjału wzrostu efektywności i oszczędności kosztów”.
Projekt „Rohr-Perm” o numerze dofinansowania 01IF22636N jest finansowany przez Federalne Ministerstwo Gospodarki i Energii na podstawie uchwały niemieckiego Bundestagu.
Układ pomiarowy do szybkiego testu helowego, który może być wykorzystywany do określania przenikalności gazów z użyciem helu zarówno na próbkach płaskich (po lewej), jak i odcinkach rur (po prawej). (Fot.: Luca Hoffmannbeck, SKZ)
