Jaký účinek má stárnutí materiálu na výkon kování vlákna HDPE

Foto oxidační degradace materiálů je jednou z hlavních příčin degradace výkonu. V molekulárním řetězci polyethylenu s vysokou hustotou (HDPE) jsou methylenové skupiny náchylné k reakcím na štěrci řetězu při účinku ultrafialového záření. Když je ultrafialové světlo s vlnovou délkou 290 až 400 nanometrů kontinuálně ozářeno, na povrchu materiálu bude generováno velké množství oxidačních produktů, jako jsou karbonyl a hydroxylové skupiny. Tento fotooxidační účinek je zvláště významný ve scénářích položení venkovních režijních nákladů. Experimentální údaje ukazují, že po šesti měsících expozice prostředí s ultrafialovou intenzitou 300 mikrowattů na centimetr čtvereční může nárazová síla vnější stěny kloubu klesnout o více než 40%. Akumulace oxidačních produktů nejen změní povrchovou morfologii materiálu, ale také vytvoří síť Microcrack, čímž poskytne kanál pro penetraci média a nakonec povede k selhání těsnění kloubu.

Za podmínek s vysokou teplotou je obzvláště zřejmý účinek stárnutí tepelné oxidace. Když provozní teplota systému přesahuje 60 stupňů Celsia, rychlost volného radikálu v molekulárním řetězci HDPE se exponenciálně zvyšuje, což zase vede k rozšíření rozložení molekulové hmotnosti materiálu a snížení krystalinity. Toto termodynamické poškození je zvláště výrazné v chemických potrubních systémech.

Eroze chemických médií je také důležitým faktorem při zrychlování stárnutí materiálu. V průmyslovém prostředí obsahujícím chloridové ionty (Cl⁻) zvýší chlorační reakce molekulárního řetězce HDPE křehkost materiálu. Když koncentrace Cl⁻ v médiu přesáhne 50ppm, může odolnost proti napětí (ESCR) kloubu snižovat rychlostí 3krát, než při normální teplotě a tlaku. Pobřežní čistírna odpadních vod používala k léčbě solné odpadní vody obyčejné závitové klouby HDPE. Po pouhých 18 měsících provozu došlo k úniku dávky. Inspekce zjistila, že na vnitřní stěně kloubu se vytvořily jámy s hloubkou 0,2 mm.

Fenomén environmentálního stresu (ESC) je typickým projevem vazby stárnutí a stresu materiálu. Když potrubní systém přepravuje médium obsahující povrchově aktivní látky, molekulární řetězec HDPE je náchylný k šíření trhlin pod působením kontinuálního stresu. Experimenty ukazují, že v 0,5% roztoku dodecylsulfátu sodného je rychlost růstu trhlin závitového kloubu podrobeného vnitřnímu tlaku 0,8 MPa o dva řády vyšší než u čistého vodního média. Tento typ praskání na životní prostředí je zvláště nebezpečný u pohřbených potrubí. Například plynovod v určitém městě utrpěl katastrofickou prasknutí svého kloubu po pěti letech provozu kvůli nerovnováze v tlaku na straně půdy.