Zawory i inne akcesoria z częściowo aromatycznego poliamidemu

Wiele ciężkich i drogich metali nadal jest wykorzystywanych w sprzęcie sportowym, AGD, meblach, a nawet w przekładkach termicznych i systemach montażowych do modułów słonecznych. Niestety, praktycznie do jest tylko standardowy poliamid, który nie zawsze spełnia wymogi techniczne, lub materiały wysokiej klasy, które są bardzo kosztowne. W celu wypełnienia tej luki BASF rozszerzył linię produktów Ultramid^®, wprowadzając przy okazji targów tworzyw sztucznych K 2013 dwa nowe materiały: Ultramid D3EG10 FC Aqua^® i Ultramid D3EG12 HMG. Są to tworzywa, które nadają się do zastąpienia metalu w wielu różnych obszarach zastosowań, nawet wysoce wyspecjalizowanych.

Zbilansowanie kosztów i wydajności 

Poza dwoma klasycznymi zaletami tworzyw sztucznych, a mianowicie ich potencjałem pod względem lekkości konstrukcji oraz łatwością integracji funkcji, liczy się także zdolność izolacji cieplnej i elektrycznej tych materiałów. Ilekroć tworzywa standardowe osiągną granice technologiczne, użytkownicy zwracają się ku tworzywom sztucznym wysokiej klasy. Jednak ich stosowanie jest często niemożliwe ze względu na koszty, ponieważ wysoko wydajne tworzywa sztuczne są często bardzo drogie, zwłaszcza gdy zawierają one wypełniacze takie jak włókna węglowe. To właśnie w takich przypadkach dwa nowe materiały mogą okazać się przydatne.

Dzięki dobrej odporności chemicznej i hydrolitycznej Ultramid D3EG10 FC Aqua - poliamid specjalistyczny - nadaje się do wytwarzania elementów, które wchodzą w kontakt z wodą pitną. Materiał ten uzyskał wszystkie typowe zatwierdzenia do takiego użytku. Drugim jest Ultramid D3EG12 HMG, również poliamid, wyróżniający się wysokim modułem sprężystości - ponad 20000 MPa. Może on doskonale zastąpić widoczne części zazwyczaj odlewane z metalu, gdyż pomimo wyjątkowo dużej zawartości włókna szklanego (60%) charakteryzuje się bardzo dobrymi właściwościami powierzchni.

Te dwa częściowo aromatyczne poliamidy zostały opracowane jako wysokiej jakości uzupełnienie asortymentu standardowego. Oba są bardzo sztywne, mają dużą wytrzymałość na pełzanie i są stosunkowo niewrażliwe na wilgotność w porównaniu do standardowego poliamidu. Dlatego te dwa produkty nadają się do ekonomicznego zastąpienia elementów metalowych w prawie wszystkich obszarach zastosowań.

Czytaj również: Podgrzewacz do wody z pompą ciepła

Do wody pitnej - wodomierze i jeszcze więcej  

Ultramid D3EG10 FC Aqua pozwala firmie BASF rozszerzyć linię produktów opracowanych do kontaktu z wodą pitną i spełnia stawiane im specjalne wymagania. Zgodnie z normami materiały te powinny się charakteryzować bardzo niskimi wartościami migracji, wysokim poziomem neutralności smaku, a ich długotrwały kontakt z wodą nie powinien powodować przyspieszonego wzrostu glonów. Tworzywa sztuczne z linii produktów Aqua są również zatwierdzone do kontaktu z żywnością (FC).

Atrakcyjnym przykładem zastosowania są obudowy do liczników wody. Tradycyjnie są one wykonywane z mosiądzu o wysokiej zawartości kosztownej miedzi i zawierają do trzech procent ołowiu, przyspieszającego przetwarzanie. Obecnie coraz większego znaczenia nabierają materiały bezołowiowe, ponieważ w grudniu 2013 roku w państwach członkowskich Unii Europejskiej dopuszczalna wartość ołowiu w wodzie pitnej zostanie obniżona z 0,025 mg/l do 0,01 mg/l. Ultramid D3EG10 FC Aqua dobrze nadaje się do takich zastosowań, choćby ze względu na twardość i wytrzymałość. Wykazuje się ponadto niską chłonnością wody oraz wysoką sztywnością i może wytrzymać obciążenia dynamiczne, jakie występują na przykład po nagłym zamknięciu jednouchwytowego zaworu mieszającego.

Czytaj również: Podłogowy odpływ wody

Bardziej elastyczne niż odlewy metalowe  

Materiały służące jako substytuty metali są najpierw oceniane pod względem właściwości mechanicznych. Konkurują z odlewami cynku i aluminium. Niezwykłe właściwości mechaniczne Ultramidu D3EG12 HMG wyraża skrót HMG od ang. “High Modulus Grade”, wskazujący na bardzo wysoki moduł sprężystości. Godną uwagi cechą poliamidu jest to, że wysoki moduł sprężystości zachowuje on zarówno w warunkach wilgotnych, jak suchych. Dodatkowo, dzięki zmniejszonej chłonności wody, w stanie wilgotnym w porównaniu z suchym tylko nieznacznie spada jego wytrzymałość na rozciąganie. Obok własności mechanicznych istnieją inne cechy, takie jak właściwości termiczne lub odporność chemiczna, które także warte są podkreślenia. Materiał ten wyróżnia się między innymi szerokim zakresem przetwarzania, co jest wynikiem umiarkowanych temperatur formowania i topnienia.

Czytaj również: Oszczędność wody dzięki zaworom regulacyjnym

Elementy widoczne wykonane z bardzo wypełnionego poliamidu 

Nowy Ultramid D3EG12 HMG jest logicznym uzupełnieniem asortymentu ultramidów. Pomimo znacznego wzmocnienia włóknem szklanym idealnie nadaje się do wytwarzania gotowych produktów o wysokiej jakości powierzchni, takich jak fotele biurowe. Już samo połączenie jego różnorodnych właściwości otwiera interesujące obszary zarówno w zastosowaniach widocznych, jak i niewidocznych, np. do uszczelniania. Już dzisiaj z materiału typu HMG wytwarza się odcinające zawory kulowe.

Tutaj właśnie wysoka jakość powierzchni jest dodatkową zaletą, gdyż powierzchnie uszczelniające elementów z tworzywa Ultramid HMG D3EG12 są tak gładkie, że nie ma potrzeby dalszej obróbki. Opłacalność jest kolejnym mocnym punktem elementów wykonanych z tworzywa sztucznego w stosunku do wersji metalowej. W procesie opracowywania materiałów BASF ocenia powierzchnię na podstawie rzeczywistych próbek.

Czytaj również: Montaż filtru wodnego przed narodzinami dziecka

Ekonomiczne dzięki projektowaniu pod tworzywa sztuczne i testowaniu elementów 

Zazwyczaj konstrukcje metalowe nie dadzą się bezpośrednio przenosić na tworzywo sztuczne. Z zasady element z tworzywa sztucznego powinien być zaprojektowany niezależnie od prekursora z metalu. W momencie przejścia z wariantu metalowego do odpowiednika z tworzywa sztucznego, praktyczne i korzystne ekonomicznie okazuje się użycie odpowiednich programów symulacyjnych. I to tak wcześnie, jak to możliwe, najlepiej już w początkowej fazie koncepcyjnej. Równie ważne jest wykorzystanie dostępnej wiedzy fachowej na temat tworzyw. Eksperci BASF służą klientom pomocą i doświadczeniem w zakresie maksymalizacji potencjału technicznego i ekonomicznego wybranego tworzywa sztucznego i oceny procesu pod kątem konkretnego zastosowania. Może się jednak zdarzyć, że rozwiązanie z użyciem metalu jest bardziej opłacalne, szczególnie w przypadku nieskomplikowanych kształtów.

W indywidualnych przypadkach BASF oferuje możliwość testowania komponentów. Laboratorium BASF ma urządzenia do testowania długotrwałej odporności wodomierzy, przewodów rurowych lub innych elementów, które wchodzą w kontakt z wodą i/bądź są narażone na działanie wody chlorowanej, zróżnicowanych wartości temperatur, ciśnienia, pH i natężenia przepływu, nawet przez ponad tysiąc godzin. Przeprowadza także próby ciśnieniowe (ciśnienie rozrywające) lub inne testy specyficzne dla projektu klienta.

W podsumowaniu można stwierdzić, że nowe materiały, wiedza na temat zachowania produktów w warunkach rzeczywistych oraz nowoczesne narzędzia obliczeniowe otwierają nowe i obiecujące perspektywy rozwoju komponentów.