Сажа новые виды сажи p-типа для высококачественных напорных труб

ELFTEX^® P100 – это новая сажа Р-типа от Cabot для напорных труб. Этот продукт дополняет существующие марки ELFTEX 254 и ELFTEX TP. Эти три марки сажи – наш ответ на возрастающую потребность в дифференцированных продуктах для напорных труб. Каждая из этих марок разработана специально для обеспечения конкретного сочетания свойств в отношении пяти ключевых технологических критериев для компаундов для напорных труб:

• Микроскопическая дисперсия

• Влагопоглощение компаунда

• Химические примеси

• Диспергируемость
Данные марки сажи Р-типа соответствуют следующей спецификации.
Свойства Пределы Метод испытаний

Зольный остаток (%) < 0.1 ASTM D-1506

Экстракция в толуол (%) < 0.03 ASTM D-1618

Общее содержание серы (%) < 0.1 CTM 15.71

Размер частиц (нм) < 25 ASTM D-3849

325 меш остаток (ppm) < 20 ASTM D-1514

Это способ визуально и доступно сравнить различные типы саж в отношении их относительной стабильности в напорных трубах. Данная диаграмма сравнивает характеристики саж P-типа по пяти ключевым критериям. В настоящей брошюре эти характеристики обсуждаются более подробно.

Здесь показано, как сажи типа P попадают в производство пластиковых напорных труб. Эта цепь состоит из 5 уровней:

1. Поставщики сажи

2. Производители суперконцентратов

3. Составители смесей или производители полимеров

4. Производители напорных труб

5. Поставщики воды и газа (город, инженерные сети и др.)
Размер частиц*

Сажа – это один из наиболее эффективных и распространенных светопоглотителей. Ее эффективность как УФ-поглотителя в первую очередь зависит от первичного размера частиц. При одинаковой дозировке, агломераты сажи из мелких первичных частиц имеют бóльшую поверхность для падающего света – и таким образом выше эффективность поглощения УФ-излучения, – чем марки с более крупными частицами.

Первичная частица

На рисунке 1 показано, что сажи типа P значительно улучшают атмосферостойкость по сравнению с обычной сажей.

Дозировка зависит от толщины изделия, условий воздействия и типа сажи. Обычная дозировка для придания оптимальной УФ-защиты варьируется от 2 до 3% (необходимо заметить, что эти дозировки сажи соответствуют 5 - 7.5% суперконцентрата, поскольку содержание сажи в суперконцентрате составляет около 40%).
Рис. 2 – Влияние дозировки на поглощение ультрафиолета

На рис. 2 показано, что сажи P-типа эффективно защищают трубы от разрушения из-за действия УФ-излучения.

Большинство национальных и международных промышленных стандартов для напорных труб признают важность размера частиц в отношении УФ-стабильности. В этих целях, специфицируется размер частиц сажи ниже 25 нм (по BS6730, NFT54-072, ISO/FDIS8779,…) и концентрация сажи - 2.0-2.5 вес %.
* См. также брошюру “УФ-старение и сопутствующие методы испытаний”
Микроскопическая дисперсия**

Наиболее часто используемый тест на микроскопическую дисперсию –тонкие образцы компаунда, полученные горячим прессованием, исследуются под оптическим микроскопом в проходящем свете.

Классификация или марка определяются исходя из размера и количества недиспергированных агломератов сажи.

Присутствие недиспергированных агломератов сажи в стенке трубы может привести к преждевременному выходу из стоя напорной трубы. Помимо больших расходов на замену и ремонт, преждевременное растрескивание газопровода под давлением представляет собой угрозу безопасности.

Гладкость поверхности внутренней и наружной стенки трубы также является очень важным технологическим критерием, как с точки зрения эстетики, так и для обеспечения течения жидкостей.

Большинство национальных и международных промышленных стандартов для напорных труб признают важность этого фактора и специфицируют микроскопическую дисперсию < 3 (согласно ISO 11420, NFT51-142).

Недавно разработанный ELFTEX P100 демонстрирует лучшую в своем классе микроскопическую дисперсию. В свою очередь, ELFTEX 254 и ELFTEX TP также превосходят по свойствам обычную сажу.
** См. также брошюру «Испытание на микроскопическую дисперсию для напорных труб высокого качества»

Химическая чистота

Существуют очень строгие требования к компаундам, используемым при изготовлении напорных труб для питьевой воды. Эти требования для напорных труб были установлены в соответствии со знаниями о факторах, влияющих на вкус и запах питьевой воды, т.е. «органолептические» свойства. Эти органолептические требования были далее перенесены в требования относительно низкого содержания примесей серы, зольного остатка и содержания веществ, экстрагирующихся в толуол.

Сажи типа P характеризуются очень низким содержанием серы, веществ, экстрагирующихся в толуол, и низким значением зольного остатка.

Как показано выше, ELFTEX P100, ELFTEX 254 и ELFTEX TP содержат очень небольшие количества примесей серы, веществ, экстрагирующихся в толуол, и имеют низкий зольный остаток по сравнению с обычной сажей.

Влагопоглощение компаунда

Компаунды, содержащие сажу, обычно абсорбируют некоторое количество влаги из воздуха. Влагопоглощение компаунда может привести к проблемам при переработке или к появлению дефектов поверхности или внутренних каверн в готовом изделии. Это происходит из-за миграции вовлеченной влаги через компаунд при экструзии, если компаунд недостаточно высушен. Высокая степень чистоты саж типа P позволяет достичь низкого влагопоглощения компаунда.

Диспергируемость сажи показывает легкость, с которой сажа P-типа может смачиваться смолой и распадаться на более мелкие частицы.

Эта технологическая характеристика зависит в первую очередь от фундаментальных свойств сажи. С точки зрения физики наночастиц, она представляет собой силу притяжения Ван-дер-Ваалься, необходимую для разделения агломератов на отдельные более мелкие частицы.

Эта характеристика не зависит от полимерной системы, используемой для диспергирования сажи P-типа. Она также показывает относительный выход, достижимый на оборудовании для составления смесей, для различных марок сажи.

По этой причине при разработке ELFTEX P100 особое внимание уделялось диспергируемости. В результате ELFTEX P100 обладает улучшенной диспергируемостью по сравнению с ELFTEX 254 и ELFTEX TP.

Плохая диспергируемость (частичное разделение)

Отличная диспергируемость (полное разделение)

Приведенные микрофотографии показывают, как диспергируемость сажи влияет на разделение агломератов и смачивание полимером. Полное разделение и смачивание легче достигаются для саж P-типа.