98 Julij 33 VI
neko vine
98
Uporaba termoplastičnega materila BASF ULTRAMID A3EG7 FC namesto medenine
Andrej Kobal, Marko Raspor, Aleš Primožič, Mojca Šajina
V vsakem splakovalni- ku pri straniščni školjki
se uporablja polnilni ventil, katerega pri- ključek za pritrditev
vodovodne cevi je izdelan iz medenine.
Medeninasti izdelki so v trenutnih razmerah na trgu podvrženi nenehnemu spremi- njanju cen, predvsem
podražitvam. To je bil tudi eden od po- membnejših razlogov
za preizkušanje nove- ga termoplastičnega
materiala.
Podjetje Kolektor LIV je priznani proizva- jalec sanitarne opreme. Glavnino progra- ma predstavljajo splakovalniki in deli za- nje. V vsakem splakovalniku se uporablja tudi polnilni ventil, katerega priključek za pritrditev vodovodne cevi je iz mede- nine. Medenino smo želeli nadomestiti s termoplastičnim materialom. Pri izbo- ru ustreznega materiala smo sodelovali s proizvajalcem BASF in na koncu razvoja določili plastični material, ki lahko v celoti zamenja obstoječi material CuZn39Pb3.
Medeninasti izdelki so v trenutnih raz- merah na trgu podvrženi nenehnemu spreminjanju cen, predvsem ziševanju cen, kar je bil eden od pomembnejših vzvodov za preizkušanje novega termoplastičnega materiala. Omejitve pri izboru materiala so bile povezane predvsem s standardno obliko priključka, na katerega se priklju- či vodovodna napeljava, material mora ustrezati zahtevam uporabe za pitno vodo ter mehanskim obremenitvam tega pri- ključka, povezanega predvsem z obreme- nitvijo vodnega tlaka. Končni izbor mate- riala je bil določen na podlagi sodelovanja s proizvajalcem materiala in zaključen s končnim preizkušanjem samega izdelka.
Izbor material BASF Ultramid A3EG7 FC se je izkazal kot ustrezen, saj izpolnjuje vse zahteve za uporabo v tem izdelku.
Opis izdelka
Polnilni ventil je se- stavni del kotlička, njegov namen pa polnjenje samega ko- tlička. Na polnilni ventil je priključena vodovodna napeljava.
V primeru kotličkov je uporabljena vedno samo hladna voda, torej je razpon tem- perature vode med 4
°C in največ 25 °C. Ve- činoma se uporablja vodovodno omrežje pitne vode, tako da je glavna značilnost
komponent povezana z uporabo materi- alov, ki ustrezajo zahtevam za pitno vodo.
To je tudi eden od glavnih kriterijev pri izboru materiala. Drugi pomembni krite- rij je povezan s tlačnimi obremenitvami elementov, priključenih na vodovodno omrežje.
Polnilni ventil je sestavljen iz več delov.
Glavni priključni element, t. i. cevni na- stavek, je izdelan večinoma iz medenine.
V našem primeru je to material CuZn- 39Pb3. Ta material zadošča zahtevam po temperaturnih obremenitvah, tlač- nih obremenitvah in zahtevah za upo- rabo v vodnih sistemih za pitno vodo.
To zadnje pomeni, da sam material ne onesnažuje vode in ne spodbuja nastan- ka mikroorganizmov. To je bil tudi eden od glavnih kriterijev pri izboru drugega materiala.
Zgradba polnilnega ventila je izvedena tako, da se priključek uporablja za pritrdi- tev vodovodne napeljave. Sledi mehanizem, katerega naloga je dotok in zapiranje doto- ka vode v kotliček.
Dimenzije in oblike priključka
Priključek ima standardne dimenzije in navoj dimenzije R3/8’’. V našem primeru to pomeni omejitev pri izvedbi navoja in zu- nanji dimenziji priključka.
Slika 1: Dimenzije in geometrija priključka
Julij 33 VI 99
neko vine
dogodki in dosežki
Tehnične zahteve
Tehnične zahteve za priključek lahko de- limo na mehanske in kemične. Mehanske zahteve so povezane s standardom za pre- izkušanje polnilnega ventila EN 14124 [1], ki predpisuje način in pogoje preizkušanja celotnega polnilnega ventila. V standardu sta točki 7.2.2 in 7.2.3, ki predpisujeta me- hanske zahteve za priključek. Te zahteve so vezne predvsem na trdnost pritrditve cevi (torzijska obremenitev) in obreme- nitve, povezane s tlačno obremenitvijo vode (natezna obremenitev). Predpisani so postopek preizkušanja in zahteve za preizkušanje.
Slika 2: Preizkušanje priključka po standardu EN 14124 [1]
Izvajanje nateznega preizkusa
Holandsko matico se z vrtilnim mo- mentom 6 Nm privije na priključni na- stavek R3/8’’. Preizkusna matica se brez zateznega momenta privije na priključni nastavek do naslona. Sledi obremenitve-
ni preizkus, in sicer se poskusna matica za 1 minuto obremeni s poskusno silo G = 75 N (Slika 2). Test je pozitiven, če na navoju priključnega nastavka ne pride do vidnih deformacij.
Izvajanje preizkušanja vrtilnega momenta Privije se preizkusna matica, pri čemer je podložka vgrajena med matico in priključ- ni nastavek. Sledi sam preizkus, ko preiz- kusno matico za 1 minuto obremenimo z vrtilnim momentom F = 6 Nm. Pri tem je treba zagotoviti, da se tudi ohišje polnilne- ga ventila ne obrača (vrti). Po potrebi ga je treba fi ksirati. Test je pozitiven, če na navo- ju priključnega nastavka ne pride do vidnih deformacij.
Izbor materiala
Izbor materiala za ustrezno uporabo je po- tekal tako, da smo skupaj s proizvajalcem termoplastičnih materialov BASF poiskali ustrezen material, ki ga je proizvajalec raz- vil za podobne aplikacije.
Proizvajalcu BASF smo predstavili pro- blem in omejitve za ta izdelek, ki je po- vezan predvsem s problemom ustrezno- sti materiala za uporabo v stiku s pitno vodo. Same obremenitve niso predsta- vljale večje omejitve, kar kot uporabniki različnih termoplastičnih materialov iz izkušenj tudi vemo. Poznamo namreč t.
i. tehnične termoplaste, katerih mehan- ske lastnosti ustrezajo zahtevam v našem primeru.
BASF je predlagal material PA66 s stekle- nimi vlakni, tip Ultramid A3EG7 FC [2].
Po lastnostih je ustrezal in je bil izbran kot material, ki lahko zadosti mehanskim zahtevam. Obenem je to tudi material z izpolnjenimi zahtevami za uporabo v apli- kacijah za pitno vodo. Proizvajalec ima tudi certifi kat o ustreznosti za uporabo v stiku s pitno vodo.
Preizkušanje orodja in alternativnega materiala
Postopek preizkušanja je zajemal predvsem izdelavo oziroma prilagoditev prototipnega orodja, na katerem smo potem lahko izve- dli preizkus brizganja predlaganega mate- riala in s katerim smo izdelali izdelke, pri- merne za preizkušanje.
Do takrat uporabljeni nastavek je bil iz- delan s tehnologijo nabrizgavanja pla- stike na kovino. S tem smo v preteklo- sti rešili problem zmanjšanja zahtev za uporabo kovine v izdelku. Tokrat smo se odločili, da celoten izdelek izdelamo iz predlaganega termoplastičnega materiala (Ultramid A3EG7 FC [2]) ter tako poe- nostavimo in pocenimo sam postopek izdelave.
100 Julij 33 VI
neko vine
dogodki in dosežki
Pritrdilni nastavek R3/8’’ je bil izdelan (Sli- ka 3) in premerjen na dimenzijsko ustre- znost.
Slika 3: Obstoječi priključek iz kovine (levo), priključek iz alternativnega materiala Ultra- mid A3EG7 FC (desno)
Brizganje je bilo izvedeno na podlagi pri- poročil proizvajalca materiala. Sama kon- strukcija orodja je morala upoštevati tudi morebitne deformacije zaradi uporabe ste- klenih vlaken.
Rezultati mehanskega preizkušanja Rezultati preizkušanja priključka, izvedeni v laboratoriju na podlagi zahtev standarda za preizkušanje priključka EN 14124 [1], so pokazali, da predlagani in uporabljeni material Ultramid A3EG7 FC [2] ustreza zahtevani aplikaciji.
Tabela 2: Preizkus momenta po EN 14124 [1], točka 7.2.3.
Tabela 1: Natezni preizkus po EN 14124 [1], točka 7.2.2.
Končni izdelek
Končni izdelek (polnilni ventil) je bil na pod- lagi pozitivnega rezultata preizkušanja same- ga priključka ponovno preizkušen v celoti.
velika ovira pri zmanjševanju proizvodnih stroškov celotnega izdelka. S to razvojno- -raziskovalno nalogo smo stopili korak bližje k uresničitvi zastavljenih ciljev pod- jetja –zmanjševanje stroškov proizvodnje in zviševanje konkurenčnosti. Ne nazadnje smo ob enakih kakovostnih lastnostih po- večali dodano vrednost izdelka.
Viri:
[1] Mednarodni standard EN 14124:2004.
[2] Technical data sheet for material BASF Ultramid A3EG7 FC
Andrej Kobal, Marko Raspor, Aleš Primožič, Mojca Šajina, KOLEKTOR LIV d. o. o.
Slika 4: Polnilni ventil s priključnim nastav- kom iz alternativnega materiala Ultramid A3EG7 FC
Tokratni preizkus je bil izveden glede na samo funkcionalnost izdelka, bil pa je tudi kot trajnostni preizkus celotnega izdelka (Slika 4, Slika 5). S pozitivnimi rezultati preizkusov je bila dokazana pravilna usme- ritev pri izboru alternativnega materiala in potrjena možnost uporabe materiala Ultramid A3EG7 FC za namen zamenjave obstoječega priključka iz kovine.
Sklep
Celoten postopek opredelitve in izbora ter preizkušanja novega materiala je za naše podjetje izrednega pomena. S strokovnjaki iz podjetja BASF in našimi sodelavci smo uspeli nadomestiti obstoječi kovinski ma- terial za primer uporabe, ki je bila včasih
Slika 5: Polnilni ventil s priključnim nastav- kom iz obstoječega kovinskega materiala CuZn39Pb3
Material F = 75 N, t = 60 s
Ultramid A3EG7 FC OK Ultramid A3EG7 FC
(KONDICIONIRAN)
OK
Material M = 6 Nm, t = 60 s
Ultramid A3EG7 FC OK Ultramid A3EG7 FC
(KONDICIONIRAN)
OK
Higiensko odlaganje odpadkov
Podjetji BASF in AWB (podjetje za ravnanje z odpadki) sta v Nemčiji začeli pilotski projekt, s katerim bosta ugotavljali, ali so vrečke iz materiala Ecovio® FS Film primerne za organske odpadke in kako se obnesejo na obratih za kompostiranje.
65.000 gospodinjstev bo brezplačno prejelo 10 vrečk za organske odpadke.
Vrečke preprečujejo širjenje neprijetnih vonjev, odganjajo mrčes, njihova mokra jakost pa je tako visoka, da tekočine ne morejo uhajati. So v skladu s strogim evropskim standardom EN 13432, ki ureja biorazgradnjo in kom- postiranje embalaže.
V okviru projekta se bo preverjalo tudi, kako se obnese kompostiranje večjih količin vrečk. Poleg tega bo pomembno tudi to, ali bodo prebivalci vrečke sprejeli. Pri projektu sodelujejo še drugi partnerji in neodvisno podjetje, ki bo projekt nadzorovalo in ga ovrednotilo. Če se bo projekt izkazal kot uspe- šen, se bodo vrečke v tem delu Nemčije (Bad Dürkheim) začele tudi prodajati. Material Ecovio FS Film je izdelan iz materialov Ecofl ex FS in PLA, ki se pridobiva iz koruznega škroba. Vrečke so tako izdelane iz več kot 50 odstotkov obnovljivih surovin. Mole- kule Ecovio se razgradijo z encimi. Na koncu kompostiranja ostanejo od vrečk le ogljikov dioksid, voda in biomasa. Vrečke se torej pretvorijo v koristen kompost.
www.basf.com
