Mit der Einführung neuer Polyethylen (PE)-Sorten könnten sich die Dinge auf dem nordamerikanischen Druckrohrmarkt ändern.
Das zumindest erhofft sich der Polymerhersteller Dow Chemical (Midland, MI) von der Kommerzialisierung seiner bimodalen Continuum-Typen, die den bisher nur in Europa und Asien erhältlichen PE100-Materialien ebenbürtig oder sogar überlegen sein sollen (Dezember 1995 MP , S. 71; MPI , S. 73).
Dow Chemical verwendet diese Qualitäten seit Oktober 2005, als es Kunststoff-Druckrohre zurückkaufte, die für den Einsatz in acht Dow-Installationen in West Virginia, Louisiana, Texas, und seinem kanadischen Fort Saskatchewan-Sole-Pipeline-Betrieb entweder in Vollwandrohren oder als verarbeitet wurden Liner für Stahlrohre, sagt Heather Lau, nordamerikanische Marktmanagerin für Rohre, Formstücke und Geomembranen.
Das Material, das mit einem Unipol II-Doppelreaktor-Gasphasenverfahren (siehe Zeichnung) hergestellt wird, soll die einzige derartige hochdichte Familie sein, die in Nordamerika hergestellt wird, wobei eine Sorte, DGDC2490, die bestehenden PE100-Eigenschaften im Wesentlichen übertrifft ein PE100+. Laut Lau bestehen derzeit US-PE-Rohre zu 90 % aus mitteldichtem (MDPE). PE100-Rohre ermöglichen es Gas- und Wasserverteilern, bis zu 30 % dünnere Rohrwände zu verwenden, die den bestehenden Rohrdrucknennwerten entsprechen, oder die gleiche Wandstärke für höhere Drücke einzusetzen. Die langsame und schnelle Rissausbreitung soll verbessert werden, es ergibt sich eine Lebensdauer von 100 Jahren, und Rohre können höheren Drücken bei erhöhten Temperaturen standhalten.
Warum hat es also mehr als 10 Jahre gedauert, ein Material einzuführen, das in Europa und Asien weit verbreitet ist? Lau sagt, dass ein Mangel an Standards von der ASTM-Organisation zu parallelen ISO-Standards, die PE100-Sorten regeln, die Einführung und Akzeptanz in den USA behindert. Die bestehenden ASTM-Bezeichnungen PE2406 und PE3408 stimmen nicht mit den ISO-Normen für PE100 überein.
Stephen Boros, technischer Direktor des Plastics Pipe Institute (Washington DC), stimmt Lau zu und sagt, dass PE100 in Nordamerika zwar nicht neu ist – da es in der Vergangenheit aus Europa zur Verarbeitung in den USA eingeführt wurde – aber nie war aufgrund der Anerkennung von Standards weit verbreitet.
„Nach der [bestehenden] ASTM-Standardmethodik für die Belastungseinstufung von PE-Materialien qualifizierte sich der Typ PE100 für die gleiche Langzeitfestigkeit wie derzeit verfügbare [MDPE]-Materialien“, sagt Boros. „Es war nicht möglich, die verbesserten Leistungsvorteile wie den Widerstand gegen langsames Risswachstum zu nutzen. ASTM-Standards forderten auch keine schnelle Rissausbreitung, sodass die Eigenschaften von PE100 oder PE100+ erneut nicht vollständig genutzt wurden.“ Rohrhersteller beschwerten sich über die Unfähigkeit der Versorgungsunternehmen, sich auf eine gemeinsame Spezifikation zu einigen.
Timothy Lauder, Leiter des technischen Support-Teams bei Public Service Electric & Gas (PSE&G) mit Hauptsitz in Newark, NJ und Kunde von Dow’s Continuum, sagt, Gashändler wie sein Unternehmen fanden es überraschend, dass bimodale PE-Materialien in Nordamerika nicht angeboten wurden, obwohl die Lieferanten große Harzproduzenten mit globalen Märkten waren.
Er sagt auch, dass Rohrverarbeiter, die den Markt kontrollierten, nur Rohre anboten, die aus herkömmlichem unimodalem Harz extrudiert wurden, und keinen Anreiz hatten, die Materialentwicklung zu fördern oder mit Europa Schritt zu halten. An diesem Punkt beschlossen PSE&G und eine Reihe anderer Versorgungsunternehmen in New York und New Jersey, das Gas Materials & Systems Committee zu gründen, um die Möglichkeit der Einführung einer gemeinsamen PE-Materialspezifikation zu erörtern.
„Als die Ingenieure des Gas Materials & Systems Committee besser über die Dynamik des Kunststoffrohrmarktes informiert wurden, erkannten sie die Möglichkeit einer neuen Realität“, schreibt Lauder in der Mai-Ausgabe des American Gas Magazine. „Sie erkannten, dass die Versorgungsunternehmen selbst ein Markt für neue PE-Materialien sein könnten und dass sie direkt mit Harzherstellern zusammenarbeiten könnten, um eine direkte Rolle bei der Leistungsverbesserung von PE-Materialien zu spielen.“
Im Anschluss an diese Initiative hat die ASTM begonnen, ihre Standards mit der Einführung einer Materialbezeichnung PE4710 neu zu bewerten, von der sie behauptet, dass sie dazu führt, dass die Leistungsmerkmale von PE tatsächlich die von reinem PE100 übertreffen, sagt Boros vom Plastics Pipe Institute. „Ich bin sicher, dass die PE4710-Materialien auf den nordamerikanischen Märkten, insbesondere der Gasverteilung, sehr gut angenommen werden“, sagt er.
Offensichtlich ist PSE&G davon überzeugt, da es sich im Dezember 2004 für eine 100%ige Umstellung von unimodalen PE2406-Typen auf bimodale PE100-Materialien entschieden hat. Seitdem wurden mehr als 3 Millionen Fuß (900.000 m) Rohre installiert.
Der größte Rohrverarbeiter der USA, JM Manufacturing (Livingstone, NJ), sagt, er sei gespannt auf die Aussichten für PE100/ASTM4710 in Nordamerika. „Unsere Kollegen bei Formosa Plastics in Taiwan stellen dieses Material seit einiger Zeit mit gutem Erfolg her“, sagt Daniel O’Connor, Assistant Vice President, Polyethylen Division bei JM Manufacturing. „Wir erwarten für dieses Harz ein exponentielles Wachstum in den USA und glauben, dass es für die meisten Anwendungen zum Standard werden könnte.“
Dow’s Lau sieht mehr Widerstand gegen das neue Material von Wasserverteilern, wiederum aufgrund fehlender Standards, die die verbesserten Eigenschaften anerkennen, die PE100 mit sich bringt. Sie glaubt jedoch, dass Veränderungen unvermeidlich sind, da laut der America Water Works Assn. (AWWA; Denver, CO) Jeden Tag gehen in den USA mehr als 2,45 Milliarden Gallonen (mehr als 9 Milliarden Liter) aufbereitetes Trinkwasser aufgrund von Rohrleitungslecks verloren. Es schätzt, dass in den nächsten 20 Jahren mehr als 662 Milliarden US-Dollar benötigt werden, um alternde Wasserleitungen zu ersetzen.
Robert Colvin | [E-Mail geschützt]
