PURAFLEX
© Industrial Textiles & Plastics Ltd.
Johdanto - Puraflex
Hiilivetyjä ja haitta-aineita
tehokkaasti pidättävä eriste
Oy ViaPipe Ab
Harri Sara
© Industrial Textiles & Plastics Ltd.
Sisältö
© Industrial Textiles & Plastics Ltd.
Taustaa
Geosynteettien materiaalit
Kemiallisen kestävyyden testimenetelmät
Kemiallinen kestävyys
Läpäisevyyden määrittäminen
Sovellukset
Referenssit
Taustaa
Perustettu 1989
Valmistaa mm. kalvoja
talonrakentamiseen,
kemikaalisuojakankaita
Tuoteryhmät
• Sääsuojat
• Höyrykalvot
• Kaasuneristekalvot
• Hiilivetyjä pidättävät kalvot
© Industrial Textiles & Plastics Ltd.
Background
Weather Protection & Containment
• Range includes Acoustic Sheeting for
controlling construction noise pollution
© Industrial Textiles & Plastics Ltd.
Background
Building Membranes
• UV Resistant Facade membranes
• Roof Underlays
• Breather Membranes
• Vapour Control Layers
© Industrial Textiles & Plastics Ltd.
Taustaa
Kaasuneristekalvot
• Radon
• Metaani & CO2
© Industrial Textiles & Plastics Ltd.
Taustaa
Kemikaalisuojakankaat
• CBRN suojat
• Suojavaatteet
Valmistusteknologiaa sovellettu Puraflexiin
© Industrial Textiles & Plastics Ltd.
Haitta-aineita
Aliphatic Hydrocarbons
•
•
•
•
•
•
Cyclohexane
Diesel Fuel
Hexane
Jet Fuel
Petrol / Gasoline
White Mineral Oil
Aromatic Hydrocarbons
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
1.1-Biphenyl Anthracene (PAH)*
Acenaphthene
(PAH)*
Benzene
(BTEX)
Benzo(a)anthracene
(PAH)*
Benzo(a)pyrene
(PAH)*
Benzo(b)fluoroanthene (PAH)*
Benzo(ghi)perylene
(PAH)*
Benzo(k)fluoroanthene (PAH)*
Chrysene
(PAH)*
Dibenzo(ah)anthracene (PAH)*
Ethylbenzene
(BTEX)
Fluoranthene
(PAH)*
Fluorene
(PAH)*
Idendo(1.2.3-cd)pyrene (PAH)*
Isopropyl BenzineNaphthalene
(PAH)*
Pyrene
(PAH)*
Styrene
Toluene
(BTEX)
Xylene
(BTEX)
© Industrial Textiles & Plastics Ltd.
Halogenated Hydrocarbons
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
1.1.1.2-Tetrachloroethane
1.1.2.2-Tetrachloroethane
1.1.1-Trichloroethane
1.2-Dibromoethane
1.2-Dichloroethane
1.2.4-Trichlorobenzene
Carbon Tetrachloride
Chlorobenzene
(VOC)**
Chlorotoluene
Chloroform
Dioxins and Furans
Hexachlorobuta-1,3-diene
Pentachlorobenzene
Pentachlorophenol
Polychlorinated biphenyls
Tetrachlorobenzene
Tetrachloroethylene
Trichloroethene
(VOC)**
Vinyl Chloride
(VOC)**
Metals
•
Arsenic, Beryllium, Cadmium,
Chromium, Copper, Lead,
Mercury, Nickel, Selenium,
Vanadium, Zinc
Organics
•
•
Methyl-tert-butyl-ether
Phenol
Inorganics
•
•
Carbon Disulphide
Cyanides
Pesticides
•
•
•
Dieldrin
DDT
HCH
Gases
•
•
•
Carbon dioxide
Methane
Radon
* Polycyclic Aromatic Hydrocarbons
** Volatile Organic Compound
Geosynteettiset materiaalit
polyvinyl chloride
polyisobutylene / PIB
ethylene propylene diene monomer
chlorosulphonated polyethylene [Hypalon® ]
polychloroprene [NeopreneTM ]
polypropylene
low density polyethylene
high density polyethylene
ethylene interpolymer alloy
[ Coolgard®, XR-5®, UltraTech® , Elvaloy® ]
Aluminium Laminates
PVC
Butyl Rubber
EDPM
CSPE
CR
PP
LDPE
HDPE
EIA
© Industrial Textiles & Plastics Ltd.
Geosynteettiset materiaalit
Rajallinen tieto
kemiallisesta
kestävyydestä saatavilla
•
•
•
© Industrial Textiles & Plastics Ltd.
Tiedot kerätty samaan
taulukkoon
Tieto kvalitaatiivista ja harvaa
Vaikea saada tietoa kemikaalin
käyttäytymisestä tai
läpäisevyydestä
Testimenetelmät
EN 13361 Reservoirs & Dams
EN 13362 Canals
EN 13491 Tunnels & Underground
Structures
EN 13492 Liquid Waste
EN 13493 Solid Waste
•
•
© Industrial Textiles & Plastics Ltd.
Määrittävät mekaanisia ominaisuuksia
ja
Kemiallisen kestävyyden määritys EN
14414 & EN 14415 mukaan
Testimenetelmät
EN 14414 Chemical Resistance to
Leachates and Aggressive Chemicals
• Method A – Hapot
• Method B – Alkalit
• Method C – Hiilivedyt
(diesel, parafiini, voiteluöljy)
• Method D – Synthetic leachate
EN 14415 Resistance to Leaching
• Method A – Kuuma vesi
• Method B – Alkalit
• Method C – Orgaaniset liuottimet
(metanoli, isopropanoli & glykoli)
© Industrial Textiles & Plastics Ltd.
Testimenetelmät
EN 14414 ja EN 14415 testijärjestely
• Upotustesti
• 50 ºC:seen 56 päivän ajaksi
• Visuaalinen tarkastelu
• Vetolujuuden ja venymän määritys
• Läpäisemiskriteeri on jäännöslujuus
>75 %
• * Testijärjestelyt vastaavat ASTM
D5322 EPA 9090 metodilla ja ASTM
D5747 kanssa.
© Industrial Textiles & Plastics Ltd.
Key Points – Materiaalit & Testit
Raaka-aineet
• Rajallinen monopolymeerien
kemiallinen kestävyys
© Industrial Textiles & Plastics Ltd.
Nykyiset testimenetelmät
• Hyvin rajallinen otanta testattavista
kemikaaleista
• Kvantitatiivista tietoa kemiallisesta
kestävyydestä ei saada
Upotuskoe määrittää vain sietokykyä, ts.
kemikaalin vaikutusta kalvon mekaanisiin
ominaisuuksiin.
Kalvon toiminta määritettävä läpäisevyyden
kautta
‘Hiilivetyjä pidättävä’
•
•
•
•
•
•
© Industrial Textiles & Plastics Ltd.
‘Hiilivetyjä pidättävä’
Voi tarkoittaa, että se on läpäissyt
standardien mukaiset testit
Ei välttämättä kuvaa lainkaan
materiaalin vastustuskykyä
tarkasteltavaa hiilivetyjä vastaan
Voi olla tehokas estämään tietyn
hiilivedyn (metaani) mutta ei välttämättä
jotain toista (bensiini)
Yleisimmät:
HDPE
Alumiinipintaiset kalvot
Kuinka tehokkaita nämä kalvot ovat?
Alumiinilaminoitu
Alumiinilaminoituja kalvoja kutsutaan usein
eristekalvoiksi
Tyypillisesti alumiini laminoituna LDPE- tai
bitumikalvoon
• Alunperin suunniteltu metaanieristeeksi
• Mitkä ovat tuotteen rajallisuudet?
© Industrial Textiles & Plastics Ltd.
Alumiinilaminoitu
Kontrollinäyte
0 päivää
© Industrial Textiles & Plastics Ltd.
EN 14414 Method A
Upotuskoe 20% rikkihappoon
Ei kestä
2 viikkoa
Aluminium Laminate
Kontrollinäyte
0 päivää
© Industrial Textiles & Plastics Ltd.
EN 14414 Method A
Upotuskoe 2,0% rikkihappoon
Ei kestä
16 viikkoa
Kemiallinen kestävyys
Kemialliseen kestävyyteen vaikuttavia
tekijöitä
Polymeeri
Kemikaalit, mille kalvo altistuu
• pitoisuus
• Myrkylliset lisäaineet
Ulkoiset tekijät
• Alue, kesto ja altistumisen toistuvuus
• Lämpötila
• pH
• Ilmanvaihto, virtausnopeus,
sääolosuhteet, mekaaninen kuormitus
© Industrial Textiles & Plastics Ltd.
Kemiallinen kestävyys
Molekyylirakenne
• Molekyylipaino
- ketjun pituus on suoraan
verrannollinen polymeerin vahvuuteen
• Molekyylipainon jakautuminen
- moolimassajakauma
• Kristallisoituminen
- kristallisoitumisaste, amorfisuus
vaikuttaa polymeerin ominaisuuksiin
• Polaarisuus
- Elektronien jakautuminen
© Industrial Textiles & Plastics Ltd.
Kemiallinen kestävyys
Polymeeri
HDPE
PP
LDPE
PVC
Kristallisoitumisaste %
55-65
40-45
30-45
0
Vetolujuus
Hyvä
Hyvä
Kohtalainen
Heikko
Heikko
Kohtalainen
Hyvä
Erinomainenn
Hyvä
Hyvä
Kohtalainen
Heikko
Jännityssäröilyherkkyys
Kemiallinen kestävyys
Polaarisuus Ei-Polaarinen Ei-Polaarinen Ei-Polaarinen
© Industrial Textiles & Plastics Ltd.
Polaarinen
Polaarisuus
Polaariset & Ei-polaariset kemikaalit
• Normaalisti atomin elektronit jakautuneet tasaisesti orbitaaleille
• Mikäli jakautuu toiselle puolelle enemmän, tuloksena syntyy
varaus
Polaarinen
Ei-polaarinen
H2 O
CO2
© Industrial Textiles & Plastics Ltd.
Polaarisuus
Yleissääntö
• Polaarinen + Polaarinen = Liukoinen
• Ei-polaar. + Ei-polaar. = Liukoinen
• Polaarinen + Ei-polaar. = Ei liukene
esim. vesi (polaarinen) + öljy (ei-polaar.)
Miksi tällä on merkitystä?
Metanoli (polaarinen)
Hiilivedyt (ei-polaarinen)
HDPE (ei-polaarinen)
© Industrial Textiles & Plastics Ltd.
Polaarisuus
PVC
Butyylikumi
EDPM
CSPE
CR
PP
LDPE
HDPE
EIA
polyvinyylikloridi
polaarinen
polyisobutyleeni / PIB
ei-polaar.
etyleenipropyleenidieenimonomeeri
ei-polaar.
chlorosulphonated polyethylene
polaarinen
[HypalonTM]
polychloroprene [NeopreneTM]
polaarinen
polypropyleeni
ei-polaar.
low density polyethylene
ei-polaar.
high density polyethylene
ei-polaar.
ethylene interpolymer alloy
polaarinen
[ CoolgardTM, XR-5TM, UltraTechTM, ElvaloyTM ]
© Industrial Textiles & Plastics Ltd.
Teknologia
Uusi patentoitu teknologia
• monikerroskalvo
• 5 kerrosta polaarisia ja ei-polaarisia
polymeerejä
• Kemiallisesti hyvin kestävä ydin
• Helposti hitsattavissa
© Industrial Textiles & Plastics Ltd.
Teknologia
Monikerroksinen komposiittirakenne
Tiivis sekä ei-polaarisille että polaarisille
haitta-aineille
Polar (Methanol)
Non-Polar (Hydrocarbons)
Non-polar
Polar
Non-polar
© Industrial Textiles & Plastics Ltd.
Microscopy
Poikkileikkaus
© Industrial Textiles & Plastics Ltd.
Valmis sauma
Taittelukoe
Läpäisevyys
2
1
3
1 Sorptio
2 Diffuusio
3 Desorptio
Partitioning of the
chemical to the liner
governed by
Henry’s Law :
Migration on a molecular
scale through the barrier
expressed by
Fick’s first Law :
Partitioning
between the
chemical and the
outer surface of
the barrier
Cg = Sgf*C
f = -Dg* (dcg / dz)
© Industrial Textiles & Plastics Ltd.
Läpäisevyys
Läpäisevyyden määrittämisen testijärjestely
• Näyte altistetaan erikseen jokaiselle
kemikaalille
• Massaspektrometri
© Industrial Textiles & Plastics Ltd.
Läpäisevyys
Läpäisevyyden määritys
• Breakthrough time
• Steady State Permeation Rate
µg/cm2/min
© Industrial Textiles & Plastics Ltd.
Puraflex Permeation Modeller (PPM)
© Industrial Textiles & Plastics Ltd.
Permeation
Polychloroprene (CR) 1.5mm
CSPE 1.5mm
PVC 1.5mm
EPDM 1.5mm
Butyl 1.5mm
HDPE 1.5mm
Puraflex 0.45mm
0,00E+00
2,00E+02
Puraflex
0.45mm
Vinyl Chloride
Methyl Isopropyl Ketone (MIK)
Hexane
Fluorene
Benzene
© Industrial Textiles & Plastics Ltd.
1,67E-01
9,43E+00
1,56E-06
3,23E-06
3,52E-04
4,00E+02
6,00E+02
8,00E+02
1,00E+03
1,20E+03
1,40E+03
HDPE 1.5mm Butyl 1.5mm EPDM 1.5mm PVC 1.5mm CSPE 1.5mm
1,84E+03
8,05E+02
5,37E+02
1,41E+02
5,69E+02
6,15E+03
2,68E+03
1,79E+03
4,69E+02
1,90E+03
4,92E+03
2,15E+03
1,43E+03
3,75E+02
1,52E+03
6,15E+03
2,68E+03
5,59E+02
4,69E+02
1,90E+03
6,15E+02
2,69E+02
1,79E+02
4,69E+01
1,90E+02
Polychloropre
ne (CR)
1.5mm
4,92E+03
2,15E+03
5,01E+02
3,75E+02
1,52E+03
Vertailua-BTEX
Xylene
1330-20-7
Ethylbenzene
100-41-4
Toluene
108-88-3
Benzene
Permeation Rate mg/m2/yr 500mg/kg 14°C
71-43-2
0,00E+00
HDPE 1.50mm
Puraflex 0.45mm
5,00E+02
Benzene
71-43-2
1,91E+03
2,36E-04
© Industrial Textiles & Plastics Ltd.
1,00E+03
Toluene
108-88-3
1,34E+03
7,61E-04
1,50E+03
Ethylbenzene
100-41-4
1,00E+03
7,93E-05
2,00E+03
2,50E+03
Xylene
1330-20-7
8,14E+02
4,08E-03
Asentaminen
Asentaminen
• Voidaan käyttää samaa kalustoa kuin
muilla geomembraaneilla
(kuumakiilahitsaus)
• Esim. Leister Twinny S
• Laadunvarmistus kuin HDPE:llä
(painekokeet, mekaaniset testit)
• Suojarakenteet
© Industrial Textiles & Plastics Ltd.
Asentaminen
Asentaminen
• Hyvin tärkeää, että asentaminen
suoritetaan oikein ja käytetään
asiantuntevaa asentajaa
• Pohjan tulee olla tasainen, puhdas ja
kuiva
• Sääolosuhteet huomioitava (tuuli, sade,
lämpötila)
© Industrial Textiles & Plastics Ltd.
Puraflex testaus, yhteenveto
Läpäisee kemiallisen kestävyyden testit
• Upotuskokeet ASTM ja EN mukaan
• EN BS testit rajalliset 3 hiilivedyn
“cocktailiin”)
© Industrial Textiles & Plastics Ltd.
Puraflex Test Data
• Upotuskokeet tehty useammalle
hiilivedylle kuin standardi vaatii
ja
• Läpäisevyysasteet yli 200 hiilivedylle
Sovelluskohteet
INDUSTRIAL
• Chemical waste containment
• Petrochemical sites
• Retention ponds
• Secondary containment liners &
basins
• Sludge desiccation basins
• Under Tank foundations
• Pipeline trench liners
CIVIL ENGINEERING
& CONSTRUCTION
• Basement linings
• Brown-field developments & Land
reclamation
• Building foundations (gas barrier)
• Tanking
• Tunnel linings
• Underground structures
© Industrial Textiles & Plastics Ltd.
PROTECTING WATER RESOURCES
• Groundwater protection
• Canals, dikes & dams
• Effluent treatment
• Fluid barrier
• Reedbeds
• Reservoir & potable water lining
• Water storage & treatment
WASTE
• Landfill capping
- (not liner itself – 2mm HDPE)
• Transfer stations
• Waste disposal & storage sites (liquid &
solid)
AGRICULTURE
• Agricultural waste
• Biogas production tanks
• Slurry lagoons
Internet ja tekniset julkaisut
Puraflex Permeation Modeller (PPM)
ohjelma
Product Information-esite
Technical Data Sheet
Sample Specification
Safety data sheet COSHH, MSDS
puraflex.com
Software
Downloads
© Industrial Textiles & Plastics Ltd.
Technical Updates Project News
Latest Chemical
Test Data
Puraflex Permeation Modeller
Permeation Modeller ohjelma
• Suunniteltu erityisesti
ympäristökonsulttien ja
geosuunnittelijoiden käyttöön
• Kirjataan maaperäanalyysin
konsentraatiot
• Kirjataan muuttujat
• Tuloksena läpäisevyysasteet
• Riskinarvioinnin mallinnus (e.g.CLEA)
© Industrial Textiles & Plastics Ltd.
Viittaukset
ASTM D5322. Laboratory Immersion Procedures for evaluating the Chemical
Resistance of Geosynthetics to liquids.
ASTM D5747. Tests to Evaluate Chemical Resistance of Geomembranes to
Liquids.
CLAIRE Report. The soil generic assessment criteria for human health risk
assessment.
Bromwich.D.W The design of permeation cells for testing chemical protective
clothing (1999). Phd Thesis – Griffith University.
EN 14414 Geosynthetics – Screening test method for determining chemical
resistance for landfill applications (2004).
EN 14415 Geosynthetics barriers – Test methods for determining the resistance
to leaching (2004).
Lampman.S.W. Characterization and failure analysis of plastics (2003). ASM
International.
Method 9090A. Compatibility test for Wastes and Membrane Liners.
Sangam.H.P. & Rowe.R.K. Migration of dilute aqueous organic pollutants
through a HDPE geomembrane (2001). Geotextiles and Geomembranes, 19 pp
329 – 357.
Scheirs.J. A guide to polymeric geomembranes: A practical approach (2009).
Wiley.
© Industrial Textiles & Plastics Ltd.
Kiitos!
© Industrial Textiles & Plastics Ltd.