Langlebige Lösung

Elektronenbeschleuniger: BGS vernetzt seit über
45 Jahren Stangen, Rohre und Schläuche
© BGS/Markus Steur

Die Versorgung mit Trinkwasser stellt hohe Anforderungen an Rohrleitungssysteme. Das gilt für die Sanierung innerstädtischer Netze ebenso wie für Neubauten von Wohnquartieren oder Installationen in Krankenhäusern, Pflegeheimen, Hotels, Sportstätten und Schulen. Auch im Bau von Kreuzfahrtschiffen ist PE-Xc als Bestandteil von Mehrschichtverbundrohren relevant, bei denen Trinkwasserhygiene, Geschmacksneutralität, Dimensionsstabilität, Druck-/Temperaturbeständigkeit und maritime Zulassung als Anforderung zusammenkommen. Mit Elektronenstrahlen vernetztes Polyethylen ersetzt klassische Rohrmaterialien und bewährt sich überall dort, wo große Mengen sauerstoffreiches Frischwasser zirkulieren und regelmäßig entnommen werden. Strahlenvernetzte PE-Xc-Rohre und -Stangen zeigen eine hohe Beständigkeit gegenüber Druck, Temperatur und mechanischen Belastungen. Damit eignen sie sich für Anwendungen, die über lange Zeiträume stabil bleiben und hohe hygienische Anforderungen erfüllen müssen.

 

Eigenschaftsverbesserung von Kunststoffrohren durch die Strahlenvernetzung

PE-Xc-basierte Rohrsysteme für den Transport von Trinkwasser weisen im Vergleich zu traditionellen Materialien wie Gusseisen, PVC oder Stahl entscheidende Vorteile auf. Durch hochenergetische, ionisierende Elektronenstrahlung lassen sich Rohre, Fittings und Muffen gezielt veredeln: Die so erzeugte Vernetzungsstruktur führt zu einer deutlich verbesserten Temperatur- und Spannungsrissbeständigkeit. Diese Eigenschaften tragen entscheidend zur Betriebssicherheit und Langlebigkeit unter anspruchsvollen Bedingungen bei. Besonders wichtig ist die verbesserte Zeitstandsfestigkeit bei erhöhten Temperaturen und Innendrücken sowie die optimierte Formstabilität des Materials.

Für die Bestrahlung werden meist Betastrahlen aus Elektronenbeschleunigern mit einer Energie von maximal 10 Mega-Elektronenvolt (MeV) verwendet. Während der Vernetzung wird das Rohr durch einen Elektronenstrahl geführt. Die Energie des Elektronenstrahls löst im Kunststoff gezielt chemische Reaktionen aus: Einzelne Polymerketten verbinden sich miteinander und bilden ein dreidimensionales Netzwerk. Auf diese Weise entsteht ein homogen vernetztes Rohr, das nun die Bezeichnung ‚PE-Xc‘ erhält. Dabei steht das ‚X‘ für „crosslinking“ (= Vernetzung); ‚c‘ kennzeichnet die physikalische Methode der Strahlenvernetzung. Das Ergebnis: Das so veredelte Rohr zeigt hinsichtlich Hitzebeständigkeit, Beständigkeit gegenüber Chemikalien, Kriechverhalten und Abriebfestigkeit eine nachhaltige Verbesserung. Das Rohr kann in Folge mit einer deutlich erhöhten Lebensdauer unter anspruchsvolleren Bedingungen eingesetzt werden. Die Strahlenvernetzung ist dabei ein präzise steuerbares Verfahren. Über die Strahlendosierung kann der jeweils angestrebte Werkstoffparameter eingestellt und exakt reproduziert werden. Die Bestrahlung ist ein finaler Prozessschritt vor der Auslieferung der Produkte.

Eigenschaftsverbesserungen im Detail

Mehrschichtverbundrohre, gewickelt auf Trommeln oder als Stangenware, können in einem Prozessschritt vernetzt werden
© BGS/Markus Steur

Zur Sicherstellung der Gebrauchseigenschaften werden Rohre aus HDPE seit Jahrzehnten strahlenvernetzt. Für Transportleitungen in Trinkwasseranwendungen sind dabei nicht nur Temperatur- und Druckbeständigkeit von Bedeutung.

Auch Aspekte wie Gewicht, Korrosionsfreiheit, Installationsaufwand, Schallschutz und Wasserhygiene spielen eine wichtige Rolle, insbesondere im Schiffbau oder in Hotelgebäuden. Durch die Strahlenvernetzung und die daraus resultierenden Materialeigenschaften ergeben sich für PE-Xc-Rohre mehrere anwendungsrelevante Vorteile:

Ein deutlich geringeres Gewicht im Vergleich zu metallischen Rohrsystemen, was Transport, Handhabung und Montage erleichtert.

Eine korrosionsfreie Materialbasis, die PE-Xc-Rohre weniger anfällig für rostbedingte Ablagerungen oder Materialschäden macht.

Eine schnelle und flexible Installation, da sich Kunststoffrohre gut verarbeiten und an bauliche Gegebenheiten anpassen lassen – etwa bei Sanierungen oder komplexen Leitungsführungen in Hotels.

Eine vibrations- und schalldämpfende Wirkung, die im Schiffbau und in Hotels zur Reduzierung von Schwingungen und Betriebsgeräuschen beitragen kann.

Eine gute Eignung für hygienisch sensible Trinkwasseranwendungen, sofern die Rohre entsprechend zertifiziert werden. Die korrosionsfreie Oberfläche verhindert den Eintrag von Partikeln in das Trinkwasser.

Strahlenvernetzung von PE-Xc-Rohren und Stangenware

Die Strahlenvernetzung wird nach der Extrusion kontinuierlich mittels schneller, energiereicher Elektronen durchgeführt. Die Vernetzung bewirkt, dass der von Rohren aus thermoplastischen Werkstoffen bekannte Steilabfall im Zeitstandinnendruckversuch, insbesondere bei hohen Temperaturen von bis zu 95 Grad Celsius, nicht auftritt. Darüber hinaus wird das Rohr durch die Vernetzung unempfindlicher gegen Spannungsrissbildung und den Einfluss von Chemikalien oder aggressive­ Medien. Auch Mehrschichtverbundrohre, gewickelt auf Trommeln oder als Stangenware, können in einem Prozessschritt vernetzt werden. Die Durchstrahlbarkeit des dünnen Metallliners ist problemlos möglich. Hierdurch erhöht sich auch die Verbundfestigkeit bzw. die Kopplung des Metallliners mit dem Kunststoff des Rohres im Kontaktbereich. Im Gegensatz zu den chemisch vernetzten PE-Xa und PE-Xb-Rohren besteht bei strahlenvernetzten PE-Xc-Rohren kein Risiko durch Rückstände aus Vernetzungschemikalien. Zudem bietet die physikalische Strahlenvernetzung im Vergleich mit chemischen Vernetzungsverfahren eine sehr hohe Prozesssicherheit und deutlich höhere Produktionsgeschwindigkeiten.

Strahlenvernetzte PE-Xc-Rohre in der Logistikkette

Strahlenvernetzte PE-Xc-Rohre behalten auch bei hohen Temperaturen und langzeitiger Druckbelastung ihre Stabilität – im Gegensatz zu unvernetztem Polyethylen, das frühzeitig versagt
© BGS

Bei PE-Xc-Rohren erfolgt die Strahlenvernetzung als letzter Schritt nach der Formgebung auf dem Transportweg zum Endabnehmer. Der Vorteil einer Behandlung mit ionisierenden Strahlen ist, dass die Produkte nach einem einfachen Freigabeschritt sofort verwendet oder weiterverarbeitet werden können, ohne weitere Tests oder Lager- und Wartezeit.

Die Bestrahlung wird in der Regel von spezialisierten Dienstleistern übernommen, denn der Betrieb und Aufbau entsprechender Anlagen ist komplex. So müssen Betreiber von Elektronenbeschleunigern unter anderem hohe bauliche Sicherheitsstandards erfüllen und eine umfangreiche Überwachungstechnik vorweisen. Externe Dienstleister bieten einen klaren Vorteil, der speziell in der Serienfertigung zum Tragen kommt. Ihre Abläufe sind auf Grund der Auslastung und Expertise hoch automatisiert und sorgen für die nötige Schnelligkeit und einen hohen Qualitätsstandard in der Abwicklung.

Der Durchlauf von PE-Xc-Rohren durch die Strahlungseinheit in der Anlage dauert nur wenige Sekunden. Im Anschluss wird mithilfe eines normierten Prüfverfahrens kontrolliert, ob der erforderliche Vernetzungsgrad erreicht wurde. Danach ist das Produkt direkt einsatzbereit. Idealerweise zeichnet der Dienstleister dabei für eine lückenlose Rückverfolgbarkeit jeden Auftrag vom Wareneingang über den Bestrahlungsprozess bis zur Auslieferung auf und dokumentiert ihn den regulatorischen Anforderungen entsprechend.

 

BGS Beta-Gamma-Service GmbH & Co. KG
www.bgs.eu