Härdning med ljus fortsätter utvecklas

Publicerad: 24 oktober, 2018

Bildspelet visar prov på Inpipes produkter och anpassningsförmågan till olika ledningars form, ljuståg i liner, Inpipes invrängningsmetod för att föra linern in i det rör som ska förnyas. Foto/illustrationer Inpipe.

Företaget Inpipe Sweden AB i Vilhelmina har använt UV-ljushärdning vid re-lining av avloppsledningar i drygt 30 år. Sedan starten har tekniken utvecklats genom effektivare material i polyestern, kraftigare ljuskällor, hur metoden regleras samt förbättrad kontroll och styrning av processen. Det har gjort att installationstider har minskat samtidigt som kvalitet och produktprestanda har ökat genom åren.
- Härdningen med ljus kommer att fortsätta utvecklas och med stor sannolikhet fortsätta att vara den dominerande härdningsmetoden, säger Jan Lindström, försäljningschef på Inpipe.

Utvecklingen av UV-ljushärdning sker på flera områden.

- Det jobbas med att utveckla effektivare fotoinitiatorer och andra tillsatser i polyestern för att ytterligare effektivisera härdningsprocessen med syftet att minska energiförbrukning och tidsåtgång vid installation.

Parallellt pågår en utveckling av nya ljuskällor. Många i branschen tittar på att till exempel att använda LED. Fördelarna med LED är att det är lättare att noggrant styra de våglängder som avges och då minska energiförluster. LED har längre livslängd och avger mindre strålningsvärme.

Idag finns färdiga LED produkter, oftast för att härda liners av mindre diameter, ca 100 – 200 mm diameter, till exempel vid fastighetsrelining. Produkter för större liners som kräver mer ljusenergi finns, men Inpipes bedömning är att det behövs ytterligare utvecklingen av tekniken. På grund av behov av kylning av elektroniken blir LED lampor ofta stora och tunga, vilket enligt Inpipes sätt att se det inte är optimalt vid re-lining.

Ingår som en del i ett system
Bakgrunden till dagens härdningsmetoder för polyester eller annan typ av material, hädanefter kallad för harts, är att man vill tillföra energi för att snabbt och kontrollerat driva en kemisk härdningsprocess vid installation av liners.

Det finns idag två dominerande härdningsmetoder vid relining av större ledningar i mark. Man tillsätter energi via ljus, oftast UV-ljus, eller genom att tillföra energi i form av värme. Vilken metods som används beror på vilket material som används i den liner som installeras.

- Det går inte att peka på att UV-ljushärdningen av liners som specifik metod i sig själv har stora fördelar jämfört med värmehärdning. Fördelarna beror på en kombination av faktorer där UV-ljushärdning ingår som en del i ett system med en effektiv installationsmetod kombinerat med glasfiberarmerade liners som ger en slutprodukt med fördelaktiga egenskaper. Detta har bidragit till att glasfiberarmerade liners och UV-härdning idag allt mer dominerar marknaden. I till exempel Tyskland, som är Europas största marknad, står UV-härdade produkter för ca 60 – 70 procent av marknaden. Situationen i Sverige verkar vara på väg i samma riktning.

Härdning med värme
Värmehärdning görs genom att varmt vatten eller varm vattenånga förs in i linern och där avger värme till hartsen vilket driver härdningsreaktionen. Man måste värma upp linern till dessa materialet har uppnått rätt temperatur igenom hela dess tjocklek och under en viss tid.

Främsta anledningen till att använda värmehärdning är att den passar en typ av liner som inte går att härda med UV-ljus. Värmehärdade liners består av material som gör att de inte släpper igenom ljus.

- Värmehärdade produkter är oftast uppbyggda av polyesterfilt eller liknande material som bärare av hartsen. De innehåller sällan något förstärkande armeringsmaterial vilket relativt sett ger låg E-modul. E-modulen är ett mått på hur mycket belastning materialet klarar. Denna typ av produkt måste göras, relativt glasfiberarmerade liners, tjockare för att motstå en given belastning. Polyesterfiltliners har egenskaper som i vissa situationer kan göra dem till lämpligaste val. Till exempel kan det vara en bra produkt om du ska re-lina en ledning med krökar från 30 grader och uppåt, detta på grund av att filtmaterialet är mjukare än glasfibern och då bildar mindre veck i kröken. Det kan vara bra att diskutera med leverantörer av olika material innan man väljer själv bestämmer sig för en produkt.

Det krävs energi för att värma upp vatten och ånga och pumpa in det i linern för att därigenom sekundärt värma upp linern.

- Härdningsprocessen med varmvatten eller ånga förbrukar mer energi än UV-ljushärdning. Elverk, värmepannor och annan utrustning för värmehärdning och utrustning för UV-härdning drivs oftast med fossilt bränsle och orsakar utsläppsmängder direkt kopplat till energibehovet.

Vid ånghärdning strömmar mycket ånga ut ur linern då det kontinuerligt måste tillsättas ny varm ånga för att uppnå rätt temperatur under den tid som krävs. Ångan som strömmar ut kan upplevas dofta av kemikalier och har i studier visat sig kunna innehålla skadliga ämnen från hartsen (se fotnot 1 och 2).

Vid härdning med varmt vatten har det ibland diskuterats att det möjligen kan ta upp miljöpåverkande kemikalier och därför inte bör släppas ut i avloppsystem eller direkt i naturen (se fotnot 1). Om dessa två problem är lösta för värmehärdade produkter som används i Skandinavien är inte känt.

Härdning med värme kan vara känslig för lägre omgivande temperaturer, till exempel om grundvatten strömmar i röret och då kyler ner linern. Därför är det viktigt att entreprenören har säkra metoder för att kontrollera och logga att man uppnått rätt temperatur i linern under den tid som krävs för att produkten ska bli helt genomhärdad (se fotnot 3).

På grund av avsaknad av armering i polyesterfiltliners kan dessa liners krympa i omkrets när de svalnar efter värmehärdningen. Detta innebär att en större spalt kan bildas mellan det befintliga röret och linern. Spalten kan öka behovet av noggrant utförd tätning i linerns ändar så att risken för infiltration av grundvatten minskar. Spalten tillsammans med linerns tjocklek bidrar också till att ledningens tvärsnittsarea och maximala flöde minskar.

Ljushärdning
Härdning med ljus sker i de allra flesta fall med ultraviolett ljus, UV-ljus. Det är ljus med en viss våglängd. I hartsen finns specifika fotoinitiatiorer, när dessa belyses med UV-ljus sker en kemisk reaktion som gör att hartsen härdar. För att uppnå full härdning måste en viss mängd ljusenergi tillsättas per ytenhet. Hur mycket ljusenergi beror på typen av harts, fotoinitiatorer och hur tjock linern är.

- Ibland används ljus med andra våglängder än UV-ljus. Våglängden beror på vilken typ av harts och fotoinitiatorer som används i produkten. Grundprincipen för ljushärdning alltid är densamma oavsett ljusets våglängd. En viss mängd energi måste tillsättas till hartsen för att den ska härdas oavsett vilken färg eller våglängd det tillsatta ljuset har.

För att kunna använda UV-ljushärdning krävs att ljuset kan tränga igenom hela materialets tjocklek. Detta uppnås genom att använda glasfiber som är transparent. Samtidig fungerar glasfibern som en stark armering och som bärare av hartsen. Glasfiberarmerade liners får en hög E-modul, dvs blir starka och klarar höga belastningar. Därför kan glasfiberarmerade liners, relativt värmehärdade filtliners, göras tunnare. Tunnare liners innehåller mindre harts, detta är också en bidragande orsak till att de går snabbare att härda.

- Tunnare liners med liten spalt påverkar ledningens tvärsnittsarea och flödeskapacitet mindre. Glasfiberarmerat material tillsammans med UV-härdning gör att linern krymper minimalt efter härdningen, spaltbildningen mellan befintligt rör och linern blir minimal och oftast krävs ingen tätning för att stoppa infiltration.

UV-ljushärdning har ökat i användning i takt med att glasfiberarmerade liners har fått en allt större och i dag mer dominerande ställning på marknaden.

Härdningen utförs genom att ett så kallat ljuståg, ett antal UV-ljuskällor med känd effekt, dras genom linern i en förutbestämd hastighet. Tekniken gör att det är enkelt att utifrån behovet styra mängden ljust som tillsätts och därmed energiförbrukningen.

UV-härdning är inte lika temperaturkänslig som värmehärdning då reaktionen drivs av ljuset och inte temperaturen. Detta har till exempel diskuterats i ett test utfört i Baerums kommune i Norge (se fotnot 3). Egna laboratorietester har visat fullgod härdning med UV-ljus i låga temperaturer.

Vid härdning med ljus krävs endast den energi som behövs för att driva lamporna vilket ger mindre koldioxidutsläpp än värmehärdning. Effektförlusten vid ljushärdning är relativt sett liten även om en del energi från lampan går förlorad, bland annat i form av infrarött- och synligt ljus, dvs ljus som inte bidrar specifikt till härdningen.
Det finns risker även med UV-härdning. UV-ljuset är mycket kraftigt och det är viktigt att inte titta direkt på tända lampor, det kan skada ögonen. Man ska undvika att exponera hud för ljuset under längre tid då det kan ge kraftig solbränna.

Väljer glasfiberarmerade liners
Att i en upphandling styra mot en viss typ av produkter är inte kontroversiellt. För att landa rätt med val av produkter är det viktigt ha ett tydligt mål och behov för vad man ska åstadkomma med sin upphandling. Därefter ska man tydligt identifiera viktiga objektiva egenskaper och funktioner och utifrån det formulera krav på de produkter man avser upphandla. En noggrann undersökning av vad marknaden har att erbjuda är grundläggande för att säkerställa att det finns produkter och leverantörer som uppfyller kraven. Därefter går man vidare och fastställer hur kraven slutligen ska formuleras för att uppnå målen med sin upphandling.

För en lyckad upphandling är det viktigt att ställa krav som är objektiva, tydliga och på ett tydligt sätt motiverade. Man ska också ange hur kravuppfyllnaden ska bevisas av anbudslämnaren. Lyckas man med detta har man som upphandlande myndighet kontroll och styr på ett tydligt sätt mot de produkter man önskar köpa. Det är alltid viktigt att de krav man ställer i upphandlingar är förenliga med gällande lagstiftning. Man bör alltså ha gjort hela sin hemläxa innan man formulerar sitt upphandlingsunderlag.

- Att, som vi sett i vissa upphandlingar, ställa ett specifikt krav på att härdning ska utföras med UV-ljus är ett tydligt sätt att styra mot att välja glasfiberarmerade liners. Detta kombineras oftast med ytterligare krav för att säkerställa att man får alla de egenskaper man önskar. En anledning till att endast vilja ha glasfiberarmerade liners kan vara att man som upphandlande myndighet har identifierat funktioner och krav som man objektivt kan visa att endast den typ av produkter och dess installationsmetoder uppfyller.

Det finns idag, vad Jan Lindström känner till, inga polyesterfiltliners eller varianter för större dimensioner som härdas med UV-ljus då de inte är tillräckligt transparenta.

- Omvänt finns sällan någon anledning att tillverka glasfiberarmerade liners som härdas med varmvatten eller ånga. Att applicera den metoden på glasfiberarmerade produkter skulle göra installationen av dessa mer resurskrävande och ineffektiv jämfört med UV-ljus härdning, säger Jan Lindström, försäljningschef på Inpipe.

FOTNOT:
1. Ra et al; Journal of American Water Works association, 2018; Critical Review; Surface Water and Stormwater Quality Impacts of Cured-In-Place Pipe Repairs; https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acs.estlett.7b00237
2. Mahboobeh Teimouri Sendesi S et al; Environmental Science & Thechnology Letters, 2017, 4, 325-333; Worksite Chemical Air Emissions and Worker Exposure during Sanitary Sewer and Stormwater Pipe Rehabilitation Using Cured-in-Place-Pipe (CIPP)
3. Hansen A, Hamre K; VA teknikk AS, Baerum Kommune, 2016; Testfelt för Strömperenovering – Sluttrapport

Jan Bjerkesjö