LED-härdningens insatsgränser: Vad fungerar och vad fungerar inte?
Publicerad: 18 oktober, 2021
Affärsutveckling för Bluelight GmbH, förhållande mellan Bluelight-LED-anläggningar och installerat antal meter PAA-F-Liner per månad | Grafik och foto: Bluelight GmbH
Medan ljushärdning av icke flexibla foder i sektioner och huvudkanaler utan tvivel gäller som standardteknik sedan mer än ett decennium, har ljushärdande förfaranden för härdning av flexibla foder för markdränering först under de senaste åren etablerat sig på marknaden.
Per Aarsleff AS hade från 2008 till 2014 fått Bluelight-förfarandet – som är baserat på flexibla syntetfiberbärare, styrenfri vinylesterharts och patenterad LED-härdning i våglängdsområdet för blått ljus – att nå produktmognad. Genom grundandet av Bluelight GmbH stod systemet till förfogande inom ramen för ett B2B-koncept från och med 2016, först och främst inom de tyskspråkiga marknadsområdena. Lite senare spriddes Bluelight-konceptet också i utlandet, till mellan- och sydeuropa. I ett sista steg har tekniken under tiden även gjorts tillgänglig via licenstagare över hela världen. Enbart i Europa förfogar Bluelight-LED-systemet vid det här laget över den ståtliga erfarenheten av knappt 750.000 lagda meter vid cirka 100.000 enstaka installationer, om Aarsleffs egna installationer sammantas med inmonteringar av Bluelight GmbH och dess användare.
I slutet av 2020 var 171 aktiva Bluelightförsörjnings- och styrenheter såväl som 377 härdningsenheter aktiva i världen, varav cirka 40 procent inom Bluelight GmbH:s behörighetsområde.
Bluelight uppfattar sig som systemleverantör: Bluelight-ljuskällor är bara avsedda och lämpliga för härdning av det egna fodret (PAA-F-Liner). Såväl apparattekniken som hartset är patenterade och bara tillgängliga i paketet. Bluelight-hartset har utvecklats speciellt för detta tillämpnings- och våglängdsområde. Foder kan fås färdigimpregnerade. Det ljushärdande hartsets våglängd ligger i det synliga blå ljusets område, vid cirka 450 nm. Det rör sig – tvärtemot upprepade falska antaganden eller utsagor – inte om UV-ljus.
2019 reagerade KOB/Brawoliner på den nya trenden och utvidgade den egna produktportföljen kring en ljushärdande fodervariant godkänd av tyska byggteknikinstitutet DIBt: Brawoliner, som är etablerad på marknaden, har breddats med en ljushärdande version. Brawoliner startade som ett öppet system och avsåg först och främst härdningen av det egna fodret med olika härdningssystem från andra tillverkare. Från och med 2020 har Brawoliner anpassat strategin och likaledes övergått till en systemleverantörsmodell: Sedan dess erbjuder också Brawoliner det egna systemet som en kombination av egen Magnavity-LED-härdningsteknik med egen foderteknik. Brawoliner har hittills inte kunnat fås färdigimpregnerad. Det ljushärdande hartsets våglängd ligger i UV-området (<= 400 nm).
Framgångskriterier för ljushärdning inom markdränering
Ljushärdning av foder inom markdränering erbjuder:
- högre hastighet gentemot varmhärdning,
- hög processäkerhet och liten potential för fel,
- systemberoende lagerstabilitet hos foder,
- beroende på system tillval att beställa foder impregnerade i fabrik,
- besparingspotential i fråga om bränslekostnader gentemot varmhärdning och bättre koldioxidbalans,
- de minsta utsläppen i fråga om buller eller lukt,
- minimalt avfall och en hög mobilitet hos apparattekniken.
Bluelight-LED-systemet har på marknaden visat sig vara tillförlitligt, robust och hållbart. Ursprunglig skepsis gentemot den förment ”nya” tekniken vek undan med det ständigt stigande antalet tillfredsställda användare och slutkunder såväl som på grund av alltmer framgångsrikt slutförda åtgärder och projekt.
Bestämning av restmetakrylatnivån
Hur fullständigt åldringshärdas faktiskt foder (PAA-F-Liner) som härdas med Bluelight-LED-systemet? Denna fråga besvarade Bluelight GmbH 2020 genom bestämningar av restmetakrylat. Klassisk ljushärdning fungerar genom polymerisering. I fråga om omättade styrenhaltiga polyester-hartser (tillämpning företrädesvis i huvudkanalen) kan fastställandet av reststyrennivån användas som indikator av härdningsgraden. Härvid ligger målvärdet på <= 2 massprocent. Styrenfria vinylesterhartser (huvudsakligen använda inom markdränering) innehåller metakrylat eller akrylat i stället för styren. Siebert & Knipschild (S&K)-institutet kan sedan 2020 fastställa restmetakrylatnivåer i linerprover. Bluelight GmbH låter därpå inom ramen för DIBt:s årliga övervakningsbyggställe sedan 2020 fastställa restmetakrylatnivåerna i de där erhållna byggställsproverna. I samarbete med S&K fastställdes därutöver restmetakrylatnivåerna på ytterligare PAA-F-Liner-prover härdade med Bluelight-LED-teknik.
Restmetakrylatnivåerna i PAA-F-Liner härdade med Bluelight-LED-teknik ligger inom området från 0,1 % till 0,2 %. De är med avseende på härdningens kvalitet jämförbara med reststyrennivåer i varmhärdande förfaranden för slangfodring och till och med bättre (lägre) än de reststyrennivåer som i regel kan erhållas för Uv-ljushärdande foder av glasfiber.
Bluelight-resultaten för PAA-F-Liner är emellertid rent systemspecifika. De är inte allmängiltiga för andra system eller ens för kombinationer av härdningsteknik och hartser.
Emellertid visar resultaten: Med LED-härdning kan utmärkta härdningsnivåer uppnås, om ljustekniken matchas optimalt för hartset och bärarmaterialet, tillräcklig ljusintensitet är tillgänglig för härdningen och härdningshastigheterna uppvisar erforderlig säkerhet.
100 procent i testkategorier
Därutöver ställde Bluelight GmbH upp flera gånger som den enda systemleverantören med huvudsakligt användningsområde inom markdränering för IKT-linerrapporten. Efter 2018 uppnådde Bluelight GmbH även i rapporten 2020 återigen 100 procent i alla testkategorier med den ljushärdande produkten PAA-F-Liner. Bluelight GmbH testas som systemleverantör utan utförande av entreprenadavtal inte av uppdragsgivare. Därför erhölls prover för linerrapporten vid olika byggställen vid den egna demonstrations- och hyranläggningen – uteslutande av Bluelights applikationstekniker. Resultatet visar: Systemtekniken kan uppnå 100 procent i den mån som medarbetare vid insats, härdning och provtagning till 100 procent vet hur de ska gå till väga.
LED-härdning av glasfiberfoder med styrenhaltigt omättat polyesterharts?
Låter sig erfarenheter från och framgångar med LED-tekniken också överföras på ljushärdning av foder för större nominella storlekar? Och borde LED-tekniken inte också göra intåg i fråga om härdning av icke-flexibla foder av glasfiber i huvudkanaler? Fungerar över huvud taget UV-LED-härdning av liners av glasfiber/omättad polyester?
I sociala medier finns om och om igen reklamutfästelser med budskapet med samma innebörd: ”Med UV-LED-dioder kan vilka som helst standardbetonade foder av glasfiber med styrenhaltig omättad polyesterharts härdas. UV-LED-dioder kan ersätta de befintliga UV-gasurladdningslamporna.” Klarar detta påstående en faktacheck? Per augusti 2021 hade det inte frisläppts någon UV-LED-ljuskälla av en tillverkare av foder av glasfiber för härdning i överensstämmelse med DIBt av UV-härdande foder av glasfiber. DIBt-tillstånden täcker inte någon UV-LED-härdning. Hastighetstabeller för UV-LED-härdning har hittills inte frisläppts av någon tillverkare.
Bluelight GmbH erhöll på grund av de tidigare nämnda reklamlöftena om och om igen förfrågningar från egna användare, om det med modifierad apparatteknik (LED-dioder i UV-området <= 400 nm i stället för i området för blått ljus = 450 nm) ändå inte skulle vara möjligt med den av andra om och om igen hävdade ljushärdningen.
För ett klarläggande byggdes i samordning med Per Aarsleff AS en cylinderformig prototyp bestyckad med UV-LED-dioder. Cylinderformen valdes för att uppnå längsta möjliga exponeringslängd med maximal intensitet. Mars 2020 gjordes det med denna prototyp härdningar i olika hastighetsområden (20, 30, 40, 50, 60 m/h) av PAA-G-Liner-standarden med styrenhaltigt omättat polyesterharts avsedd för UV-ljushärdning. Reststyrennivåer fastställdes i ett externt laboratorium för plastteknik. Dessa låg mellan 5,4% och 10,3% av totalinvägningen och därmed tydligt för högt i jämförelse med de vanliga resultaten vid konventionell UV-härdning (börvärde <= 2%).
Som facit återstår det därmed att konstatera:
- UV-LED-dioder uppnår ingen fullständig kvalitativ härdning av de foder av glasfiber indränkta i styrenhaltigt polyesterharts som för närvarande är tillgängliga på marknaden.
- För att fullständigt polymerisera dessa foder skulle de för närvarande insatta fotoiniatorerna först och främst behöva modifieras till LED-diodernas våglängd.
- Gentemot UV-gaslampor levererar LED-dioder knappt någon värmeenergi, som uppenbarligen behövs vid polymerisering av styrenhaltiga omättade polyesterhartser med standardfotoinitiatorer.
Inbyggnad av foder utan ringformiga springor med styrenfria ljushärdande vinylesterhartser?
En vidare, först och främst kritiskt bedömd aspekt av ljushärdande flexibla foder för insats i markdränering var temat ”bildande av ringformiga springor”. Beträffande detta stod frågan om det går att utföra en inbyggnad utan ringformiga springor med flexibla ljushärdande foder och styrenfritt vinylesterharts.
Sommaren 2019 offentliggjorde först och främst RS Technik en rapport om ett framgångsrikt genomfört test av ”bakflödesfri husanslutningssanering (med hjälp av foder) med epoxyhartser”. I försöket bevisades ”beviset om vattentät förbindelse av RS MaxLiner-epoxyhartser på plast- och gjutjärnsrör. Saneringsmålet med vattentät och bakflödesfri förbindelse uppnåddes via linerns förband med röret.
Bevisningen gjordes framgångsrikt för ett urval av plastmaterial och gamla gjutjärnsrörmaterial. Genomförandet av försöket leddes och dokumenterades av sakkunniga.
Efter att ha fått kännedom om försöket, som initierades av RS Technik, beslöt Bluelight GmbH att på samma sätt testa det egna ljushärdande systemet PAA-F-Liner LED. Det som skulle klarläggas var om det på grund av den mindre limeffekten såväl som den kemiska volymkrympningen hos styrenfria vinylesterhartser gentemot epoxyhartser skuille vara möjligt att uppnå ett positivt testresultat. Genomförandet av försöket leddes och dokumenterades av sakkunniga. Försöksuppbyggnaden inbegrep fullständig infettning av det dessförinnan uppruggade röret, högtrycksspolning, foderbyggnad och härdning såväl som borrning av rörets utsida med fästning av testslangar och fyllning med testvätska för att bygga upp en vattenpelare.
Som resultat kunde det fastställas en inbyggnad utan ringformiga springor av PAA-F-linern vid härdning med Bluelight-ljuskällor, beroende på rörmaterialet. Kemisk volymkrympning uppträder genom härdningsövertryck på fodrets insida och leder inte till en ringformig springa mellan fodret och det gamla röret.
Som facit återstår det därmed att konstatera:
- Flexibla foder med styrenfria ljushärdande vinylesterhartser kan under bestämda definierade förutsättningar byggas in utan ringformiga springor, beroende på det gamla rörmaterialet.
- För att reproducera försöksresultatet måste som förberedelse en tillräcklig vidhäftningsgrund framställas och det gamla rörmaterialet vara exakt känt.
- Det är inte en beståndsdel av DIBt-godkännandet att avstå från efterkommande anslutningsarbeten på rörändar eller sidotillopp.
- Det statistiska dimensioneringskonceptet enligt DWA-A 143-2 utgår principiellt från en formpassande foder. En friktions- eller materialförbindelse kan enligt det för närvarande tillämpade statistiska dimensioneringskonceptet från DWA inte beräknas enligt algoritmerna i den tillgängliga standardmjukvaran.
Är ljushärdande epoxyharts framtiden?
Sist men inte minst bör också temat ljushärdande epoxyhartser belysas. I sociala medier finns det om och om igen reklamutfästelser som: ”Ljushärdande epoxyharts är framtiden inom markdränering, eftersom det skulle klibba fast.” Diverse leverantörer skryter med att ha motsvarande hartser att erbjuda.
I fackartiklar nämns temat också här och där, dock med något mer återhållsamhet än i fråga om Facebook eller Linkedin. Hur ser fakta ut för närvarande?
Per augusti 2021 existerar det inget DIBt-godkännande för ett flexiblet fodersystem baserat på ljushärdande epoxyharts. Utanför Tyskland föreligger det inte heller några godkännanden.
Bluelight GmbH har intensivt testat och värderat ljushärdande epoxyhartser i samordning med Per Aarsleff AS. Efter de första föga framgångsrika försöken existerar det vid det här laget fungerande lösningar under laboratorieförhållanden.
Vilka fördelar har ljushärdande epoxyharts gentemot de beprövade styrenfria ljushärdande vinylesterhartserna?
Enligt den aktuella senaste tekniken kan ljushärdande epoxyharts i framtiden vara vettigt för fodring av flexibla foder inomhus, eftersom det där inte fordras några minsta ringstyvheter och hartsförbrukningen per meter är låg. För bred insats inom markdränering är de för närvarande tillgängliga hartserna inte lämpade.
Sammanfattning
Ljushärdning av flexibla foder har kommit in i de små nominella storlekarna inom markdränering och har där etablerat sig framgångsrikt. Det existerar teknologier, som fungerar bra och säkert. Emellertid ska allmänna och speciella insatsgränser och tillämpningsområden aktsamt beaktas. För att garantera lösningar som är optimalt avstämda mot varandra, verkar det som om det inom markdränering hittills är systemleverantörsmodeller, som har slagit igenom. Godtyckliga kombinationer av härdningsteknik, flexibla foder och hartser kan däremot hittills betecknas som snarast tvivelaktiga och möjligen till och med som farliga, i synnerhet som det för vilda kombinationer i regel varken finns en fullständig förstagångs- och lämplighetsprövning eller ett DIBt-godkännande. Vidareutveckling kan förväntas. Emellertid fungerar långtifrån allt, som på olika ställen redan idag prisas som framtiden. Det lönar sig med en kritiskt frågande blick på alldeles för optimistiska reklamutfästelser.
Fotnot: Texten var översatt till engelska och publicerad i Trenchless Works septembernummer (sid 56-62). Vi har dock utgått från den tyska originaltexten och låtit "Snabböversättarna" översätta texten till svenska.
Jämförelse av ljushärdande styrenfritt vinylesterharts med ljushärdande epoxyharts