Slidstyrke i PUR-slanger — hvorfor materialevalget afgør levetiden

Polyurethanslanger holder 2,5 til 5 gange længere end mange gummiblandinger og 3 til 4 gange længere end blød PVC under slidende belastninger. Men der er polyurethan, og så er der polyurethan. Forskellen mellem en almindelig ester-TPU og NORRES BAGGERMANs Pre-PUR® bliver synlig på 56 dage og kan koste dig en hel produktionssæson, hvis du vælger forkert.

Når en industriel slange skal transportere træstøv, sand, granulat, korn eller en hvilken som helst anden slidende fraktion, er det ikke prisen pr. meter, der afgør totaløkonomien. Det er levetiden. Og levetiden afgøres af to ting: hvor godt materialet modstår mekanisk slid, og hvor stabilt det forbliver, når miljøet ikke er en lufttørret prøvebænk.

Denne artikel handler om begge dele. Fokus er på den polyurethanblanding NORRES BAGGERMAN producerer slanger af, Pre-PUR®, sammenlignet med en typisk kommerciel ester TPU. Og fordi alle hævder at have slidstærke slanger, går vi via den standard, der faktisk er målbar: DIN ISO 4649.

DIN ISO 4649 — den eneste sammenligning der tæller

DIN ISO 4649 (identisk med den internationale ISO 4649 standard) er den anerkendte målestok for slidstyrke i elastomerer og termoplaster. Princippet er enkelt: en cylindrisk prøve presses mod et roterende slibebånd af specificeret kvalitet, og man måler det volumen, prøven taber undervejs. Resultatet rapporteres i mm³, og lavere tal er bedre.

Standarden beskriver to metoder, A og B (med eller uden rotation af prøven), og den bruges til kvalitetskontrol, sammenlignende test og produktudvikling. Det er værd at bemærke, at standarden selv understreger, at “no close relation between the results of this abrasion test and service performance can be inferred”. En laboratorietest er altså ikke et 1:1 billede af den virkelige verden. Men den er den bedste tilgængelige fællesnævner, og den er den eneste seriøse leverandører bruger til at dokumentere deres tal.^[2]

Og det er her, det første interessante ses: rigtig mange producenter af PUR-slanger henviser til DIN ISO 4649 i deres tekstmateriale, men de offentliggør ikke selve tallene. NORRES BAGGERMAN gør, og det giver os noget at arbejde med.

Slidtal — hvor god er Pre-PUR® egentlig?

Tabellen nedenfor er målt mod DIN ISO 4649 ved 20 °C. Tallene er volumetab i mm³, jo lavere, jo mindre slid:

Pre-PUR® ligger altså helt i bunden af skalaen. Det er det, der ligger til grund for NORRES’ udsagn om, at Pre-PUR® er 2,5 til 5 gange mere slidstærk end mange gummiblandinger og 3 til 4 gange bedre end de fleste bløde PVC’er. Dataene bag skemaet kommer fra NORRES’ eget tekniske notat om polyurethanslanger og er gengivet uændret fra deres officielle materiale.^[1]

Et par bemærkninger til at læse tabellen rigtigt:

For det første er EPDM, NBR og SBR strakt over store intervaller, fordi den endelige slidstyrke afhænger kraftigt af blandingens fyldstof, vulkaniseringsgrad og hårdhed. En premium NBR kan ramme 100 mm³, en discount-blanding kan ramme 220 mm³. PUR har derimod væsentligt mindre spredning fra blanding til blanding, og Pre-PUR® ligger i den absolut bedste ende.

For det andet er PVC’s tal omkring 100 mm³ et nøgletal at huske: en blød PVC-slange begynder at slides cirka 3,5 gange hurtigere end en Pre-PUR®-slange under samme slidende belastning. Det er forskellen mellem en slange, der holder en sæson, og en der holder fire.

For det tredje skal man være varsom med at sammenligne TPR/TPE-tallene direkte. TPE er en kategori, ikke et materiale, og spændet 80 til 300 mm³ siger reelt, at “det kommer an på, hvad TPE’en er bygget af”. For konkret materialevalg kræver det altid, at man kigger på datablade, ikke kategoritabeller.

Polyurethan og gummi løser hver deres opgave

Det er fristende at læse tabellen som et hierarki, hvor PUR vinder over gummi. Det er ikke billedet. PUR og gummi er forskellige løsninger til forskellige opgaver, og en seriøs slangeleverandør har begge dele i porteføljen af gode grunde.

Polyurethan dominerer, når slidstyrke er den dominerende belastning, kombineret med behov for fleksibilitet, lav vægt og transparens. Træstøvsugning, granulattransport, kornhåndtering, støvudsugning på maskinfabrikker, det er PU-domæne.

Gummi (SBR, NBR, EPDM) dominerer derimod, hvor kemisk bestandighed, varmebestandighed eller elastisk genoprejsning er afgørende. En NBR-slange håndterer olier og fedtstoffer på en måde PU ikke kan. EPDM er overlegen til varmt vand, damp og mange syre- eller basemedier. SBR har sin plads, hvor pris og almen mekanisk modstand vægter mere end maksimal slidstyrke.

NORRES BAGGERMAN er resultatet af, at NORRES (specialister i tekniske termoplastiske slanger) opkøbte Baggerman med dens stærke gummislangearv. Den kombinerede portefølje dækker derfor begge områder. Når denne artikel fokuserer på PU og slidstyrke, er det fordi det er ét specifikt teknisk emne, ikke fordi gummi er underlegent. Gummislanger har deres egen plads i FlexCore-programmet, og i mange installationer arbejder PU og gummi side om side i samme anlæg.

Hydrolyse — når miljøet er den egentlige modstander

Slidstyrke målt ved 20 °C i et tørt laboratorium er én ting. Hvad sker der, når slangen sidder i en fødevareproduktion med damp, eller i et udendørs sugesystem, hvor regnvand siver ind via koblingerne, eller i en landbrugsapplikation med fugtig luft og temperaturskift?

Her bliver hydrolysen udslagsgivende. Hydrolyse er den kemiske nedbrydning, der sker, når vand reagerer med materialets molekylestruktur. Polyurethan findes i to grundtyper, og de opfører sig fundamentalt forskelligt:

Ester-baseret PU har bedre slidstyrke og bedre olieresistens, men er modtagelig over for hydrolyse. I fugtige miljøer brydes esterbindingerne ned, materialet mister trækstyrke, og overfladen begynder at smuldre. Det er bredt dokumenteret af både materialeleverandører som U.S. Plastic Corp og Freelin-Wade, og det er en pointe alle seriøse PU-slangeproducenter anerkender.^[4][5]

Ether-baseret PU har overlegen hydrolytisk stabilitet, modstår mikrobeangreb og fungus betydeligt bedre, og bevarer sin fleksibilitet ved lave temperaturer. Til gengæld er den lidt blødere og typisk lidt mindre slidstærk end ester PU.

Det her er den klassiske afvejning: vil du have slidstyrke (ester) eller miljøstabilitet (ether)? NORRES’ svar er, at den afvejning ikke skal laves som et binært valg.

Pre-PUR® — afvejningen er løst i blandingen

Pre-PUR® er ikke et generisk materiale. Det er en patenteret kombination af ester- og ether-polyurethaner, hvor stabilisatorer og additiver er afstemt, så slangen får fordele fra begge typer:

• Slidstyrke i ester-niveau (25 til 30 mm³ mod DIN ISO 4649)
• Hydrolysemodstand der nærmer sig ren ether-PU
• Mikrobemodstand
• Bevaret fleksibilitet ved lave temperaturer (−40 °C er typisk for AIRDUC®, PROTAPE® og BARDUC®)
• Bedre varmealdring end standard PU

NORRES underbygger blandingens hydrolysemodstand med en sammenlignende test ved 80 °C i vand over 56 dage. Det er en accelereret hydrolyseprøve, der i princippet simulerer flere års brug i et fugtigt miljø. Resultatet:

Det er den slags forskel, der i praksis betyder forskellen på en slange, der svigter midt i en høst, og en der bliver siddende i fem til seks år uden at klage. Tallene stammer fra NORRES’ egne tests, og det skal man være ærlig om, men metoden (hydrolyse i vand ved 80 °C) er industristandard for accelereret aldring og bruges af stort set alle leverandører af termoplastiske elastomerer.

Hvad publicerer konkurrenterne?

Hvis vi sammenligner med, hvad andre store europæiske producenter af PUR-slanger viser frem af tal, ser billedet sådan ud:

Merlett (italiensk producent, nu del af Continental/ContiTech) er den mest direkte konkurrent på det skandinaviske marked. Deres SUPERFLEX-serie er det reelle alternativ til NORRES’ AIRDUC- og PROTAPE-programmer. På deres datablade angives slidstyrken som en stjerne-rating (op til 5/5), ikke som mm³-tal mod DIN ISO 4649. Det betyder, at man som indkøber ikke kan sammenligne konkrete slidtal direkte mellem en Merlett SUPERFLEX og en NORRES AIRDUC. Sammenligningen må gå via produkttest eller via leverandørens egne stjerner.^[7]

På konduktivitet bliver forskellen målbar og interessant. NORRES og Merlett har begge en antistatisk og en elektrisk ledende serie:

På antistatisk niveau er de to producenter sammenlignelige. På den elektrisk ledende variant ligger NORRES en hel størrelsesorden lavere i overflademodstand (<10³ mod ≤10⁴ Ω). Det er ikke en tilfældig spec, det er afgørende for valget af slange til ATEX zone 0/1 og zone 20/21, hvor ladningen skal afledes hurtigere end i zone 22. NORRES specificerer eksplicit ATEX-zoneklassifikationen pr. produkt (zone 0, 1, 2 for gasser/væsker og zone 20, 21, 22 for støv) og henviser til DIN 26057 Type 2/3/4. Merletts datablade på den ledende serie henviser kun til ATEX “according to the directions for use”.^[9]

På hydrolysemodstand markedsfører Merlett deres ET-variant som “resistant to hydrolysis in 60 °C warm water”. NORRES dokumenterer Pre-PUR® ved 80 °C, en højere temperatur og dermed en mere aggressiv accelereret aldringstest.

Masterflex (tysk producent, Master-PUR-serien) henviser eksplicit til, at deres polyester PU er “more abrasion-resistant in comparison to polyether polyurethane according to DIN ISO 4649”, men de offentliggør heller ikke konkrete mm³-tal på deres datablade. Sammenligningen er kvalitativ, ikke kvantitativ, ligesom hos Merlett.^[6]

Det betyder ikke, at konkurrenterne har ringere produkter. Continental står bag Merlett, og det er en respektabel teknisk arv. Det betyder, at en indkøber, der skal beslutte hvilken slange, der skal leveres til en anlægsinvestering på flere hundrede tusind kroner, har et målbart sammenligningsgrundlag på NORRES-slangerne, som er sværere at etablere på alternativerne. Det gør det nemmere at dokumentere valget over for QA, sikkerhedsansvarlig eller revisor — især når slangen sidder i en ATEX-zone, hvor zoneklassifikationen og overflademodstanden skal kunne dokumenteres præcist.

Hvor i FlexCore-systemet ligger den her viden i praksis?

Slidstyrke er et materialespørgsmål, men det er aldrig det eneste, der afgør levetiden. Konstruktionen, om slangen er en spiralsvejset profilslange (AIRDUC®), en folieslange (PROTAPE®), en aksialt ekstruderet væg (NORFLEX®) eller en fuldplastopbygning (NORPLAST®), afgør lige så meget, om slangen overhovedet kan fungere i den givne anvendelse.

Du kan dykke videre ned i de seks grundkonstruktioner under slangekonstruktioner, hvor AIRDUC® og PROTAPE® er de to mest udbredte i slidende sugeanvendelser. For den materialemæssige modstand mod konkrete kemikalier, syrer, baser, opløsningsmidler, fødevareingredienser, henviser vi til bestandighedstabellen, der dækker over 1.400 stoffer mod 16 materialer. Skal slangen sidde i en ATEX-zone eller en TRGS 727-vurderet anvendelse, finder du den formelle dokumentation under ATEX & TRGS-zoner.

Hvilken slange skal jeg så vælge til slidende medier?

Der er ikke ét rigtigt svar, der er det rigtige svar til din anvendelse. Som tommelfingerregler:

For tør, slidende sugning (træstøv, plastgranulat, korn) er en antistatisk PROTAPE® eller AIRDUC® i Pre-PUR® det typiske valg. Den lave vægt og høje fleksibilitet gør den nem at håndtere, og slidstyrken er i absolut topklasse.

For fødevare- og pharma-applikationer med fugtige medier eller damprengøring er Pre-PUR®s hydrolysemodstand især vigtig, og her bliver de fødevaregodkendte (FDA og EU 10/2011 konforme) varianter relevante. Specificering af, hvilke konkrete artikler der er fødevaregodkendt, finder du i de tekniske datablade pr. produkt.

For høje temperaturer (over 90 °C konstant, op til 125 °C i kortere intervaller) skal man se på særlige varianter med forstærket varmebestandighed. Rene PU-slanger er ikke det rigtige valg, og højtemperatur-slangeprogrammet hos NORRES BAGGERMAN bygger på andre materialer som silikone og specielle vævsforstærkninger.

For udendørs eller højfugtighedsmiljøer er Pre-PUR®s ether-komponent grunden til, at slangen overhovedet holder. En ren ester-TPU vil her typisk være forkert valg på trods af, at den ser bedre ud på papiret slidmæssigt.

Den kortest mulige opsummering

Hvis du skal huske én ting fra denne artikel: slidtal alene løser ikke valget af industriel PUR-slange. Slidstyrken på papir betyder lidt, hvis materialet bliver nedbrudt af det miljø, det skal sidde i. Pre-PUR® er konstrueret til ikke at tvinge dig til at vælge. Slidstyrken er målbart i topklasse (25 til 30 mm³ ester, 27 til 32 mm³ ether mod DIN ISO 4649), og hydrolysestabiliteten holder, når PVC og almindelig ester-TPU svigter.

Det er den kombination, der gør, at en investering i et komplet sugesystem fra FlexCore-programmet kan dokumenteres at have en lavere totalomkostning over levetiden, selv når kvadratmeter-prisen ikke er den laveste på papir.