Powody, dla których włókna poliestrowe są preferowane od polipropylenu w zastosowaniach geotekstylnych

dkfiber2004
17 lis
3 minut(y) czytania

Zaktualizowano: 19 lis

Geotekstylia stosowane w różnych obszarach inżynierii lądowej — takich jak drogi, linie kolejowe czy zapory — wymagają długoterminowej stabilności i trwałości. Dlatego wybór odpowiedniego materiału włókninowego do geotekstyliów jest kluczowy, ponieważ bezpośrednio wpływa on na jakość i efektywność konstrukcji.

Głównymi materiałami stosowanymi w geotekstylnych włókninach są włókno poliestrowe (PET) oraz włókno polipropylenowe (PP). Choć oba materiały są szeroko wykorzystywane w geotekstylnych włókninach, zastosowanie włókien poliestrowych rośnie bardzo szybko w globalnych projektach inżynieryjnych.

W tym artykule przyjrzymy się zaletom poliestru i wyjaśnimy, dlaczego wykorzystanie włókien poliestrowych w sektorze geotekstylnym stale wzrasta.

1. Wyjątkowa trwałość długoterminowa (odporność na pełzanie)

Ponieważ geotekstylia są poddawane ciągłym obciążeniom przez długi okres, odporność na pełzanie (deformację długoterminową) stanowi kluczowy czynnik.

Włókno poliestrowe wykazuje niskie odkształcenie pod wpływem stałego obciążenia i zachowuje stabilność strukturalną nawet przez bardzo długi czas.Z kolei polipropylen charakteryzuje się większym wydłużeniem w czasie, a jego wytrzymałość na rozciąganie może ulegać szybszemu pogorszeniu w długoterminowych zastosowaniach inżynieryjnych.

W przypadku zastosowań takich jak stabilizacja podbudowy drogowej lub wzmacnianie gruntów słabonośnych, gdzie kluczowa jest długotrwała nośność konstrukcji, poliester zapewnia wyraźną przewagę.

2. Doskonała stabilność w wysokich temperaturach i odporność na warunki środowiskowe

Włókno poliestrowe oferuje doskonałą stabilność w wysokich temperaturach oraz w zróżnicowanych warunkach środowiskowych z następujących powodów:

Wysoki punkt topnienia, około 255°C, co zapewnia znakomitą odporność na deformację termiczną.
Niższa degradacja strukturalna pod wpływem promieniowania UV, środowisk kwaśnych/zasadowych oraz ogólnych warunków atmosferycznych.
Przydatność w glebach o wysokiej temperaturze, klimatach pustynnych oraz projektach narażonych na długotrwałą ekspozycję na promieniowanie słoneczne.

Dla porównania, polipropylen ma znacznie niższy punkt topnienia — około 160°C — co prowadzi do szybszego pogarszania się jego właściwości w podwyższonych temperaturach.

3. Wyższa jednorodność wytrzymałości na rozciąganie i wydłużenia

Włókno poliestrowe charakteryzuje się bardzo stabilnymi i powtarzalnymi właściwościami wytrzymałości na rozciąganie oraz wydłużenia.

Włókna poliestrowe mają średnią wytrzymałość na rozciąganie na poziomie 3.5–6.0 g/den oraz średnie wydłużenie wynoszące 30–60%. Dzięki tym właściwościom włókna poliestrowe zachowują stabilność strukturalną i zapewniają stałą, przewidywalną wydajność.

Ze względu na swoje cechy produkcyjne, włókno polipropylenowe wykazuje większe wahania wytrzymałości i nie zapewnia tak wysokiego poziomu długoterminowej jednorodności jak poliester.

Dlaczego deformacja w polipropylenie (PP) zachodzi szybciej?

Dlaczego więc polipropylen (PP) ulega deformacji znacznie szybciej niż poliester?

PP jest polimerem półkrystalicznym o bardzo niskiej temperaturze przejścia szklistego (Tg).
Temperatura, w której polimer przechodzi ze stanu sztywnego w stan bardziej miękki, nazywana jest temperaturą przejścia szklistego (Tg). Polipropylen ma Tg na poziomie około 0°C, co jest wartością znacznie niższą niż w przypadku PET (ok. 70–80°C).
Tak niska Tg powoduje, że łańcuchy cząsteczkowe PP łatwo się poruszają już w temperaturze pokojowej, przez co włókna są bardziej podatne na deformację pod długotrwałym obciążeniem.W rezultacie włókna PP mogą wykazywać zwiększone wydłużenie lub stopniowe obniżenie wytrzymałości na rozciąganie, gdy są poddawane stałym obciążeniom.
PP ma słabsze oddziaływania międzycząsteczkowe (siłę wiązań) niż PET.
Poliester (PET) zawiera sztywne struktury molekularne oparte na pierścieniach benzenowych oraz wysoką polarność, co tworzy silne wiązania międzycząsteczkowe wewnątrz włókna.
W przeciwieństwie do tego, PP ma prostą strukturę łańcucha węglowego, co skutkuje znacznie słabszą kohezją molekularną.
Z tego powodu łańcuchy cząsteczkowe PP łatwiej przesuwają się pod wpływem długotrwałych obciążeń, prowadząc do szybszej deformacji z upływem czasu.
PP ma niską stabilność termiczną i jest podatny na zmiany temperatury.
Punkt topnienia PP wynosi około 160°C, co jest wartością znacznie niższą od punktu topnienia PET (ok. 255°C).
W efekcie PP ulega szybszej degradacji właściwości, gdy temperatura wzrasta.W krajach o wysokiej temperaturze gruntu, ciepło pochodzące z podłoża może osiągnąć poziomy, przy których niski punkt topnienia PP staje się poważnym ograniczeniem.

Podsumowując, włókno poliestrowe zachowuje doskonałą stabilność w wysokich temperaturach oraz wysoką odporność na czynniki środowiskowe, dzięki czemu jego wytrzymałość na rozciąganie i wydłużenie nie ulegają łatwej deformacji. W rezultacie włókno to wykazuje minimalną utratę parametrów pod wpływem wilgotności lub zmian temperatury, co czyni je znacznie bardziej odpowiednim do zastosowań geotekstylnych niż PP.

DK FIBER dostarcza szeroką gamę specyfikacji włókna poliestrowego, zoptymalizowanych pod kątem włóknin stosowanych w inżynierii lądowej. Jesteśmy gotowi polecić najbardziej odpowiednie specyfikacje włókien dla planowanych przez Państwa produktów geotekstylnych.

Jeśli potrzebują Państwo konkretnych parametrów technicznych lub próbek, prosimy o kontakt w dowolnym momencie.