A thermal expansion study of dual laminate pipes

Abstract

In the process industry, heat- and chemical resistivity are required from the piping lines. Dual laminate pipes combine the chemical- and heat durability of thermoplastics and mechanical strength and versatility of fiber reinforced plastics. Because of these characteristics, dual laminate pipes are commonly used to meet the requirements of the processing industry.

This research studies thermal expansion coefficient values and thermal behaviour of dual laminate pipes to verify their durability and performance in their given operating temperatures. Study began with the literature review of dual laminate materials, their manufacturing methods and properties. After the literature review, experimental thermal expansion test was conducted for six different specimens, having two different material combinations, three different sizes and two different manufacturing methods. In the discussion-chapter, the research test methods and results are briefly compared to the standardized thermomechanical analysis and the general thermal expansion of plastics.

Research succeeded in studying the thermal expansion of dual laminate pipes, comparing their coefficients of thermal expansion results to the reference values received from the literature and commissioning company, PRP-Plastic Oy. The results aligned well with the reference values and the research objectives were achieved, although some minor accuracy challenges were noted.

Research provides valuable insights into dual laminates, supporting their use in heat-demanding applications in the processing industry. Follow-up research in the future could benefit from standardized testing methods and comparisons with the competing products, to enhance the accuracy of the results and further validate these research findings.

Prosessiteollisuudessa putkistoilta vaaditaan hyvää lämmön- ja kemikaalienkestävyyttä. Yhdistelmärakenneputket yhdistelevät kestomuovien kemiallisen- ja lämmönkestävyyden, sekä lujitemuovien mekaanisen lujuuden ja monipuolisuuden. Näiden ominaisuuksien vuoksi yhdistelmärakenneputkia käytetään yleisesti prosessiteollisuuden vaatimusten täyttämiseen.

Tässä tutkimuksessa tarkastellaan yhdistelmärakenneputkien lämpölaajenemiskertoimia ja lämpökäyttäytymistä, niiden kestävyyden ja suorituskyvyn varmistamiseksi annetuissa käyttölämpötiloissa. Työ alkoi kirjallisuuskatsauksella yhdistelmärakenteiden materiaaleista, niiden valmistusmenetelmistä ja ominaisuuksista. Kirjallisuuskatsauksen jälkeen suoritettiin kokeellinen lämpölaajenemistesti kuudelle eri näytteelle, joissa oli kaksi eri materiaalikombinaatiota, kolme eri kokoa ja kaksi eri valmistusmenetelmää. Keskusteluosiossa tutkimusmenetelmiä ja tuloksia verrataan lyhyesti standardin mukaiseen termomekaaniseen analyysin sekä muovien yleiseen lämpölaajenemiseen.

Tutkimuksessa onnistuttiin tarkastelemaan yhdistelmärakenneputkien lämpölaajenemista, vertaamalla niiden lämpölaajenemiskertoimien tuloksia kirjallisuudesta ja PRP-Plastic Oy:ltä saatujen vertailuarvojen kanssa. Tulokset vastasivat hyvin vertailuarvoja ja tutkimuksen tavoitteet saavutettiin, vaikkakin joitain tarkkuushaasteita tutkimustuloksissa havaittiin.

Tämä tutkimus tarjoaa arvokkaita näkemyksiä yhdistelmärakenteista, tukien niiden käyttöä prosessiteollisuuden lämpöä vaativissa käyttökohteissa. Tulevaisuuden jatkotutkimus aiheesta voisi hyötyä standardoiduista testausmenetelmistä ja vertailusta kilpaileviin tuotteisiin, jotta tutkimustuloksia voitaisiin tarkentaa ja vahvistaa entisestään.