HDPE csövek – leírás és jellemzők

A cikk tartalma

• A polietilén csövek története
• Az alacsony nyomású polietilén jellemzői
• A HDPE csövek jellemzői
• HDPE csőgyártási technológia
• Szerelvények polietilén csövekhez

Ebben a cikkben: A polietilén csövek története mi a különbség az LDPE és a HDPE között; az alacsony nyomású polietilén jellemzői (nagy sűrűségű); előnyei és hátrányai a HDPE csövek; csövek alacsony nyomású polietilénből történő előállításának technológiája; szerelvények polietilén csövekhez.

A víz elvezetésére szolgáló konyhai szifon formájú műanyag a 80-as évek körül kezdte a házakban és apartmanokban zajló kommunikációt, teljesen felváltva a korábban népszerű acél- és öntöttvas-szifonokat. A 90-es évek közepén a műanyag csövek váratlanul vízvezeték-csövekké váltak, vonzóak újdonságuk, kis súlyuk, áruk és abszolút korrózióállóságuk miatt. Úgy tűnik, hogy az orosz piacon való több mint 15 éve fennálló polietiléncsöveknek a háztulajdonosok számára ismerősnek kellett lenniük, ám ezek közül néhány még mindig bizalmatlansággal és gyanakvással kezeli a vízellátó rendszer műanyagait. Kínáljuk az alacsony nyomású polietilén és az abból készült csövek tulajdonságainak vizsgálatát.

A polietilén csövek története

A polietilént, mint a többi műanyagtípust is, véletlenül nyerik. 1898-ban Hans von Pechmann német fizikus újabb kutatási szakaszt végzett a diazometánnal kapcsolatban, amelyet négy évvel korábban szereztek be, amely egy kémiai eredetű meglehetősen veszélyes anyag. A diazometán melegítésével végzett kísérlet után von Pechmann felfedezte a lombik alján egy fehér, viaszos anyagot, amely polietilénnek vagy – ahogy a kémikus nevezi – polimetilénnek bizonyult. A 20. század elején nem volt ipari igény a nyílt forrású Pehmann polietilénre, így létrehozását 37 hosszú évig elfelejtették..

Az első világháború után a nagyiparosok új anyagokat kerestek az elektromos kábelek szigetelésére, fejlesztésüket a kémiai laboratóriumokra bízva. Az ilyen rendelés keretében eljárva Reginald Gibson és Eric Fawcett brit kémikusok a „Vegyipar Birodalma” (Imperial Chemical Industries) vegyipar laboratóriumában újból felfedezték a polietilént – az etilén és a benzaldehid keverékét nyomáskamrába helyezték, és atmoszférák százai atmoszférájának nyomása alatt hattak rá. A kémikusok a kapott fehér, viaszszerű anyagot hibának ítélték meg a kísérlet során, különösen mivel nem sikerült a polietilén visszanyerése – az első kísérlet során a levegő véletlenül belépett a nyomáskamrába, a kísérletezők ezt nem vették figyelembe.

ICI laboratórium

Miután megvizsgálta a Gibson és Fawcett véletlenül előállított anyagát, Michael Perrin kémikus, aki szintén az ICI konszernnél dolgozott, úgy döntött, hogy olyan technológiát hoz létre, amely lehetővé teszi polietilén ipari méretű előállítását. A technológia kifejlesztése négyéves Perrin-t vett igénybe (1935-ben kezdte meg a polietilén kutatását), és csak 1939-ben sikerült koronázni – az ICI idén szabadalmat kapott nagynyomású (alacsony sűrűségű) polietilén gyártására. A második világháború alatt a polietiléntermelés kibővült – ezt a műanyagot használták a koaxiális radarkábelek szigetelésére. 1944 óta a polietilén csomagolások iránti kereslet az Egyesült Államokban a bolti kiskereskedelmi láncok tulajdonosai között van..

A nagynyomású polietilén meglehetősen magas lágyságú és plaszticitású, ezért ideális volt az ügyfelek által vásárolt termékek csomagolására. A meleg vizet szállító kommunikációs hálózatokban azonban nem volt megfelelő – az ebből a polimerből létrehozott kísérleti csövek nem engedték át a vizet, de nem képesek gázt tartani, mivel az LDPE-ben az intermolekuláris kötések nem elég erősek.

1951-ben Paul Hogan és Robert Banks vegyészek, akik a Phillips Petroleum Corporationnél dolgoztak, kifejlesztettek egy katalizátort a polietilén, a króm-trioxid polimerizációjára. Katalizátor jelenlétében polietilén előállítható mérsékelt nyomáson és hőmérsékleten. Az új katalizátorok használata a polietilén-granulátumok előállításában lehetővé tette műanyag csövek létrehozását a hideg és meleg vízellátáshoz, valamint a csatornahálózathoz. Két évvel később, Karl Ziegler német kémikus katalitikus rendszereket hozott létre szerves alumíniumvegyületek és titán-halogenidek alapján, amelyek lehetővé tették alacsony nyomású (nagy sűrűségű) polietilén előállítását, amelyet az LDPE-nél nagyobb merevség és szilárdság jellemez. A 70-es években a Ziegler katalizátor rendszert új típusokkal bővítették, amelyek többek között lehetővé tették polietilén gyanták széles skálájának előállítását..

Az alacsony nyomású polietilén jellemzői

Ezt a polietilént gázfázisú, szuszpenziós és oldat-technológiák alkalmazásával állítják elő, a polimerizáció 1-5 kg ​​/ cm nyomáson megy végbe². Sűrűsége meghaladja a 0,941 g / cm3-t, meglehetősen merev, kristályszerkezetének köszönhetően enyhén átlátszó vagy átlátszatlan. A molekuláris kötés gyenge elágazása miatt az intermolekuláris erők nagy szakítószilárdságot biztosítanak alacsony nyomású polietilénben. Az olvadási hőmérséklet körülbelül 130 ° C, amely 20 ° -kal magasabb, mint az LDPE, de ez a polietilént ellenállja a késztermékek működése közbeni melegítési hőmérsékleteknek (körülbelül 121 ° C)..

A nagynyomású polietilénnel összehasonlítva a HDPE nedvesség- és gázáteresztő képessége ötször alacsonyabb, nagyobb kémiai ellenállása van a zsíroknak és olajoknak. Az LDPE-hez hasonlóan, érzékeny a környezeti krakkolásra, de a nagy molekulatömegű LDPE-osztályoknak nincs ez a hátránya. A márkától függően a HDPE ellenáll -50 ° C és alatti alacsony hőmérsékleteknek.

Széles termékkínálat készül nagynyomású polietilénből – táskák és csomagolófóliák kiskereskedelmi láncokhoz, csövekhez, nagyfeszültségű elektromos kábelek szigeteléséhez, különféle hálózatokhoz, tartályokhoz és kannákhoz, PET-kupakokhoz, bútorokhoz, autókhoz, gyermekjátékokhoz és játékokhoz komplexek, bútorok stb..

Oroszországban az elsődleges alacsony nyomású polipropilént az OOO Stavrolen, az OAO Kazanorgsintez vállalkozásai gyártják, Európából és Ázsiából behozva, másodlagos (újrahasznosítható anyagokból előállítva) – számos kis gyártó gyártja.

A HDPE csövek jellemzői

Az alacsony nyomású (nagy sűrűségű) polimer csövek előnyei:

• Hosszú élettartamúak – legalább 40 év. Ezt az időszakot eredetileg a múlt század 50-es éveiben fejlesztették ki..
• Nincsenek korrozív és kémiai behatások, azaz nem igényelnek megújuló katódos védelmet, amikor a talajba helyezik őket, azaz nem igényelnek karbantartást.
• Ugyanazon jellemzők mellett a polietilén csövek költsége alacsonyabb, mint az acélé.
• A belső felületek változatlan simasága miatt a vízkő és az iszap nem rakódnak rá, a belső átmérő nem változik a teljes élettartam alatt.
• Kis hővezető képességük van – hőveszteségük és a külső felület kondenzációs foka rendkívül kicsi.
• A HDPE cső belsejében lévő folyadék fagyása esetén a szerkezet nem pusztul el, mivel a cső átmérője a fagyasztott folyadék átmérője alatt növekszik (az eredeti 5-7% -ával), és a szállított folyadék olvadása után visszatér az előzőhöz..
• A csövek tömege hatszor kisebb, mint az azonos átmérőjű és maximális üzemi nyomású acélcsövek tömege, ami nagyban megkönnyíti a szállítást és a beépítést.
• Magas ellenállás a vízkalapáccsal szemben, amelyet a HDPE csövek alacsony rugalmassági modulusa biztosít.
• A polietilén csövek hegesztése sokkal könnyebb, gyorsabb és olcsóbb, mint az acélcsövek. Ezenkívül a HDPE csövek hegesztett illesztései idővel nem veszítik megbízhatóságát..
• Teljes körű környezetbiztonság, amelynek következtében a polietilén csövek használata megengedett a lakosság ivóvízellátását biztosító csővezetékekben.

Polietilén csövek hátrányai:

• A szállított folyadék hőmérsékletének korlátozásai, amelyek megnehezítik azok használatát fűtési és melegvíz-ellátó rendszerekben.
• Specifikus összeszerelési technológia.
• Ezekhez képest az acél- és öntöttvas csövek nagyobb mechanikai tulajdonságokkal rendelkeznek. A talajba helyezett polimer csövek élettartama a helyi talaj típusától (mobilitása) függ.
• Teljesítményjellemzőik az ultraibolya sugárzás hatására csökkennek (az ultraibolya sugárzással szembeni ellenállás mértéke a nyersanyagok előállításánál használt katalizátoroktól függ – HDPE granulátum).

HDPE csőgyártási technológia

A polietilén csövek gyártására szolgáló vonal viszonylag kis területen található – körülbelül 100 méter².

Egy bizonyos fokozatú HDPE granulátumot öntenek az extruder garatba, melegítik az olvadás hőmérsékletére és lágyítják. Az olvadt polietilént tápláljuk az extruder egyenes átmenő fejéhez, bemeneti nyílásán áthaladva a szűrőhálókon és a rácson, amelyre a tüske be van helyezve (áramvonalas kúpos fúvóka). Az olvadt polietilén arányosan veszi körül a tüskét, és továbbjut a jövőbeli cső mátrixához, ahol egy adott átmérőjű cső formájában van. A tüsketestnek van egy beépített fúvókája a sűrített levegő ellátására, amely a mátrix kijáratánál hűti a polietilén cső falait.

A kikeményedett csövet egy speciális eszköz segítségével kihúzzák az extruderből, amelynek megfogási átmérője megegyezik a cső átmérőjével. A kipufogóberendezés vezet a csövet a hűtőegységen keresztül, ahol a hálója a fúvókákból származó vízáramnak van kitéve.

A falvastagság és a cső geometriai alakjának torzulásának hiányát egy érintkezés nélküli mérőberendezéssel ellenőrzik. Mögötte egy jelölőkészülék található, amely dombornyomás vagy nyomtatás révén a HDPE csőtestén megfelelő jelölést alkalmaz.

Ha egy csövet átmérőjében meghaladja a 125 mm-t, akkor a megjelölés után a szükséges hosszúságú darabokra darabolható mozgatható giljotin vagy körfűrész segítségével darabolják, és a csőháló mentén haladnak az extruderből való kihúzási sebességgel. A kisebb átmérőjű csöveket a vontatóval tekercsekbe gyűjtik.

Az extruder fej szerkezeti jellemzői mellett a polietilén cső minőségi jellemzőit befolyásolja az olvadék hőmérséklete, az áramlási sebesség és a rajz. Az áramlási folyamat során az olvadt HDPE molekulák orientálódnak, amely befolyásolja a cső tengelyirányú zsugorodását az extruderből való kilépés után, valamint az anizotrópiát (a kész cső felületén lévő érdesség jelenléte). A polietilén cső tengelyirányú zsugorodásának mértéke a húzás sebességétől is függ – ha nagyobb, mint az olvadék sebessége a kimenetnél, akkor a falak axiális zsugorodása és elvékonyodása növekszik.

A sűrített levegő bevezetésének intenzitása (nyomáskalibrálás) az átmérőtől, a cső falvastagságától, az adott polimer minőségétől és az extruderben lévő olvadék hőmérsékletétől függ. A levegőnyomás kalibrálását akkor kell beállítani, amikor az első csőcsonk kísérleti hangolással távozik az extruderből. Ha a levegőnyomás nem elegendő, akkor észrevehető hullámok alakulnak ki a csőfalakon, ha túlzott, a növekvő súrlódás több mikrotörést okoz, ami jelentősen csökkenti a csőfalak szilárdságát..

Szerelvények polietilén csövekhez

A HDPE csövek háromféle csatlakozót csatlakoztatnak – tompa hegesztéshez (elektromos spirál nélkül), elektromos hegesztéshez és kompressziós csatlakozóhoz.

A tompahegesztő szerelvények (csapok) lehetővé teszik a csövek tompahegesztését. A tompahegesztést a következő sorrendben hajtjuk végre: a csövek és szerelvények végeinek villogása; melegítjük a hegesztendő szakaszokat elektromos fűtőberendezéssel a viszkózus folyékonyság állapotára; a fűtőberendezés eltávolítása és nyomás alatt összehegesztendő alkatrészek összekapcsolása. Fontos, hogy a fűtőberendezés eltávolítása után a szerelvényt és a csövet a lehető leghamarabb összekapcsolják egymással, megakadályozva a műanyag lehűlését. Ezenkívül az erős és megbízható varrás biztosítása érdekében teljes mértékben kiküszöbölni kell a porrészecskék bejutásának a varrásba való esélyét..

Az elektromos hegesztésre szánt HDPE szerelvények beágyazott huzalfűtőkkel (elektromos ellenállásokkal) vannak ellátva – amikor a huzalra áramot vezetnek, annak melegítése miatt a polimer megolvad az illesztési területeken. A csatlakozó és a cső csatlakoztatása után a feszültség-ellátás megszakad, és nagyfeszültségű kapcsolat jön létre. Az elektrofúziós szerelvényeket speciális hegesztőgépekkel hegesztik polimer csövekbe, amelyek lehetővé teszik a hegesztési mód beállítását a cső és a rá vágni kívánt illesztés méretei szerint. Ez a hegesztési módszer különösen hasznos a nehezen elérhető csővezeték-szakaszok javításakor..

A műanyag csővezeték kompressziós szerelvényekkel történő felépítése nagyon egyszerű, mivel ez nem igényli a HDPE csövek további előkészítését. A kompressziós szerelvényeket a csövekhez csatlakoztatják anélkül, hogy szétesnék azok alkotóelemeire – a gumi tömítést a sajtoló hüvely összenyomja a szükséges helyzetbe a kompresszió egyidejű korlátozásával, ezáltal megakadályozva a csövek deformációját, és a speciális kialakítású szorítógyűrű nem engedi meggyengíteni a csatlakozást. A csővezeték kompressziós szerelvények csatlakoztatásával történő felszerelése az év bármely szakaszában elvégezhető, beleértve a negatív hőmérsékleteket is, miközben a teljes munkát személy végezheti, speciális képzés nélkül..