Indholdet af artiklen
- Historie om polyethylenrør
- Karakteristika ved lavtrykspolyethylen
- Egenskaber ved HDPE-rør
- HDPE-rørproduktionsteknologi
- Fittings til polyethylenrør
I denne artikel: En historie med polyethylenrør hvad er forskellen mellem LDPE og HDPE; egenskaber ved lavtrykspolyethylen (høj densitet); fordele og ulemper ved HDPE-rør; teknologi til produktion af rør fra lavtrykspolyethylen; fittings til polyethylenrør.
Plast i form af en køkken sifon til dræning af vand begyndte at storme kommunikation i vores hjem og lejligheder omkring 80’erne, hvilket helt erstattede de tidligere populære stål- og støbejernsifoner. I midten af 90’erne blev plastrør uventet VVS-rør, attraktive for deres nyhed, lav vægt, pris og absolut modstand mod korrosion. Det ser ud til, at efter mere end 15 års tilstedeværelse på det russiske marked burde polyethylenrør være blevet kendt for husejere, men nogle af dem behandler stadig plast i vandforsyningssystemet med mistillid og mistanke. Vi tilbyder at undersøge egenskaberne ved lavtrykspolyethylen og rør fremstillet deraf.
Historie om polyethylenrør
Polyethylen blev som andre typer plast fået ved et uheld. I 1898 gennemførte Hans von Pechmann, en tysk fysiker, en anden fase af forskning på diazomethan, som han havde fået fire år tidligere, et ret farligt stof med kemisk oprindelse. Efter et eksperiment med opvarmning af diazomethan opdagede von Pechmann et hvidt, voksagtigt stof i bunden af kolben, som viste sig at være polyethylen eller, som kemikeren kaldte det, polymethylen. I begyndelsen af det 20. århundrede var der ingen industriel efterspørgsel efter open source Pehmann-polyethylen, så skabelsen blev glemt i 37 lange år..
Efter den første verdenskrig begyndte store industrialister at søge efter nye materialer til isolering af elektriske kabler og overlade deres udvikling til kemiske laboratorier. De britiske kemikere Reginald Gibson og Eric Fawcett, der handlede inden for rammerne af en sådan ordre, genopdagede laboratoriet i det kemiske problem “Empire of the Chemical Industry” (Imperial Chemical Industries) på ny polyethylen – ved at anbringe en blanding af ethylen og benzaldehyd i et trykkammer og handle på det med et tryk på hundreder af atmosfærer. Kemikerne anså det resulterende hvide, vokslignende stof til at være en fejl under forsøget, især da det ikke lykkedes dem at opnå polyethylen – under det første eksperiment kom luft ved et uheld ind i trykkammeret, eksperimenterne tog ikke hensyn til dette.
ICI-laboratorium
Efter at have undersøgt et stof, der ved et uheld blev opnået af Gibson og Fawcett, besluttede kemiker Michael Perrin, der også arbejdede for ICI-anliggender, at skabe en teknologi, der ville gøre det muligt at få polyethylen i industriel skala. Udviklingen af teknologien tog Perrin fire år (han begyndte at forske på polyethylen i 1935) og blev kronet med succes først i 1939 – ICI modtog i år et patent på produktion af højtryks (lav densitet) polyethylen. Under 2. verdenskrig ekspanderede polyethylenproduktionen – denne plast blev brugt til at isolere koaksiale radarkabler. Siden 1944 har polyetylenemballage været efterspurgt i USA blandt ejerne af butikskæder i butikker..
Højtrykspolyethylen havde en ret høj blødhed og plasticitet, derfor var det perfekt til produktion af emballage til emballageprodukter, der blev købt af kunder. Det var imidlertid ikke egnet til brug i kommunikationsnetværk, der transporterer varmt vand – de eksperimentelle rør, der blev oprettet fra denne polymer, lod ikke vand passere, men var ikke i stand til at holde gasser, da intermolekylære bindinger i LDPE ikke er stærke nok.
I 1951 udviklede kemikere Paul Hogan og Robert Banks, der arbejdede for Phillips Petroleum Corporation, en katalysator til polymerisation af polyethylen, chromtrioxid. I nærvær af en katalysator kunne polyethylen fremstilles ved mere moderat tryk og temperatur. Anvendelsen af nye katalysatorer til fremstilling af polyethylenkorn har skabt muligheden for at skabe plastrør til levering af koldt og varmt vand såvel som til kloakkommunikation. To år senere skabte den tyske kemiker Karl Ziegler katalytiske systemer baseret på organoaluminiumforbindelser og titanhalogenider, hvilket gjorde det muligt at opnå lavtryks (høj densitet) polyethylen, som er kendetegnet ved højere stivhed og styrke end LDPE. I 70’erne blev Ziegler-katalysatorsystemet genopfyldt med nye typer, hvilket gjorde det blandt andet muligt at fremstille en lang række polyethylenharpikser.
Karakteristika ved lavtrykspolyethylen
Denne polyethylen fremstilles ved hjælp af gasfase-, suspension- og opløsningsteknologier, polymerisation finder sted under tryk fra 1 til 5 kg / cm2. Den har en densitet på over 0,941 g / cm3, er temmelig stiv og er på grund af sin krystallinske struktur let gennemsigtig eller uigennemsigtig. På grund af den svage forgrening af molekylære bindinger tilvejebringer intermolekylære kræfter høj trækstyrke i lavtrykspolyethylen. Smeltetemperaturen er ca. 130 ° C, hvilket er 20 ° højere end for LDPE, men dette gør polyethylen modstandsdygtig over for opvarmningstemperaturer under driften af færdige produkter (ca. 121 ° C).
Sammenlignet med højtrykspolyethylen er HDPEs fugtighed og gaspermeabilitet 5 gange lavere, det har større kemisk resistens over for fedt og olier. Ligesom LDPE er den modtagelig for miljøskrabning, men polyethylen med lav molekylvægt med lav densitet har ikke denne ulempe. Afhængigt af mærket er HDPE modstandsdygtig over for lave temperaturer fra -50 ° C og derunder.
En bred vifte af produkter fremstilles af højtrykspolyethylenposer og emballagefilm til detailkæder, rør, isolering af højspændingselektriske kabler, forskellige mesh, tanke og dåser, PET flaskehætter, møbelfittings, tilbehør til biler, børns legetøj og spil komplekser, møbler osv..
I Rusland produceres primær lavtrykspolypropylen hos virksomhederne i OOO Stavrolen, OAO Kazanorgsintez, importeret fra Europa og Asien, sekundær (fremstillet af genanvendelige materialer) produceres af en række små producenter.
Egenskaber ved HDPE-rør
Fordele ved lavtrykspolymerrør (høj densitet):
- De har en lang levetid – mindst 40 år. En sådan periode blev oprindeligt fastlagt under deres udvikling i 50’erne af det forrige århundrede..
- De er ikke udsat for ætsende og kemiske påvirkninger, dvs. de kræver ikke vedvarende katodisk beskyttelse, når de lægges i jorden, dvs. de kræver ikke vedligeholdelse.
- Med samme egenskaber er prisen på polyethylenrør lavere end stål.
- På grund af den uovertrufne glathed af de indre overflader, aflejres ikke skala og slam på dem, ændres den indvendige diameter ikke under hele levetiden.
- De har lav termisk ledningsevne – deres varmetab og graden af kondens på yderfladen er ekstremt lille.
- Hvis væsken inde i HDPE-røret fryser, ødelægges strukturen ikke, da rørets diameter stiger under diameteren af den frosne væske (med 5-7% af originalen) og vender tilbage til den forrige efter den transporterede væske optøning.
- Vægten af rør er 6 gange lavere end vægten af stålrør med samme diameter og maksimalt arbejdstryk, hvilket i høj grad letter transport og installation.
- Høj modstand mod vandhammer leveret af lav elasticitetsmodul for HDPE-rør.
- Svejsning af polyethylenrør er meget lettere, hurtigere og billigere end stålrør. Derudover mister svejsede samlinger af HDPE-rør ikke deres pålidelighed over tid..
- Fuldstændig miljøsikkerhed, takket være hvilke polyethylenrør er tilladt til brug i rørledninger, der forsyner befolkningen med drikkevand.
Ulemper ved polyethylenrør:
- Begrænsninger i temperaturen på den transporterede væske, hvilket gør det vanskeligt at bruge dem i varme- og varmtvandsforsyningssystemer.
- Specifik monteringsteknologi.
- Sammenlignet med dem har stål- og støbejernsrør højere mekaniske egenskaber. Levetiden for polymerrør lagt i jorden afhænger af typen af lokal jord (dens mobilitet).
- Deres ydeevneegenskaber reduceres under påvirkning af ultraviolet stråling (graden af modstand mod ultraviolet stråling afhænger af katalysatorerne, der bruges til fremstilling af råmaterialer – HDPE-granuler).
HDPE-rørproduktionsteknologi
Linjen til produktion af polyethylenrør er placeret i et relativt lille område – ca. 100 m2.
HDPE-granuler af en bestemt kvalitet hældes i ekstruderbeholderen, opvarmes til smeltetemperaturen og plastificeres. Den smeltede polyethylen kommer ind i det gennemgående hoved på ekstruderen og passerer ved dens indløb gennem filternettene og gitteret, hvorpå dornen er installeret (strømlinet konisk dyse). Den smeltede polyethylen omslutter dornen proportionalt og følger til matrixen for det fremtidige rør, hvor det har form af et rør med en given diameter. Dornlegemet har en indbygget dyse til tilførsel af trykluft, der køler polyethylenrørets vægge ved udgangen fra matrixen.
Det hærdede rør trækkes ud af ekstruderen ved hjælp af en speciel anordning, hvis gribediameter svarer til rørdiameteren. Udstødningsanordningen leder røret gennem køleenheden, hvor dens bane er dækket med vandstrømme fra dyserne.
Styringen af vægtykkelsen og fraværet af forvrængninger af rørets geometriske form udføres af en måleindretning uden berøring. Bag det er en markeringsenhed, der anvender passende mærkning på HDPE-rørlegemet ved prægning eller udskrivning.
Hvis der produceres et rør med en diameter på mere end 125 mm, skæres det efter mærkning i stykker af den krævede længde ved hjælp af en bevægelig guillotin eller cirkelsav, der følger langs rørbanen med hastigheden for at trække den ud af ekstruderen. Rør med mindre diameter opsamles af trækvinden i spoler.
Ud over de strukturelle egenskaber ved ekstruderhovedet påvirkes polyethylenrørets kvalitetskarakteristika af temperaturen på smelten, hastigheden af dens strømning og trækning. Under strømningen gennemgår smeltede HDPE-molekyler orientering, hvilket påvirker den aksiale krympning af røret efter at have forladt ekstruderen, såvel som anisotropi (tilstedeværelsen af ruhed på overfladen af det færdige rør). Graden af aksial krympning af et polyethylenrør afhænger også af hastigheden på dets træk – hvis det er højere end hastigheden for smelten ved udløbet, øges den aksiale krympning og tyndning af væggene.
Intensiteten af trykluftforsyningen (trykkalibrering) afhænger af diameteren, rørvægstykkelsen, af egenskaberne for den givne polymerkvalitet og temperaturen på dens smelte i ekstruderen. Lufttrykskalibreringen justeres, når den første batch af rør forlader ekstruderen ved eksperimentel indstilling. Hvis lufttrykket er utilstrækkeligt, dannes der mærkbare krusninger på rørvæggene, hvis overdreven vil den stigende friktion forårsage flere mikrokrakker, hvilket vil reducere rørvæggenes styrke væsentligt.
Fittings til polyethylenrør
Tre typer fittings bruges til at forbinde HDPE-rør – til rør svejsning (uden brug af en elektrisk spiral), til elektrisk svejsning og kompressionsbeslag.
Butt svejsning fittings (tapper) tillader butt svejsning af rør sammen. Butt svejsning udføres i følgende rækkefølge: blinkning af enderne af rør og fittings; opvarmning af de svejste sektioner med en elektrisk opvarmningsindretning til en viskøs fluiditetstilstand; ved at fjerne varmeindretningen og forbinde de dele, der skal svejses sammen under tryk. Det er vigtigt at tilslutte fittingen og røret til hinanden så hurtigt som muligt efter fjernelse af opvarmningsanordningen, hvilket forhindrer, at plasten køler. For at sikre en stærk og pålidelig søm er det også nødvendigt at fjerne muligheden for, at støvpartikler kommer ind i sømmen..
HDPE-fittings beregnet til elektrisk svejsning leveres med indlejrede trådvarmere (elektriske modstande) – når en elektrisk strøm tilføres ledningen, får dens opvarmning polymeren til at smelte i sammenføjningsområderne. Når tilslutningen og røret er tilsluttet, afbrydes spændingsforsyningen, og der dannes en forbindelse med høj tæthed. Elektrofusionsbeslag svejses i polymerrør ved hjælp af specielle svejsemaskiner, der giver dig mulighed for at justere svejsetilstanden i henhold til rørets dimensioner og beslaget, der skal skæres ind i det. Denne svejsemetode er især praktisk til reparation af vanskeligt tilgængelige rørledningsafsnit..
Konstruktionen af en plastrørledning ved hjælp af kompressionsfittings er meget enkel, da den ikke kræver yderligere forberedelse af HDPE-rør. Kompressionsfittings er forbundet til rør uden at adskille dem i deres bestanddele – gummipakningen komprimeres af presbøsningen i den position, hvor det er nødvendigt med den samtidige begrænsning af komprimering og derved forhindrer rørdeformationer, og spændingsringen af en speciel konstruktion vil ikke tillade svækkelse af forbindelsen. Installation af rørledningen ved tilslutning af kompressionsfittings kan udføres når som helst på året, inklusive ved temperaturer under temperatur, mens hele arbejdsomfanget er tilgængeligt til menneskelig udførelse uden særlig træning.
Kan du beskrive de forskellige egenskaber og anvendelser af HDPE-rør? Jeg er interesseret i at lære mere om materialet og dets anvendelse inden for rørledningssystemer.