Bu Makalede: Polietilen Boruların Tarihçesi LDPE ve HDPE arasındaki fark nedir; düşük basınçlı polietilenin (yüksek yoğunluklu) özellikleri; HDPE boruların artıları ve eksileri; düşük basınçlı polietilenden boru üretimi için teknoloji; polietilen borular için bağlantı parçaları.
Suyu boşaltmak için bir mutfak sifonu şeklindeki plastik, 80’li yıllarda evlerimizde ve apartmanlarımızda iletişim fırtınasına girmeye başladı ve daha önce popüler olan çelik ve dökme demir sifonların yerini aldı. 90’lı yılların ortalarında, plastik borular beklenmedik bir şekilde sıhhi tesisat boruları haline geldi, yenilikleri, düşük ağırlıkları, fiyatları ve korozyona karşı mutlak dirençleri nedeniyle çekici oldu. Görünüşe göre Rusya pazarında 15 yıldan fazla bir süredir var olan polietilen boruların ev sahiplerine aşina olması gerekiyordu, ancak bazıları hala su tedarik sistemindeki plastiğe güvensizlik ve şüpheyle bakıyor. Düşük basınçlı polietilenin ve ondan yapılan boruların özelliklerini araştırmayı öneriyoruz..
Polietilen boruların tarihçesi
Diğer plastik türleri gibi polietilen de tesadüfen elde edildi. 1898’de Alman fizikçi Hans von Pechmann, dört yıl önce elde ettiği, oldukça tehlikeli bir kimyasal kökenli madde olan diazometan üzerinde bir sonraki araştırma aşamasını gerçekleştirdi. Diazometanın ısıtılmasıyla ilgili bir deneyden sonra, von Pechmann, şişenin dibinde, polietilen veya kimyagerin dediği gibi polimetilen olduğu ortaya çıkan beyaz, mumsu bir madde keşfetti. 20. yüzyılın başında, açık kaynaklı Pehmann polietilen için endüstriyel talep yoktu, bu nedenle oluşumu 37 yıl boyunca unutuldu..
Birinci Dünya Savaşı’ndan sonra, büyük sanayiciler elektrik kablolarının yalıtımı için yeni malzemeler aramaya başladı ve geliştirmelerini kimya laboratuvarlarına emanet ettiler. Böyle bir düzen çerçevesinde hareket eden İngiliz kimyagerler Reginald Gibson ve Eric Fawcett, “Empire of the Chemical Industry” (Imperial Chemical Industries) kimyasal endişesi laboratuvarında, polietileni yeniden keşfettiler – etilen ve benzaldehit karışımını bir basınç odasına yerleştirerek, üzerine yüzlerce atmosfer basıncı uygulayarak. Kimyagerler, elde edilen beyaz, balmumu benzeri maddenin, özellikle polietileni yeniden elde etmeyi başaramadıkları için deney sırasında bir hata olduğunu düşündüler – ilk deney sırasında hava yanlışlıkla basınç odasına girdi, deneyciler bunu hesaba katmadı..
ICI laboratuvarı
Gibson ve Fawcett tarafından kazara elde edilen bir maddeyi araştırdıktan sonra, ICI endişesi için de çalışan kimyager Michael Perrin, endüstriyel ölçekte polietilen elde etmeyi mümkün kılacak bir teknoloji yaratmaya karar verdi. Teknolojinin gelişimi Perrin dört yıl sürdü (polietileni araştırmaya 1935’te başladı) ve ancak 1939’da başarı ile taçlandı – ICI bu yıl yüksek basınçlı (düşük yoğunluklu) polietilen üretimi için bir patent aldı. II.Dünya Savaşı sırasında polietilen üretimi genişledi – bu plastik, koaksiyel radar kablolarını yalıtmak için kullanıldı. 1944’ten beri, polietilen ambalaj, perakende mağaza zincirlerinin sahipleri arasında Amerika Birleşik Devletleri’nde talep görmektedir..
Yüksek basınçlı polietilen oldukça yüksek bir yumuşaklığa ve plastisiteye sahipti, bu nedenle müşteriler tarafından satın alınan ambalaj ürünleri için ambalaj üretimi için mükemmeldi. Bununla birlikte, sıcak su taşıyan iletişim ağlarında kullanım için uygun değildi – bu polimerden oluşturulan deneysel borular, suyun geçmesine izin vermedi, ancak LDPE’deki moleküller arası bağlar yeterince güçlü olmadığından gazları tutamadı..
1951’de Phillips Petroleum Corporation için çalışan kimyagerler Paul Hogan ve Robert Banks, polietilen, krom trioksitin polimerizasyonu için bir katalizör geliştirdiler. Bir katalizör varlığında polietilen daha orta basınç ve sıcaklıkta üretilebilir. Polietilen granüllerin üretiminde yeni katalizörlerin kullanılması, soğuk ve ılık su sağlamak için ve ayrıca kanalizasyon iletişimi için plastik borular oluşturma olasılığını yarattı. İki yıl sonra, Alman kimyager Karl Ziegler, organoalüminyum bileşikleri ve titanyum halojenürlere dayalı katalitik sistemler yarattı ve bu, LDPE’den daha yüksek sertlik ve mukavemet ile karakterize edilen düşük basınçlı (yüksek yoğunluklu) polietilen elde etmeyi mümkün kıldı. 70’lerde, Ziegler katalizör sistemi, diğer şeylerin yanı sıra çok çeşitli polietilen reçineleri üretmeyi mümkün kılan yeni tiplerle yenilendi..
Düşük basınçlı polietilenin özellikleri
Bu polietilen, gaz fazı, süspansiyon ve çözelti teknolojileri ile üretilir, polimerizasyon 1 ila 5 kg / cm basınç altında gerçekleşir.2. 0.941 g / cm3’ün üzerinde bir yoğunluğa sahiptir, oldukça katıdır ve kristal yapısından dolayı hafif şeffaf veya opaktır. Moleküler bağların zayıf dallanması nedeniyle, moleküller arası kuvvetler, düşük basınçlı polietilende yüksek çekme mukavemeti sağlar. Erime sıcaklığı, LDPE’den 20 ° daha yüksek olan yaklaşık 130 ° C’dir, ancak bu, polietileni bitmiş ürünlerin çalışması sırasında ısıtma sıcaklıklarına dirençli hale getirir (yaklaşık 121 ° C).
HDPE’nin yüksek basınçlı polietilene kıyasla nem ve gaz geçirgenliği 5 kat daha düşük olup, katı ve sıvı yağlara karşı daha yüksek kimyasal dirence sahiptir. LDPE gibi, çevresel çatlamaya karşı hassastır, ancak yüksek moleküler ağırlıklı, düşük yoğunluklu polietilenin bu dezavantajı yoktur. Markaya bağlı olarak HDPE, -50 ° C ve altındaki düşük sıcaklıklara dayanıklıdır..
Yüksek basınçlı polietilenden geniş bir ürün yelpazesi üretilmektedir – perakende zincirleri için çantalar ve ambalaj filmleri, borular, yüksek gerilim elektrik kablolarının yalıtımı, çeşitli ağlar, tanklar ve kutular, PET şişe kapakları, mobilya bağlantı parçaları, araba aksesuarları, çocuk oyuncakları ve oyunlar kompleksler, mobilyalar vb..
Rusya’da, Avrupa ve Asya’dan ithal edilen OOO Stavrolen, OAO Kazanorgsintez işletmelerinde birincil düşük basınçlı polipropilen üretilmekte, ikincil (geri dönüştürülebilir malzemelerden elde edilmektedir) bir dizi küçük üretici tarafından üretilmektedir..
HDPE boruların özellikleri
Düşük basınçlı polimer boruların (yüksek yoğunluklu) avantajları:
- Uzun hizmet ömürleri vardır – en az 40 yıl. Böyle bir dönem başlangıçta, geçen yüzyılın 50’li yıllarındaki gelişmeleri sırasında ortaya çıktı..
- Aşındırıcı ve kimyasal etkilere maruz kalmazlar, yani yere serildiğinde yenilenebilir katodik korumaya ihtiyaç duymazlar, yani bakım gerektirmezler..
- Eşit özelliklere sahip polietilen boruların maliyeti çelikten daha düşüktür.
- İç yüzeylerin değişmez düzgünlüğü nedeniyle, üzerlerinde sırasıyla kireç ve çamur birikmez, iç çap tüm hizmet ömrü boyunca değişmez.
- Düşük ısı iletkenliğine sahiptirler – ısı kayıpları ve dış yüzeydeki yoğunlaşma derecesi son derece düşüktür..
- HDPE boru içindeki sıvı donarsa, boru çapı donmuş sıvının çapının altına (orijinalinin% 5-7’si kadar) artacağından ve taşınan sıvı çözüldükten sonra önceki haline döneceğinden yapı tahribatı gerçekleşmeyecektir..
- Boruların ağırlığı, aynı çaptaki ve maksimum çalışma basıncındaki çelik boruların ağırlığından 6 kat daha düşüktür, bu da nakliye ve montajı büyük ölçüde kolaylaştırır..
- HDPE boruların düşük elastisite modülü ile sağlanan su darbesine karşı yüksek direnç.
- Polietilen boruların kaynağı çelik borulara göre çok daha kolay, daha hızlı ve daha ucuzdur. Ayrıca HDPE boruların kaynaklı ek yerleri zamanla güvenilirliğini kaybetmez..
- Nüfusa içme suyu sağlayan boru hatlarında hangi polietilen boruların kullanılmasına izin verildiği sayesinde tam çevre güvenliği.
Polietilen boruların eksileri:
- Taşınan sıvının sıcaklığıyla ilgili kısıtlamalar, bu da bunların ısıtma ve sıcak su tedarik sistemlerinde kullanılmasını zorlaştırır.
- Özel montaj teknolojisi.
- Onlara kıyasla çelik ve dökme demir borular daha yüksek mekanik özelliklere sahiptir. Zemine döşenen polimer boruların hizmet ömrü, yerel toprağın türüne (hareketliliği) bağlıdır..
- Ultraviyole radyasyonun etkisi altında performans özellikleri azalır (ultraviyole radyasyona karşı direnç derecesi, hammadde üretiminde kullanılan katalizörlere bağlıdır – HDPE granülleri).
HDPE boru üretim teknolojisi
Polietilen boru üretim hattı nispeten küçük bir alanda bulunmaktadır – yaklaşık 100 m2.
Ekstrüder hunisine belirli bir derecedeki HDPE granülleri dökülür, eriyik sıcaklığına kadar ısıtılır ve plastikleştirilir. Erimiş polietilen ekstrüderin düz kafasına girer, girişinden filtre ağlarından ve mandrelin takılı olduğu ızgaradan geçer (aerodinamik konik nozül). Erimiş polietilen, mandreli orantılı olarak sarar ve belirli bir çapta bir boru şeklini aldığı gelecekteki borunun matrisini takip eder. Mandrel gövdesi, matristen çıkışta polietilen borunun duvarlarını soğutan basınçlı hava sağlamak için yerleşik bir nozüle sahiptir..
Sertleşmiş boru, kavrama çapı boru çapına karşılık gelen özel bir cihaz kullanılarak ekstrüderden çekilir. Egzoz cihazı, boruyu, ağın nozüllerden gelen su akışlarıyla kaplı olduğu soğutma ünitesi boyunca yönlendirir..
Duvar kalınlığının kontrolü ve borunun geometrik şeklinin bozulmaması, temassız bir ölçüm cihazı ile gerçekleştirilir. Arkasında kabartma veya baskı ile HDPE boru gövdesi üzerine uygun işaretleme uygulayan bir işaretleme cihazı vardır..
125 mm’yi aşan bir çapa sahip bir boru üretiliyorsa, işaretledikten sonra, hareketli bir giyotin veya daire testere kullanılarak, boru ağını ekstrüderden çekilme hızında takip ederek gerekli uzunlukta parçalar halinde kesilir. Daha küçük çaplı borular, çekmeli sarıcı tarafından kangallar halinde toplanır.
Ekstrüder kafasının yapısal özelliklerine ek olarak, polietilen borunun kalite özellikleri eriyik sıcaklığından, akış hızından ve çekilmesinden etkilenir. Akış sürecinde, erimiş HDPE molekülleri, ekstrüderden çıktıktan sonra borunun eksenel büzülmesini ve anizotropiyi (bitmiş borunun yüzeyinde pürüzlülüğün varlığı) etkileyen oryantasyondan geçer. Bir polietilen borunun eksenel büzülme derecesi aynı zamanda çekme hızına da bağlıdır – çıkıştaki eriyik hızından daha yüksekse, o zaman eksenel büzülme ve duvarların incelmesi artar..
Basınçlı hava beslemesinin yoğunluğu (basınç kalibrasyonu) çapa, boru duvar kalınlığına, belirli bir polimer sınıfının özelliklerine ve ekstrüderdeki erime sıcaklığına bağlıdır. Hava basıncı kalibrasyonu, ilk boru partisi deneysel ayar ile ekstrüderden çıktığında ayarlanır. Hava basıncı yetersizse, boru duvarlarında gözle görülür dalgalanmalar oluşur, aşırı ise artan sürtünme birden fazla mikro çatlaklara neden olur ve bu da boru duvarlarının mukavemetini önemli ölçüde azaltır..
Polietilen borular için bağlantı parçaları
HDPE boruları bağlamak için üç tip bağlantı parçası kullanılır – alın kaynağı için (elektrikli spiral kullanmadan), elektrikli kaynak ve sıkıştırma bağlantı parçaları için.
Alın kaynak bağlantı parçaları (tıkaçlar) boruların birbirine alın kaynağına izin verir. Alın kaynağı şu sırayla gerçekleştirilir: boruların ve bağlantı parçalarının uçlarının parlaması; kaynaklı bölümlerin bir elektrikli ısıtma cihazı ile bir viskoz akışkanlık durumuna ısıtılması; ısıtma cihazını çıkararak ve kaynaklanacak parçaları basınç altında birbirine bağlayarak. Isıtma cihazını çıkardıktan sonra fiting ve boruyu mümkün olan en kısa sürede birbirine bağlamak, plastiğin soğumasını önlemek önemlidir. Ayrıca, güçlü ve güvenilir bir dikiş sağlamak için, dikişe toz partiküllerinin girme olasılığını tamamen ortadan kaldırmak gerekir..
Elektrik kaynağı için amaçlanan HDPE bağlantı parçaları, gömülü tel ısıtıcılar (elektrik dirençleri) ile birlikte sağlanır – tele bir elektrik akımı verildiğinde, ısınması polimerin bağlantı alanlarında erimesine neden olur. Bağlantı parçası ve boru bağlandıktan sonra, gerilim beslemesi kesilir ve yüksek sızdırmazlık bağlantısı oluşturulur. Elektrofüzyon bağlantı parçaları, boru boyutlarına ve içine kesilecek bağlantı parçasına göre kaynak modunu ayarlamanıza izin veren özel kaynak makineleri kullanılarak polimer borulara kaynaklanır. Bu kaynak yöntemi özellikle ulaşılması zor boru hattı bölümlerinin onarımı için uygundur..
HDPE boruların ilave olarak hazırlanmasını gerektirmediğinden, sıkıştırma bağlantı parçaları kullanılarak plastik bir boru hattının yapımı çok basittir. Sıkıştırma fitingleri, kurucu parçalarına sökülmeden borulara bağlanır – kauçuk conta, aynı anda sıkıştırma kısıtlaması ile gerekli olduğu konumda pres manşonu tarafından sıkıştırılır, böylece boru deformasyonlarını önler ve özel bir tasarımın kelepçeleme halkası bağlantının zayıflamasına izin vermez. Boru hattının sıkıştırma bağlantı parçalarını bağlayarak montajı, sıfır altı sıcaklıklar da dahil olmak üzere yılın herhangi bir zamanında gerçekleştirilebilirken, tüm iş kapsamı özel eğitim olmaksızın insan tarafından gerçekleştirilebilir..
HDPE borular – tanımı ve özellikleri
HDPE, High Density Polyethylene borular yüksek yoğunluklu politetilen malzemelerden üretilen çok amaçlı plastik boruların adıdır. HDPE borular yüksek mukavemet, dayanıklılık, kimyasal direnç, esneklik ve sağlamlık gibi özellikleri sayesinde tesisat uygulamaları için ideal bir seçimdir. Bu borularda kararma, çatlağa ve yarma yaşanmaz, yapısal uzunlukları, basınç dirençleri gibi fonksiyonel özellikleri korunmuştur.
Mühendislik sistemleri
HDPE borular hakkında bir sorum var. Bu boruların dayanıklılık ve esneklik özellikleri nedir? Ayrıca ne tür projelerde tercih edilirler ve hangi avantajları sağlarlar? Bilgilerinizi bekliyorum. Teşekkür ederim.