Поливинилхлоридные трубы
Свойства и назначение. Для производства труб применяют термически пластифицированный поливинилхлоридный полимер с добавлением стабилизаторов. Для менее ответственных изделий из поливинилхлорида полимер обычно пластифицируют специальными составами для понижения температуры размягчения полимера и облегчения процесса его переработки. Однако эксплуатационные качества полимера с пластификаторами ухудшаются ввиду снижения теплостойкости, химической стойкости и пр.
Стабилизировать поливинилхлорид необходимо во избежание процесса отщепления хлористого водорода (НСl), возникающего при воздействии тепла, света и других факторов, неизбежных при изготовлении и эксплуатации многих изделий из этого полимера. Чем меньше молекулярный вес полимера и его теплостойкость, тем большее количество хлористого водорода отщепляется при указанных выше воздействиях. Поскольку хлористый водород стимулирует дальнейшее разложение поливинилхлорида, отщепление его недопустимо. При разложении поливинилхлорида изменяется его цвет от белого до темно-коричневого.
В качестве стабилизаторов, назначение которых — связывать выделяющийся хлористый водород, применяют стеараты свинца, бария и кальция. Для этой цели вводят также окислы свинца (глет и сурик), карбонаты и силикаты свинца и натрия и, кроме того, аминовые стабилизаторы — меламин и мочевину. Хотя свинцовые стабилизаторы обладают высокой эффективностью, токсичность и дефицитность ограничивают их применение.|
При стабилизации поливинилхлорида вводятся в небольшом количестве мягчители (трансформаторное масло, стеарин), препятствующие разложению полимера и облегчающие дальнейшую обработку массы.
Поливинилхлорид, предназначенный для производства труб, в случае стабилизации меламином имеет следующий состав: поливинилхлорида 100 кг, меламина 2 кг, трансформаторного масла 2 кг, стеарина 1 кг; полимер, стабилизированный свинцовым глетом, содержит на 100 кг поливинилхлорида 1 кг свинцового глета, 2 кг стеарата кальция и 0,2 кг трансформаторного масла.
Вследствие стойкости поливинилхлорида против химических воздействий, его высоких антикоррозионных и электроизоляционных свойств он особенно ценен в качестве материала для трубопроводов.
Партию поливинилхлорида считают стойкой, если максимальное набухание материала под действием данного реагента не превышает 1%.
Не допускается применять поливинилхлоридные трубы в средах, содержащих ароматические углеводороды, галоидопроизводные углеводородов жирного и ароматического рядов, кетоны и азотную кислоту высокой концентрации.
При решении вопроса о возможности применения поливинилхлоридных труб необходимо учитывать ряд других ограничений и некоторые особенности монтажа трубопроводов, вытекающие из свойства материала.| Прочность его в большой степени зависит от температуры. Так, удельная ударная вязкость при 20°, равная 150 кГ·см/см², падает с понижением температуры и при —20° составляет лишь 30 кГ·см/см², т. е. эксплуатационные качества поливинилхлоридных трубопроводов при отрицательных температурах резко снижаются. Сопротивление ударам также резко понижается при наличии на трубах надрезов.
Трубы, рассчитанные на рабочее давление до 6 ат, изготовляют с внутренним диаметром (условный проход) от 6 до 150 мм, толщиной стенок от 2 до 8 мм и длиной 1,5—3 м. Вес 1 м труб колеблется в соответствующих пределах (от 0,07 до 5,6 кг).
Качественные показатели поливинилхлоридных труб регламентируются техническими условиями. Основные технические характеристики труб приведены в табл. 33.
Таблица 33. Технические характеристики поливинилхлоридных труб
По трубам можно транспортировать жидкости под напором, нагретые до 40°, а самотеком — до 50°. При 60° поливинилхлорид размягчается.
Жидкости, проходящие через поливинилхлоридные трубы, испытывают меньшее гидравлическое сопротивление, чем в стальных трубопроводах, поэтому пропускная способность этих труб на 10% больше, чем новых металлических. Теплопроводность этих труб в 400 раз меньшая, чем у стальных. Благодаря этому на наружных стенках труб не образуется конденсата, что создает лучшие гигиенические условия эксплуатации трубопроводов.|
В отличие от полиэтиленовых поливинилхлоридные трубы способны прочно склеиваться, обеспечивая надежное соединение частей трубопроводов. Прочность склеенных соединений оказывается примерно в 5 раз большая, чем у сварных.
Для склеивания поливинилхлоридных изделий чаще всего используют 15—20%-ный раствор перхлорвинилового полимера в ацетоне или метиленхлориде.
Поливинилхлоридные трубопроводы можно соединять не только неразъемными соединениями (сваркой или склеиванием), но и разъемными — при помощи фланцев и накидных гаек. Резьбовые соединения на трубах делать не рекомендуется, так как резьба ослабляет прочность на удар нарезанного участка.
Обрабатывать поливинилхлоридные трубы и детали можно на обычных металлообрабатывающих станках. Однако надо иметь в виду, что температура обрабатываемого участка не должна превышать 60°, поэтому нужно обязательно выдерживать допустимую скорость резания, величину подачи и режим охлаждения.
Поливинилхлоридным трубам можно придать изогнутую форму, если нагреть их до температуры размягчения, т. е. до 130°. До гнутья трубы наполняют песком и затем нагревают до указанной температуры открытым пламенем, горячим воздухом (в специальных ваннах), в жидкой среде (масле, глицерине) или в песчаных ваннах.| Изгибают нагретые трубы в деревянных или металлических шаблонах, а также на специальных гибочных станках. Чтобы изгиб принял стабильное положение, трубу в этом месте быстро охлаждают.
Поливинилхлоридные трубы применяют для прокладки водопроводных и канализационных сетей, устройства вентиляционных систем и транспортировки агрессивных жидкостей и газов.
Производство поливинилхлоридных труб. Первой операцией в изготовлении поливинилхлоридных труб является получение поливинилхлоридной композиции. Помимо указанных выше рецептур композиции для производства труб применяют композиции следующего состава: на 100 кг поливинилхлорида эмульсионной марки ПВХ-Е-62 или ПВХ-Е-58 (качество полимера нормируется ГОСТ 14039—68) берут 2,5 кг свинцового глета (ГОСТ 5539—50) и 2 кг стеарина технического (ГОСТ 6484—64).
Готовят композицию в специальном смесителе и на горячих вальцах, имеющих рабочую температуру 150—160°. Величину зазора между валками устанавливают в пределах 0,5—1,0 мм.
При вальцевании происходит пластификация полимера, т. е. его частицы под одновременным воздействием тепла и давления соединяются в сплошную массу.|
Молекулы полимера ориентируются в направлении вращения валков. Температурный режим при вальцевании нужно строго контролировать, так как при перегреве вальцов полимер усиленно разлагается, а с понижением их температуры повышается вязкость и замедляется процесс вальцевания. Кроме того, замедление операции вальцевания при повышенной вязкости понижает механические свойства композиции, так как молекулы полимера деструктируются.
Напомним, что поливинилхлорид представляет собой негорючую непрозрачную массу, не имеющую запаха. Цвет материала в зависимости от компонентов смеси изменяется от светло-коричневого до темного.
Основные физико-механические показатели поливинилхлорида следующие:
Объемная масса, г/см³ ………… 1,38—1,4
Водопоглощение за 24 часа при 20°, % …… 0,4
Предел прочности при растяжении, кГ/см² ….. 500
То же, при сжатии, кГ/см² ……….. 800
То же, при изгибе, кГ/см² ……….. 1200
Удлинение при разрыве, % ………. 10—15|
Удельная ударная вязкость, кГ·см/см² …… 120
Модуль упругости, кГ/см² ……….. 40000
Теплостойкость по Мартенсу, ° С …….. 65
Наиболее производительным методом изготовления поливинилхлоридных труб в настоящее время является метод непрерывной экструзии. Этот метод аналогичен методу производства полиэтиленовых труб с некоторыми изменениями температурного режима обработки на шнек-машине и в момент экструзии.
Гранулируют поливинилхлорид аналогично полиэтилену с некоторыми изменениями температурного режима, что объясняется различными температурами размягчения этих полимеров. Гранулированный материал поступает из загрузочного бункера в обогреваемый цилиндр экструдера. При вращении шнека твердые частицы продвигаются к выходному отверстию цилиндра и постепенно размягчаются.
Для фильтрации расплава и увеличения давления массы в конце цилиндра экструдера устанавливают фильтрующие сетки. Формующая часть установки состоит из головки и мундштука. Назначение головки — принимать расплав, выходящий из цилиндра, и направлять его в отверстие мундштука, который имеет постоянное поперечное сечение, соответствующее профилю трубы.
При непрерывном выдавливании поливинилхлоридных труб температура материала в экструзионной машине повышается постепенно: от 60—65° в загрузочной части до 170—180° в головке.|
Для образования в трубе отверстия нужного диаметра применяют специальную деталь, называемую дорном, которая совместно с цилиндрическим мундштуком образует кольцевой зазор, равный толщине стенок трубы. Через этот зазор и выдавливается масса под давлением до 800 кГ/см².
В отличие от полиэтиленовых поливинилхлоридные трубы нельзя свертывать в бухты; их разрезают на отрезки 1,5—3 м в соответствии с техническими условиями.
Поливинилхлоридные трубы хранят в сухих складских помещениях при нормальной температуре (10—20°). При транспортировке и эксплуатации их нельзя бросать или подвергать ударам.
Существовавший ранее метод производства этих труб выдавливанием на поршневых гидравлических прессах в настоящее время почти не применяется.
Перспективно производство поливинилхлоридных труб методом компрессионной сварки листовой заготовки вследствие своей простоты и возможности осуществления в условиях любого экономического района и даже отдельной стройки.
9021 всего просмотров, 0 просмотров за сегодня
