ما هي المواد الخام لأنابيب البولي إيثيلين؟

عادةً ما تكون المواد الخام لأنابيب البولي إيثيلين للمياه والغاز والنفط ومياه الصرف الصحي البلدية والصناعية من مواد HDPE و PE80 و PE100.

من أجل إنتاج أنابيب البولي إيثيلين ، يجب أن يتمتع الطارد المستخدم بأفضل جودة حتى يحصل المنتج على الجودة المطلوبة. يجب أن تكون المواد الخام المستخدمة جديدة وخالية من أي إضافات غير الماسترباتش المطلوب في الأنبوب. تمنع طريقة الإنتاج الصحيحة والمضبوطة أكسدة مواد البولي إيثيلين والمواد غير المحترقة ، مما يزيد من خصائص جودة أنابيب البولي إيثيلين ، بما في ذلك المقاومة والقوة ضد الكسر.

يجب أن تكون نسبة السخام في أنابيب البولي إيثيلين في وقت الإنتاج موحدة ، وهذا سيمنع إضعاف قوة شد الأنبوب في الأماكن التي يتراكم فيها السخام بدرجة عالية.

يجب أن يكون لأنابيب البولي إيثيلين في وقت الإنتاج نفس السماكة ويجب أن يكون الأنبوب مستديرًا ودورانًا بدون أي أولوية. يتم إنتاج أنابيب البولي إيثيلين في فروع من 6 إلى 9 و 12 مترًا و 125 مقاسًا على شكل لفائف طولها 100 متر.

سبب وجود السخام في أنابيب البولي ايثيلين

يعد الضوء فوق البنفسجي أحد البيئات الغازية للبولي إيثيلين. التعرض للمنتجات البلاستيكية ، على سبيل المثال أنابيب البولي إيثيلين ، لساعات طويلة في مواجهة الأشعة فوق البنفسجية ، خاصة في وجود الأكسجين والأوزون ، يؤدي إلى تدهور كيميائي تحت آليات مختلفة في بنيتها ، وفي النهاية عن طريق إضعاف الخواص الميكانيكية. سيتم تقليل عمر الخدمة.

لا تتحمل أنابيب البولي إيثيلين الأشعة فوق البنفسجية المنبعثة من الشمس ومصادر الضوء التي لها نفس الشكل من تلقاء نفسها ، وتتسبب الأشعة فوق البنفسجية الضارة في تدميرها. يمكن زيادة مقاومة الأشعة فوق البنفسجية بوجود أصباغ في البولي إيثيلين المطلوب. يمكن للأصباغ أن تمتص الإشعاع وتمنعه ​​من اختراق كتلة المادة. من بين أصباغ الأسود والأبيض والأزرق والأخضر ، يعد السخام الخيار الأفضل لزيادة مقاومة الضوء فوق البنفسجي.

لذلك ، لمنع تغلغل هذه الإشعاعات ، فإنها تخلق ستارة ضوئية مقاومة للسخام كأرخص مضاد للأشعة فوق البنفسجية في هذه المنتجات.

للحصول على أفضل أداء لهذه الستارة ، يجب توزيع ما لا يقل عن 2٪ من السخام بالتساوي في الأنبوب.
تؤدي النسبة المنخفضة من هذه الكمية من السخام (2٪) إلى ضعف الأداء الأمثل للستائر المقاومة للضوء وأعلى من 3٪ تسبب ضعفًا في الخصائص الفيزيائية والميكانيكية الأخرى لهذا المنتج.
هذا المقدار من الخلط ، لأنه يتم بالطريقة الفيزيائية ، في معظم الحالات لا يعطي خليطًا متجانسًا ، وفي بعض الأجزاء تكون كمية السخام أقل أو أكثر من الحد المسموح به ، لذا فإن أفضل طريقة لتحقيق أقصى جودة هي لاستخدام المواد: التمهيدي الأسود (أي الحبيبات المستخدمة التي تحتوي على مضاد للأشعة فوق البنفسجية) لمنع الضرر الجزيئي الناجم عن تأثيرات أشعة الشمس مع توحيد الشروط لجميع أجزاء الأنبوب.

الموثوقية

هذا المعامل المذكور في المعايير الوطنية الإيرانية و DIN الألماني ، يحدد درجة الأمان وضمان طول العمر. بعبارة أخرى ، الأنبوب بمعامل موثوقية 1.25 يعني أن تحمل الضغط الفعلي في هذا الأنبوب أعلى بنسبة 25٪ من ضغطه الاسمي.
ولكن في الواقع ، يشمل هذا المعامل حالات خاصة مثل تحمل ضغوط المقطع العرضي فوق الحد الاسمي أو العيوب غير المرئية أو غير الملموسة التي تحدث أثناء الإنتاج والنقل والتحميل والتخزين.
المعاملات المحددة في المعيار هي 1.25 – 1.6 – 2 ، بالنسبة للحالات العامة ، تكون المعاملات 1.25 وفي الحالات التي تكون فيها الحساسية عالية ، مثل الشرايين الرئيسية أو خطوط النار ، تكون المعاملات 1.6 و 2.
وتجدر الإشارة إلى أن سماكة ووزن الأنابيب يختلفان باختلاف المعاملات وفي وقت التصميم والعقد والإنتاج ومراقبة الجودة والتركيب تعتمد على هذه المعاملات.

اختبار لتحديد نسبة السخام في البوليمر

يعتبر السخام من أهم الإضافات التي تضاف إلى البولي إيثيلين الأساسي لزيادة مقاومة الأنابيب للغزاة في الغلاف الجوي ، وخاصة الضوء فوق البنفسجي. يتم قياس السخام باستخدام فرن كهربائي وطريقة الانحلال الحراري. النسبة المئوية المسموح بها من الكربون في أنبوب البولي إيثيلين هي 0.25.2.2٪ بالوزن ويجب توزيعها بالتساوي في جميع أنحاء الأنابيب.

في المناطق التي يكون فيها تراكم الكربون أعلى من النسبة المسموح بها ، سيحدث تركيز الإجهاد وسيصبح الأنبوب ضعيفًا ، وإذا كان محتوى الكربون أقل من المستوى المسموح به ، ستنخفض قوة الأنبوب ضد أشعة الشمس فوق البنفسجية. في هذه الطريقة ، يتم قياس السخام المتبقي من الانحلال الحراري (المزدوج الحراري) للعينة في فرن بدرجة حرارة من 500 إلى 600 درجة مئوية ، في وجود غاز النيتروجين. بعد ذلك ، عند درجة حرارة 850 درجة مئوية ، يتم حرق كمية الكربون المتبقية تحت تأثير الأكسجين لتحديد النسبة المئوية للرماد (المواد المضافة) في النموذج الأولي.
تستخدم هذه الطريقة لتحديد كمية السخام في البولي إيثيلين والبولي بروبيلين والبولي بيوتيلين. لا يوصى بهذه الطريقة للبلاستيك المعدل باستخدام مونو أكريليك أو غيره من المونومرات القطبية لأنها قد تؤثر على الاختبار. لا يمكن استخدام هذه الطريقة للمركبات التي تحتوي على أصباغ أو مواد مالئة غير متطايرة بخلاف الدخان.
خط إنتاج المعدات لأنابيب البولي إيثيلين ولوازمها

مادة خام لأنبوب البولي إيثيلين

يعتبر البولي إيثيلين أو البولي إيثيلين من أبسط وأرخص البوليمرات. البولي إيثيلين مادة صلبة شمعية وغير نشطة. يتم الحصول على هذه المادة من بلمرة الإيثيلين ويتم اختصارها كـ PE. يحتوي جزيء الإيثيلين على رابطة مزدوجة C = C. في عملية البلمرة المزدوجة ، يتم كسر كل من المونومرات ، وبدلاً من ذلك يتم تكوين رابطة بسيطة بين ذرات الكربون في المونومرات ، ويكون الناتج الناتج عبارة عن جزيء كبير.

اليوم ، نما استخدام مواد البولي إيثيلين (PE) في أنظمة إمدادات المياه تحت الضغط وإمدادات الغاز بشكل كبير. ومن الطبيعي أن يستمر هذا النمو الكبير إذا رأينا بمرور الوقت استخدام تقنيات جديدة في المواد الخام وعملية التصنيع والأساليب لتوصيل وتركيب هذه الأنواع من الأنابيب في الصناعة.
من أجل تحقيق الهدف أعلاه – مع نهج المواد الخام – شهدنا إنتاج أنواع مختلفة من البولي إيثيلين ، الجيل الثالث من هذه العملية المتنامية لمواد PE100 ، والتي منذ عام 1990 في أوروبا كدرجة مناسبة في صناعة الأنابيب .
بمقارنة الجيل الثالث من مواد البولي إيثيلين (PE100) بالجيل الثاني (PE80) ، فإن النقطة المهمة وفقًا لتعريفات ISO هي الحد الأدنى من القوة المتوقعة عند درجة حرارة تشغيل تبلغ 20 درجة مئوية بعد 50 عامًا من تركيب الأنابيب. من المتوقع أن تكون هذه القوة الدنيا 10 ميجا باسكال لـ PE100 و 8 ميجا باسكال لمادة PE80.

أنواع أنابيب البولي إيثيلين على أساس المواد الخام

البولي إيثيلينات هي عائلة من الراتنجات يتم الحصول عليها عن طريق بلمرة غاز الإيثيلين (C2H4). من خلال طريقة المحفز والبلمرة لهذه المادة ، يمكن التحكم فيها بخصائص مختلفة مثل الكثافة ، مؤشر تدفق الذوبان (MFI) ، التبلور ، درجة التفرع والتشابك ، الوزن الجزيئي وتوزيع الوزن الجزيئي. تستخدم البوليمرات منخفضة الوزن الجزيئي كمواد تشحيم.

في بعض الأحيان ، بدلاً من ذرات الهيدروجين في جزيء (بولي إيثيلين) ، يتم ربط سلسلة طويلة من الإيثيلين بذرات الكربون ، تسمى البولي إيثيلين المتفرعة أو البولي إيثيلين الخفيف (LDPE) ؛ لأن كثافته قد انخفضت بسبب زيادة حجم شغلها. في هذا النوع من البولي إيثيلين ، ترتبط جزيئات الإيثيلين ببعضها البعض بشكل عشوائي ، مما يخلق شكلاً وشكلًا غير منتظمين للغاية. كثافته تتراوح بين 0.910 و / 925. ويتم إنتاجه تحت ضغط ودرجة حرارة مرتفعين ، وغالبًا ما يتم استخدام بلمرة الجذور الحرة للفينيل. بالطبع ، يمكن أيضًا استخدام بلمرة Ziegler Nata لتحضيرها.

عندما لا توجد فروع في الجزيء ، يطلق عليه البولي إيثيلين الخطي أو البولي إيثيلين الثقيل (HDPE). يعتبر البولي إيثيلين الخطي أكثر صلابة من البولي إيثيلين المتفرع ، لكن البولي إيثيلين المتفرع أسهل وأرخص في صنعه. شكل وشكل هذا البوليمر متبلور للغاية. البولي إيثيلين الخطي هو منتج طبيعي بوزن جزيئي يتراوح بين 200000 و 500000 ، وهو مبلمر تحت ضغط ودرجات حرارة منخفضة نسبيًا. تتراوح كثافته بين 0.941 و 0.965 ، ويتم تحضيره في الغالب من خلال عملية مشكلة تسمى بلمرة Ziegler-Nata.

يوجد أيضًا بولي إيثيلين تكون كثافته بين كثافات هذين البوليمرين ، أي في النطاق من 0.926 إلى 0.940 ؛ ويسمى البولي إيثيلين شبه الثقيل أو المتوسط. يسمى البولي إيثيلين الذي يتراوح وزنه الجزيئي بين 3 و 6 ملايين بولي إيثيلين عالي الوزن الجزيئي أو UHMWPE ويتم إنتاجه بواسطة بلمرة محفز الميتالوسين. المواد أكثر صعوبة في المعالجة ، لكن خصائصها ممتازة. عندما يتم تشابك البوليمر تمامًا عن طريق الإشعاع أو استخدام المضافات الكيميائية ، لن يصبح البولي إيثيلين لينًا للحرارة. ستكون هذه المادة عبارة عن حرارة صلبة حقيقية مع قوة شد جيدة وخصائص كهربائية وقوة تأثير جيدة على نطاق واسع من درجات الحرارة عند خبزها أثناء التشكيل أو بعده. يتم استخدامه لصنع ألياف قوية جدًا لتحل محل الكيفلار (نوع من مادة البولي أميد) في السترات الواقية من الرصاص ؛ أيضا ، يمكن استخدام لوحاته الكبيرة بدلا من ساحات التزلج على الجليد. عن طريق البلمرة المشتركة مونوميثيلين مع مونومر ألكيل متفرع ، يتم الحصول على بوليمر مشترك مع فروع هيدروكربونية قصيرة ، وهو ما يسمى البولي إيثيلين الخطي منخفض الكثافة ، أو LLDPE ، وغالبًا ما يستخدم لصنع أشياء مثل الأغشية البلاستيكية.

تنقسم أنابيب البولي إيثيلين إلى ثلاث فئات من حيث المواد الخام

انابيب بولي ايثيلين مع مادة PE 63

تتميز مواد PE 63 بكثافة أقل من المواد الأحدث وبالتالي يكون لها وزن وسمك أكبر ، مما يجعل تكلفة إنتاج أنابيب البولي إيثيلين بمواد PE 63 أعلى بكثير من المواد الأحدث ، وبالتالي فإن استخدام هذه المواد غير مبرر اقتصاديًا وفيها عفا عليها الزمن الآن.

انابيب بولي ايثيلين مع مادة PE 80

أصبح استخدام مواد PE 80 في إنتاج أنابيب البولي إيثيلين شائعًا بعد أن أدرك المصنعون أنه من خلال زيادة كثافة المواد الخام ، بسمك ووزن أقل ، يمكن إنتاج أنبوب به قدر أكبر من تحمل الضغط وسعر أرخص.

انابيب بولي ايثيلين مع مادة PE 100

مادة PE 100 هي أحدث نوع من المواد الخام لإنتاج أنابيب البولي إيثيلين ، والتي تعتبر من المواد عالية الجودة. تتميز أنابيب البولي إيثيلين PE 100 بكثافة أكبر ووزن وسماكة أقل ويمكنها أيضًا تحمل المزيد من الضغط.

مزايا أنابيب البولي إيثيلين PE100 على المواد الخام الأخرى

• قابلية معالجة أفضل وإنتاج أعلى وخفض تكاليف الإنتاج
• مرونة أفضل في لف وتثبيت وتركيب الأنابيب
• مقاومة أعلى لنمو الشقوق البطيئة وعامل أمان المنتج العالي
• مقاومة أعلى للنمو السريع للتشقق
• مقاومة هيدروستاتيكية أعلى
• نصائح أساسية

في إنتاج أنابيب الصرف الصحي من البولي إيثيلين 4 مرات حتى حجم 125 (5 بوصات) ، لا يمكن استخدام مواد PE80-PE100 على الإطلاق ويجب استخدام مواد PE63 فقط في إنتاجها. نظرًا لأن سماكة الأنابيب منخفضة جدًا ، فإن إمكانية انفجار وكسر الأنبوب عالية جدًا ، ولكن مواد PE80-PE100 لإنتاج أنابيب كبيرة الحجم ، وخاصة ضغوط العمل البالغة 10 بار و 16 بار.
على سبيل المثال ، يبلغ سمك أنبوب البولي إيثيلين 10 بار 3 بوصات المصنوع من مادة PE63 سماكة 8.2 ويبلغ وزنه 2.12 لكل متر ، بينما يبلغ سمك أنبوب البولي إيثيلين 3 بوصات PE80 يبلغ 5.6 سم ويزن 77.77 على التوالي. 1 وبالنسبة لأنابيب البولي إيثيلين بمادة PE100 ، يبلغ سمكها 6.7 والوزن 1.46.

لا يمكن لصق أنابيب البولي إيثيلين بسبب نقص المذيبات وليس لديها هذه القدرة وفي هذا الصدد تختلف عن الأنابيب البلاستيكية ويتم توصيلها باللحام الحراري للأنابيب أو لحام الأنابيب بالوصلة الملحومة أو بوصلات التروس.