Техническа информация за PERT материала

PERT, нов клас полиетилен за производство на металопластични тръби за топла вода

PERT се препоръчва за производство на абсолютно всякакви тръби за отоплителни системи и топла и студена вода.

Тези материали са уникални с това, че не изискват омрежване, за да се получи добра дълготрайна хидростатична якост при високи температури. Това предлага значителни предимства при обработката пред системите от омрежен полиетилен (PEX).

Обществените тръби могат да се опишат като тръби за подаване на топла и/или студена вода към мрежи за отопление и питейна вода под налягане в сгради. Този клас също така включва крайни употреби, като системи за "топена вода" и "възстановяване на топлина". Такива тръбопроводни системи обикновено работят при налягане от 2 до 10 бара при температури до 70°C с аварийни температури от 95-100°C. Условията за използване на тръби за топла вода от различни класове / цели (подово отопление, свързващи тръби за радиатори и водопроводни тръби) са описани в ISO 10508.

PE за инженерни тръби

В сгради: за системи за топла и студена вода под налягане
Общи: за размразена вода и системи за възстановяване на топлината
Налягане: 2 -10 Atm
Температура: 20.110 C (аварийна работна температура 95.100 C, термична стабилност до 110 ° C)
Срок на експлоатация: най-малко 50 години
Съответствие с разпоредбите за питейна вода

Европейският пазар на тръби за комунални услуги традиционно доскоро беше доминиран от медни и галванизирани стоманени тръби. През последните 25-30 години пластмасите навлязоха значително в този сегмент. Въпреки че медта е все ощедоминиращ материал в повечето части на света, потреблението на пластмаса за тръби за топла вода се оценява на 120 000 тона в световен мащаб, от които половината е в Европа (50% пазарен дял). Предимството на пластмасите е, че не корозират и са устойчиви на много химикали. Те са гъвкави и лесни за инсталиране (като "безкрайна" тръба), запечатани чрез заваряване чрез стопяване и леко тегло, което ги прави лесни за транспортиране и боравене на място.

Често използваните пластмаси за комунални тръби са PE (полиетилен), PP-R (полипропиленов случаен съполимер), PB (полибутен) и в по-малка степен C-PVC (хлориран PVC). Докато PP-R, PB и C-PVC имат добри собствени свойства при висока температура, PE не се счита за подходящ за този пазарен сегмент поради ограниченията на работната температура.

Въпреки това, омрежването на полиетилен (PEX) направи възможно постигането на желаната дългосрочна хидростатична якост при високи температури. По-добрата гъвкавост и еластичност, високата топлопроводимост, добрите икономически свойства и инертността, осигурени от полиетилена, доведоха до бързо нарастване на популярността на омрежения полиетилен. Сега омреженият полиетилен е често срещан пластмасов материал в сегмента на производството на тръби за отоплителни и водоснабдителни системи.

Принципи за разработване на нови продукти

Постигнат е голям напредък в разбирането на връзката структура-свойства на полимерите PE. Чрез разработването на подобрена технология и използването на катализатори, включването и поставянето на ко-мономер в полимерния скелет може да се контролира. Тази по-висока точност при определяне на микрокристалността на полимера позволява да се създават нови комбинации.експлоатационни характеристики. Сега е възможно да се произвеждат полиетиленови полимери, които комбинират висока температура с гъвкавост или по-добър дългосрочен поток за дадена твърдост.

DOWLEX PE компаунд за тръби

Комбинация от нова производителност, постигната чрез молекулярна архитектура
Оптимизиране на концентрацията на кръстосани вериги
Контролиране на включването на комономера в полимерния скелет: кристална микроструктура

Напречните (свързващи) вериги играят ключова роля при определяне на характеристиките на дълготрайното пластично пълзене. Фигура 3 показва как се образуват тези вериги. Отляво е показана кристалната структура на линеен полиетилен без странични вериги или с къси разклонения. Полимерната верига се нагъва и образува слоеста кристална структура. При въвеждането на ко-мономери се създават несъвършенства в структурата на полимера поради въвеждането на къси странични вериги. Страничната хексилова група от октеновия ко-мономер е твърде голяма, за да бъде включена в слоестата кристална структура и полимерната верига се изтласква от кристала. Сега, когато тази верига се въведе в друг кристал, се образува странична верига.

Фигура 3. Влияние на микроструктурата на полимера върху процеса на кристализация

Изключва веригата от кристала
Веригата се навива по-дълго
Всеки клон засяга веригата само близо до точката на закрепване

Графично това е показано на фигура 4. Слоестите кристални структури са свързани чрез аморфни полимерни сегменти, т.е. кръстосани вериги. Вероятността за образуване на кръстосани вериги нараства с дължината на полимерната верига.

Известно е, че молекулите с кръстосани вериги увеличават твърдосттаматериал и да подобри неговата устойчивост на пукнатини при огъване (ESCR) или дългосрочни свойства на пълзене чрез „свързване“ на множество кристали заедно. Страничните вериги показват разтегливост и подвижност и като такива могат да абсорбират и разсейват енергия.

Фигура 4: Кръстосаните верижни молекули увеличават твърдостта на съединението

Молекулите с кръстосана верига увеличават ESCR и твърдостта чрез „свързване“ на множество кристали

Напречните вериги са разтегливи и подвижни (могат да абсорбират/разсейват енергия)

Видът на въведения ко-мономер също влияе върху концентрацията на напречните вериги. Тъй като дължината на веригата на α-олефиновия коммономер се увеличава, способността за кръстосано веригване също се увеличава. Фигура 5 показва, че 1-октенът е по-ефективен от по-късите α-олефини. Причината за това е, че страничните вериги на октена са по-дълги и следователно по-трудно се включват в растящия кристал. Това води до по-голяма вероятност за образуване на кръстосана верига при същата концентрация на комономера.

Фигура 5: Видът на комономера влияе върху вероятността за образуване на кръстосани верижни молекули

При проектирането на молекулярна структура е важно да се контролира концентрацията на комономера и как той е включен в полимерната верига. Фигура 6 показва крива, показваща връзката между молекулното тегло и вероятността от омрежване в съполимери на етилен-октен, направени с помощта на патентованата технология на Dow за полимеризация в разтвор. Чрез контролиране на включването на ко-мономер, могат да се получат различни полимерни морфологии, което води до различен баланс на свойствата.

Чрез прилагане на тези идеи, ново семейство от полиетиленсъединения на марката DOWLEX за производство на тръби за комунални услуги.

Фигура 6: Влияние на молекулното тегло върху вероятността за образуване на кръстосани верижни молекули

Тези разработки формират основата за нов клас полиетиленови материали за приложения при високи температури. Тези съединения са определени в стандарта ISO-1043-1® като PE-RT или устойчив на висока температура полиетилен.

PERT показва отлична дългосрочна хидростатична якост без необходимост от омрежване. Това позволява на производителите на тръби да получат значителни предимства при обработката пред омрежения PEX. Както е определено в стандарта ISO 10508, PERT може да се използва при производството на всички видове тръби за гореща вода.

Полиетилените DOWLEX се използват успешно в производството на тръби за гореща вода повече от 20 години, като вече са инсталирани над 1 000 000 км тръби.

За тръбите за питейна вода е важно да се спазват националните изисквания за продукти, предназначени за контакт с вода. Тези изисквания включват характеристики на вкус и мирис, инхибиране на микробния растеж и разкриване на състава на материала, за да се гарантира, че всички добавки, използвани в производството на този материал, са включени в „положителния списък“.

Благодарение на тяхната добра дългосрочна хидростатична якост при високи температури, съчетана с отлична гъвкавост, DOWLEX 2344E и DOWLEX 2388 са най-доброто решение за отоплителни и водопроводни тръби.

DOWLEX PE тръбни съединения: Световно сертифициране

Сертифициран като неомрежен в следните страни: Австрия, Австралия, Канада, Китай, Чехия, Франция, Германия, Унгария, Иран, Холандия, Полша, България, Словакия, Словения, Испания, Швейцария, САЩ
Одобрен за питейна вода в Австрия, Дания, Франция, Германия, Италия, Холандия, Франция, България, Великобритания, САЩ.

Тръбите, изработени от DOWLEX 2344E, показват отлична дългосрочна хидростатична якост при повишени температури без необходимост от омрежване. Това прави този продукт особено подходящ за производство на тръби за топла вода. Одобрения за този материал са издадени в редица държави, например DOWLEX 2344E отговаря на немския стандарт DIN 16833(6) (PE-RT) и съответния стандарт за приложение DIN 4721.: KIWA(8) одобрен за всички тръби за гореща вода в Холандия; а в САЩ този материал е включен в списъка PPI(9) при 180°F (приблизително 82°C). DOWLEX 2344E DOWLEX 2388 е единственият неомрежващ полиетилен в своя клас. Многослойните многослойни тръби отговарят на изискванията на ASTM1282-01A00.

Тръбите, произведени от DOWLEX 2344E, са изключително гъвкави, което ги прави лесни за инсталиране. Възможно е да се прилагат стандартни PE технологии за заваряване без необходимост от омрежване. В допълнение, липсата на омрежване позволява постигането на високи производствени скорости. Това предимство е важно за производството на многослойни композитни тръби. Високата гладкост на тръбите DOWLEX води до намалена загуба на напор и минимално замърсяване.

Най-новият член на фамилията полиетиленови тръбни смеси DOWLEX е DOWLEX 2388, етилен-октенов съполимер, произведен с помощта на патентованата от Dow технология за полимеризация в разтвор. Този продукт е проектиран да комбинира отлична дългосрочна хидростатична якост с отлична обработваемост.

Предимства на PE-RT за производство на тръби

Скорост на линията > 60 м/мин. без технологични добавки
Без загуба на суровини по време на стартиране на оборудването, тъй като материалът може да бъде рециклиран
Спестяване на време + производствени разходи:

Не е необходима допълнителна стъпка на вулканизация
Не е необходим лабораторен анализ за определяне на степента на омрежване

Добър вкус и мирис

Отлична заваряемост

Фигура 7. Характеристики на напрежението на пръстена DOWLEX 2388, сканиращ електронен микроскоп съгласно ISO 9080

Както може да се види от Фигура 7, регресионните криви на DOWLEX 2388 са много "наклонени", което осигурява високи проектни напрежения за дълъг период от време, особено при повишени температури. При температура от 110 °C, времето на повреда, което е много по-дълго от една година, дава възможност да се предвиди експлоатационният живот на тръбите при 70 °C за 50 години, при 60 °C около 100 години (използвайки екстраполационни показатели съгласно ISO 9080). Полученият проектен стрес не само е сравним с омрежения PEX, но го надвишава.

Таблица 1. Обръчни напрежения в PEX и PE-RT тръби

PE-X DIN 16892 [MPa]

PE-RT (Тип II) Dowlex 2388 [MPa]