HDPE-Rohre – Beschreibung und Eigenschaften

In diesem Artikel: Eine Geschichte der Polyethylenrohre Was ist der Unterschied zwischen LDPE und HDPE? Eigenschaften von Niederdruckpolyethylen (hohe Dichte); Vor- und Nachteile von HDPE-Rohren; Technologie zur Herstellung von Rohren aus Niederdruck-Polyethylen; Formst√ľcke f√ľr Polyethylenrohre.

HDPE-Rohre - Beschreibung und Eigenschaften

Kunststoff in Form eines K√ľchensiphons zum Ablassen von Wasser begann um die 80er Jahre die Kommunikation in unseren H√§usern und Wohnungen zu st√ľrmen und ersetzte die zuvor beliebten Siphons aus Stahl und Gusseisen vollst√§ndig. Mitte der 90er Jahre wurden Kunststoffrohre unerwartet zu Rohrleitungen, die aufgrund ihrer Neuheit, ihres geringen Gewichts, ihres Preises und ihrer absoluten Korrosionsbest√§ndigkeit attraktiv waren. Es scheint, dass in mehr als 15 Jahren Pr√§senz auf dem russischen Markt Polyethylenrohre den Hausbesitzern bekannt geworden sein sollten, aber einige von ihnen behandeln Plastik in der Wasserversorgung immer noch mit Misstrauen und Misstrauen. Wir bieten an, die Eigenschaften von Niederdruck-Polyethylen und daraus hergestellten Rohren zu untersuchen.

Geschichte der Polyethylenrohre

Polyethylen wurde wie andere Kunststofftypen versehentlich erhalten. Der deutsche Physiker Hans von Pechmann forschte 1898 erneut an Diazomethan, das er vier Jahre zuvor erhalten hatte, einer ziemlich gefährlichen Substanz chemischen Ursprungs. Nach einem Experiment mit Erhitzen von Diazomethan entdeckte von Pechmann eine weiße, wachsartige Substanz am Boden des Kolbens, die sich als Polyethylen oder, wie der Chemiker es nannte, Polymethylen herausstellte. Zu Beginn des 20. Jahrhunderts bestand kein industrieller Bedarf an Open-Source-Pehmann-Polyethylen, so dass seine Entstehung 37 lange Jahre lang vergessen war.

Nach dem Ersten Weltkrieg begannen gro√üe Industrielle, nach neuen Materialien f√ľr die Isolierung von Elektrokabeln zu suchen, und vertrauten ihre Entwicklung chemischen Labors an. Im Rahmen einer solchen Anordnung haben die britischen Chemiker Reginald Gibson und Eric Fawcett im Labor des Chemiekonzerns „Empire of the Chemical Industry“ (Imperial Chemical Industries) Polyethylen wiederentdeckt – indem sie ein Gemisch aus Ethylen und Benzaldehyd in eine Druckkammer gegeben und mit einem Druck von Hunderten von Atmosph√§ren darauf eingewirkt haben. Die Chemiker betrachteten die erhaltene wei√üe, wachsartige Substanz w√§hrend des Experiments als Fehler, zumal es ihnen nicht gelang, Polyethylen wiederzugewinnen – w√§hrend des ersten Experiments trat versehentlich Luft in die Druckkammer ein, die Experimentatoren ber√ľcksichtigten dies nicht.

ICI-Labor ICI-Labor

Nach der Untersuchung einer Substanz, die versehentlich von Gibson und Fawcett erhalten wurde, entschied sich der Chemiker Michael Perrin, der auch f√ľr das ICI-Unternehmen arbeitete, eine Technologie zu entwickeln, die es erm√∂glicht, Polyethylen im industriellen Ma√üstab zu erhalten. Die Entwicklung der Technologie dauerte vier Jahre (er begann 1935 mit der Erforschung von Polyethylen) und wurde erst 1939 von Erfolg gekr√∂nt. ICI erhielt in diesem Jahr ein Patent f√ľr die Herstellung von Hochdruckpolyethylen (niedrige Dichte). W√§hrend des Zweiten Weltkriegs expandierte die Polyethylenproduktion – dieser Kunststoff wurde zur Isolierung von Koaxialradarkabeln verwendet. Seit 1944 sind in den USA Polyethylenverpackungen bei den Eigent√ľmern von Einzelhandelsketten gefragt..

Hochdruck-Polyethylen hatte eine ziemlich hohe Weichheit und Plastizit√§t, daher war es perfekt f√ľr die Herstellung von Verpackungen f√ľr Verpackungsprodukte, die von Kunden gekauft wurden. Es war jedoch nicht f√ľr den Einsatz in Kommunikationsnetzen geeignet, die warmes Wasser transportieren – die aus diesem Polymer hergestellten Versuchsrohre lie√üen kein Wasser durch, konnten jedoch keine Gase halten, da intermolekulare Bindungen in LDPE nicht stark genug sind.

Herstellung von Polyethylenfolien

1951 entwickelten die Chemiker Paul Hogan und Robert Banks, die f√ľr die Phillips Petroleum Corporation arbeiteten, einen Katalysator f√ľr die Polymerisation von Polyethylen und Chromtrioxid. In Gegenwart eines Katalysators k√∂nnte Polyethylen bei moderaterem Druck und moderaterer Temperatur hergestellt werden. Die Verwendung neuer Katalysatoren bei der Herstellung von Polyethylengranulat hat die M√∂glichkeit geschaffen, Kunststoffrohre f√ľr die Versorgung mit kaltem und warmem Wasser sowie f√ľr die Kanalisation herzustellen. Zwei Jahre sp√§ter schuf der deutsche Chemiker Karl Ziegler katalytische Systeme auf Basis von Organoaluminiumverbindungen und Titanhalogeniden, die es erm√∂glichten, Niederdruckpolyethylen (mit hoher Dichte) zu erhalten, das sich durch eine h√∂here Steifigkeit und Festigkeit als LDPE auszeichnet. In den 70er Jahren wurde das Ziegler-Katalysatorsystem mit neuen Typen aufgef√ľllt, die es unter anderem erm√∂glichten, eine breite Palette von Polyethylenharzen herzustellen.

Niederdruck-Polyethylen-Granulat

Eigenschaften von Niederdruckpolyethylen

Dieses Polyethylen wird unter Verwendung von Gasphasen-, Suspensions- und L√∂sungstechnologien hergestellt. Die Polymerisation erfolgt unter einem Druck von 1 bis 5 kg / cm2. Es hat eine Dichte von √ľber 0,941 g / cm¬≥, ist ziemlich starr und aufgrund seiner kristallinen Struktur leicht transparent oder undurchsichtig. Aufgrund der schwachen Verzweigung molekularer Bindungen sorgen intermolekulare Kr√§fte f√ľr eine hohe Zugfestigkeit in Niederdruck-Polyethylen. Die Schmelztemperatur betr√§gt ungef√§hr 130 ¬į C, was 20 ¬į h√∂her ist als die von LDPE, aber dies macht Polyethylen w√§hrend des Betriebs der fertigen Produkte (ungef√§hr 121 ¬į C) gegen Erw√§rmungstemperaturen best√§ndig..

Im Vergleich zu Hochdruck-Polyethylen ist die Feuchtigkeits- und Gasdurchl√§ssigkeit von HDPE f√ľnfmal niedriger und weist eine h√∂here chemische Best√§ndigkeit gegen√ľber Fetten und √Ėlen auf. Wie LDPE ist es anf√§llig f√ľr Risse in der Umwelt, aber Polyethylen mit hohem Molekulargewicht und niedriger Dichte weist diesen Nachteil nicht auf. HDPE ist je nach Marke best√§ndig gegen niedrige Temperaturen ab -50 ¬į C..

Die Verwendung von Polyethylenrohren

Eine breite Produktpalette wird aus Hochdruck-Polyethylen hergestellt – Beutel und Verpackungsfolien f√ľr Einzelhandelsketten, Rohre, Isolierung von Hochspannungskabeln, verschiedene Maschen, Tanks und Dosen, PET-Flaschenverschl√ľsse, M√∂belbeschl√§ge, Zubeh√∂r f√ľr Autos, Kinderspielzeug und Spiele Komplexe, M√∂bel usw..

In Russland wird primäres Niederdruckpolypropylen in den aus Europa und Asien importierten Unternehmen von OOO Stavrolen, OAO Kazanorgsintez, hergestellt. Sekundäres (aus recycelbaren Materialien gewonnenes) wird von einer Reihe kleiner Hersteller hergestellt.

Installation von HDPE-Abwasserrohren

Eigenschaften von HDPE-Rohren

Vorteile von Niederdruck-Polymerrohren (hohe Dichte):

  • Sie haben eine lange Lebensdauer – mindestens 40 Jahre. Eine solche Periode wurde urspr√ľnglich w√§hrend ihrer Entwicklung in den 50er Jahren des letzten Jahrhunderts festgelegt..
  • Sie sind keinen korrosiven und chemischen Einfl√ľssen ausgesetzt, d. H. Sie erfordern keinen erneuerbaren kathodischen Schutz, wenn sie in den Boden gelegt werden, d. H. Sie erfordern keine Wartung.
  • Bei gleichen Eigenschaften sind die Kosten f√ľr Polyethylenrohre niedriger als f√ľr Stahl.
  • Aufgrund der unver√§nderlichen Gl√§tte der Innenfl√§chen lagern sich keine Ablagerungen und kein Schlamm darauf ab, der Innendurchmesser √§ndert sich w√§hrend der gesamten Lebensdauer nicht.
  • Sie haben eine geringe W√§rmeleitf√§higkeit – ihr W√§rmeverlust und der Kondensationsgrad an der Au√üenfl√§che sind √§u√üerst gering.
  • Beim Einfrieren der Fl√ľssigkeit im HDPE-Rohr wird die Struktur nicht zerst√∂rt, da der Rohrdurchmesser unter dem Durchmesser der gefrorenen Fl√ľssigkeit (um 5-7% des Originals) zunimmt und nach dem Auftauen der transportierten Fl√ľssigkeit zur vorherigen zur√ľckkehrt.
  • Das Gewicht von Rohren ist sechsmal niedriger als das Gewicht von Stahlrohren mit gleichem Durchmesser und maximalem Arbeitsdruck, was den Transport und die Installation erheblich erleichtert.
  • Hohe Best√§ndigkeit gegen Wasserschl√§ge durch geringen Elastizit√§tsmodul von HDPE-Rohren.
  • Das Schwei√üen von Polyethylenrohren ist viel einfacher, schneller und billiger als Stahlrohre. Dar√ľber hinaus verlieren Schwei√üverbindungen von HDPE-Rohren mit der Zeit nicht an Zuverl√§ssigkeit..
  • Vollst√§ndige Umweltsicherheit, aufgrund derer Polyethylenrohre zur Verwendung in Rohrleitungen zur Versorgung der Bev√∂lkerung mit Trinkwasser zugelassen sind.

Installation von HDPE-Rohren

Nachteile von Polyethylenrohren:

  • Einschr√§nkungen der Temperatur der transportierten Fl√ľssigkeit, was die Verwendung in Heizungs- und Warmwasserversorgungssystemen erschwert.
  • Spezifische Montagetechnologie.
  • Stahl- und Gusseisenrohre weisen im Vergleich dazu h√∂here mechanische Eigenschaften auf. Die Lebensdauer von im Boden verlegten Polymerrohren h√§ngt von der Art des lokalen Bodens (seiner Mobilit√§t) ab..
  • Ihre Leistungseigenschaften werden unter dem Einfluss von ultravioletter Strahlung verringert (der Grad der Best√§ndigkeit gegen ultraviolette Strahlung h√§ngt von den bei der Herstellung von Rohstoffen verwendeten Katalysatoren ab – HDPE-Granulat).

Abwasserrohre aus Polyethylen

HDPE-Rohrproduktionstechnologie

Die Produktionslinie f√ľr Polyethylenrohre befindet sich auf relativ kleinem Raum – etwa 100 m2.

HDPE-Granulate einer bestimmten Qualit√§t werden in den Extrudertrichter gegossen, auf Schmelztemperatur erhitzt und plastifiziert. Das geschmolzene Polyethylen wird dem Durchgangskopf des Extruders zugef√ľhrt und an seinem Einlass durch die Filternetze und das Gitter gef√ľhrt, auf dem der Dorn installiert ist (stromlinienf√∂rmige konische D√ľse). Das geschmolzene Polyethylen umh√ľllt den Dorn proportional und gelangt zur Matrix des zuk√ľnftigen Rohrs, wo es die Form eines Rohrs mit einem bestimmten Durchmesser hat. Der Dornk√∂rper verf√ľgt √ľber eine eingebaute D√ľse zur Zufuhr von Druckluft, die die W√§nde des Polyethylenrohrs am Ausgang der Matrix k√ľhlt.

HDPE-Rohre - Beschreibung und Eigenschaften

Das ausgeh√§rtete Rohr wird mit einer speziellen Vorrichtung aus dem Extruder herausgezogen, deren Greifdurchmesser dem Rohrdurchmesser entspricht. Die Abgasvorrichtung f√ľhrt das Rohr durch die K√ľhleinheit, wo seine Bahn Wasserstr√∂men aus den D√ľsen ausgesetzt ist.

Die Kontrolle √ľber die Wandst√§rke und das Fehlen von Verzerrungen der geometrischen Form des Rohres erfolgt durch ein ber√ľhrungsloses Messger√§t. Dahinter befindet sich eine Markierungsvorrichtung, die den HDPE-Rohrk√∂rper durch Pr√§gen oder Drucken entsprechend markiert.

HDPE-Rohre - Beschreibung und Eigenschaften

Wenn ein Rohr mit einem Durchmesser von mehr als 125 mm hergestellt wird, wird es nach dem Markieren mit einer beweglichen Guillotine oder Kreiss√§ge in St√ľcke der erforderlichen L√§nge geschnitten, wobei es mit der Geschwindigkeit seines Herausziehens aus dem Extruder entlang der Rohrbahn folgt. Rohre mit kleinerem Durchmesser werden vom Zugwickler zu Spulen gesammelt.

HDPE-Rohre - Beschreibung und Eigenschaften

Neben den strukturellen Eigenschaften des Extruderkopfes werden die Qualit√§tsmerkmale des Polyethylenrohrs von der Temperatur der Schmelze, der Flie√ügeschwindigkeit und dem Ziehen beeinflusst. W√§hrend des Flie√üens werden geschmolzene HDPE-Molek√ľle einer Orientierung unterzogen, die das axiale Schrumpfen des Rohrs nach dem Verlassen des Extruders sowie die Anisotropie (das Vorhandensein von Rauheit auf der Oberfl√§che des fertigen Rohrs) beeinflusst. Der Grad der axialen Schrumpfung eines Polyethylenrohrs h√§ngt auch von der Geschwindigkeit seines Ziehens ab. Wenn es h√∂her ist als die Geschwindigkeit der Schmelze am Auslass, nimmt die axiale Schrumpfung und Ausd√ľnnung der W√§nde zu.

Die Intensit√§t der Druckluftzufuhr (Druckkalibrierung) h√§ngt vom Durchmesser, der Rohrwandst√§rke, den Eigenschaften der gegebenen Polymerqualit√§t und der Temperatur ihrer Schmelze im Extruder ab. Die Luftdruckkalibrierung wird eingestellt, wenn die erste Rohrcharge durch experimentelle Abstimmung aus dem Extruder austritt. Wenn der Luftdruck nicht ausreicht, bilden sich merkliche Wellen an den Rohrw√§nden. Wenn sie √ľberm√§√üig hoch sind, verursacht die zunehmende Reibung mehrere Mikrorisse, die die Festigkeit der Rohrw√§nde erheblich verringern.

Formst√ľcke f√ľr Polyethylenrohre

Drei Arten von Armaturen werden zum Verbinden von HDPE-Rohren verwendet – zum Stumpfschwei√üen (ohne Verwendung einer elektrischen Spirale), zum elektrischen Schwei√üen und f√ľr Klemmverschraubungen.

Stumpfschwei√üfittings (Zapfen) erm√∂glichen das Zusammenschwei√üen von Rohren. Das Stumpfschwei√üen wird in der folgenden Reihenfolge durchgef√ľhrt: Flashen der Enden von Rohren und Formst√ľcken; Erhitzen der zu schwei√üenden Abschnitte mit einer elektrischen Heizvorrichtung auf den Zustand der viskosen Flie√üf√§higkeit; Entfernen Sie die Heizvorrichtung und verbinden Sie die zu verschwei√üenden Teile unter Druck. Es ist wichtig, die Armatur und das Rohr so ‚Äč‚Äčbald wie m√∂glich nach dem Entfernen der Heizvorrichtung miteinander zu verbinden, damit der Kunststoff nicht abk√ľhlt. Um eine starke und zuverl√§ssige Naht zu gew√§hrleisten, muss au√üerdem die M√∂glichkeit des Eindringens von Staubpartikeln in die Naht vollst√§ndig ausgeschlossen werden..

Löten von Polypropylenrohren

HDPE-Fittings f√ľr das Elektroschwei√üen werden mit eingebetteten Drahtheizungen (elektrischen Widerst√§nden) geliefert. Wenn dem Draht elektrischer Strom zugef√ľhrt wird, schmilzt das Polymer durch seine Erw√§rmung in den Verbindungsbereichen. Sobald die Armatur und das Rohr verbunden sind, wird die Spannungsversorgung unterbrochen und eine Verbindung mit hoher Dichtheit hergestellt. Elektrofusionsfittings werden mit speziellen Schwei√üger√§ten in Polymerrohre eingeschwei√üt, mit denen Sie den Schwei√ümodus an die Abmessungen des Rohrs und des zu schneidenden Fittings anpassen k√∂nnen. Diese Schwei√ümethode ist besonders praktisch bei der Reparatur schwer zug√§nglicher Rohrleitungsabschnitte..

Elektrofusionsschweißen von HDPE-Rohren

Der Aufbau einer Kunststoffrohrleitung mit Klemmringverschraubungen ist sehr einfach, da keine zus√§tzliche Vorbereitung der HDPE-Rohre erforderlich ist. Klemmringverschraubungen werden mit Rohren verbunden, ohne in ihre Bestandteile zerlegt zu werden – die Gummidichtung wird durch die Pressh√ľlse in der Position zusammengedr√ľckt, in der dies bei gleichzeitiger Einschr√§nkung der Kompression erforderlich ist, wodurch Rohrverformungen verhindert werden, und der Klemmring einer speziellen Konstruktion kann die Verbindung nicht schw√§chen. Die Installation der Rohrleitung durch Anschlie√üen von Klemmringverschraubungen kann zu jeder Jahreszeit durchgef√ľhrt werden, auch bei negativen Temperaturen, w√§hrend der gesamte Arbeitsumfang von einer Person ohne besondere Schulung ausgef√ľhrt werden kann.

Klemmringverschraubungen f√ľr Polyethylenrohre

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