Σωλήνας (για άρδευση)

Πολυαιθυλένιο υψηλής πυκνότητας, το αγγλικό όνομα είναι "High Density Polyethylene" ή "HDPE" για συντομία.Το HDPE είναι μια εξαιρετικά κρυσταλλική, μη πολική θερμοπλαστική ρητίνη.Η εμφάνιση του αρχικού HDPE είναι γαλακτώδες λευκό και το λεπτό τμήμα είναι ημιδιαφανές σε κάποιο βαθμό.Το PE έχει εξαιρετική αντοχή στα περισσότερα οικιακά και βιομηχανικά χημικά.Ορισμένοι τύποι χημικών μπορεί να προκαλέσουν χημική διάβρωση, όπως διαβρωτικά οξειδωτικά (συμπυκνωμένο νιτρικό οξύ), αρωματικοί υδρογονάνθρακες (ξυλόλιο) και αλογονωμένοι υδρογονάνθρακες (τετραχλωριούχος άνθρακας).Το πολυμερές είναι μη υγροσκοπικό και έχει καλή αντοχή στους υδρατμούς και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για σκοπούς συσκευασίας.Το HDPE έχει καλές ηλεκτρικές ιδιότητες, ιδιαίτερα την υψηλή διηλεκτρική αντοχή της μόνωσης, καθιστώντας το πολύ κατάλληλο για καλώδια και καλώδια.Οι κατηγορίες μεσαίου έως υψηλού μοριακού βάρους έχουν εξαιρετική αντοχή στην κρούση, ακόμη και σε θερμοκρασία δωματίου και ακόμη και σε χαμηλές θερμοκρασίες -40F.

Το HDPE είναι μια θερμοπλαστική πολυολεφίνη που παράγεται με συμπολυμερισμό αιθυλενίου.Αν και το HDPE κυκλοφόρησε το 1956, αυτό το πλαστικό δεν έχει φτάσει ακόμη σε ένα ώριμο επίπεδο.Αυτό το υλικό γενικής χρήσης αναπτύσσει συνεχώς τις νέες του χρήσεις και αγορές.

Κύρια χαρακτηριστικά

Το HDPE είναι μια μη πολική θερμοπλαστική ρητίνη με υψηλή κρυσταλλικότητα.Η εμφάνιση του αρχικού HDPE είναι γαλακτώδες λευκό και το λεπτό τμήμα είναι ημιδιαφανές σε κάποιο βαθμό.Το PE έχει εξαιρετική αντοχή στα περισσότερα οικιακά και βιομηχανικά χημικά.Ορισμένοι τύποι χημικών μπορεί να προκαλέσουν χημική διάβρωση, όπως διαβρωτικά οξειδωτικά (συμπυκνωμένο νιτρικό οξύ), αρωματικοί υδρογονάνθρακες (ξυλόλιο) και αλογονωμένοι υδρογονάνθρακες (τετραχλωριούχος άνθρακας).Το πολυμερές είναι μη υγροσκοπικό και έχει καλή αντοχή στους υδρατμούς και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για σκοπούς συσκευασίας.Το HDPE έχει καλές ηλεκτρικές ιδιότητες, ιδιαίτερα την υψηλή διηλεκτρική αντοχή της μόνωσης, καθιστώντας το πολύ κατάλληλο για καλώδια και καλώδια.Οι κατηγορίες μεσαίου έως υψηλού μοριακού βάρους έχουν εξαιρετική αντοχή στην κρούση, ακόμη και σε θερμοκρασία δωματίου και ακόμη και σε χαμηλές θερμοκρασίες -40F.Τα μοναδικά χαρακτηριστικά των διαφόρων ποιοτήτων HDPE είναι ο σωστός συνδυασμός τεσσάρων βασικών μεταβλητών: πυκνότητα, μοριακό βάρος, κατανομή μοριακού βάρους και πρόσθετα.Διαφορετικοί καταλύτες χρησιμοποιούνται για την παραγωγή προσαρμοσμένων πολυμερών με ειδικές ιδιότητες.Ο συνδυασμός αυτών των μεταβλητών παράγει βαθμούς HDPE για διαφορετικούς σκοπούς.επιτυγχάνοντας την καλύτερη ισορροπία στην απόδοση.

πυκνότητα

Αυτή είναι η κύρια μεταβλητή που καθορίζει τα χαρακτηριστικά του HDPE, αν και οι τέσσερις μεταβλητές που αναφέρθηκαν επηρεάζουν η μία την άλλη.Το αιθυλένιο είναι η κύρια πρώτη ύλη του πολυαιθυλενίου.Μερικά άλλα συμμονομερή, όπως 1-βουτένιο, 1-εξένιο ή 1-οκτένιο, χρησιμοποιούνται επίσης συχνά για τη βελτίωση της απόδοσης του πολυμερούς.Για το HDPE, η περιεκτικότητα των παραπάνω λίγων μονομερών γενικά δεν υπερβαίνει το 1%-2%.Η προσθήκη συμμονομερούς μειώνει ελαφρώς την κρυσταλλικότητα του πολυμερούς.Αυτή η αλλαγή γενικά μετριέται με την πυκνότητα, η οποία έχει μια γραμμική σχέση με την κρυσταλλικότητα.Η γενική ταξινόμηση των Ηνωμένων Πολιτειών είναι σύμφωνα με το ASTM D1248 και η πυκνότητα του HDPE είναι 0,940 g/.Πάνω από το C;Το εύρος πυκνότητας του MDPE είναι 0,926-0,940 g/CC.Άλλες ταξινομήσεις μερικές φορές ταξινομούν το MDPE ως HDPE ή LLDPE.Τα ομοπολυμερή έχουν την υψηλότερη πυκνότητα, την υψηλότερη ακαμψία, καλή διαπερατότητα και το υψηλότερο σημείο τήξης, αλλά γενικά έχουν χαμηλή αντίσταση στη ρηγμάτωση της περιβαλλοντικής καταπόνησης (ESCR).Το ESCR είναι η ικανότητα του PE να αντιστέκεται στη ρηγμάτωση που προκαλείται από μηχανική ή χημική καταπόνηση.Η υψηλότερη πυκνότητα γενικά βελτιώνει τη μηχανική αντοχή, όπως η αντοχή σε εφελκυσμό, η ακαμψία και η σκληρότητα.θερμικές ιδιότητες όπως θερμοκρασία σημείου μαλάκυνσης και θερμοκρασία θερμικής παραμόρφωσης.και αδιαπερατότητα, όπως διαπερατότητα αέρα ή διαπερατότητα υδρατμών.Η χαμηλότερη πυκνότητα βελτιώνει την αντοχή στην κρούση και το E-SCR.Η πυκνότητα του πολυμερούς επηρεάζεται κυρίως από την προσθήκη συμμονομερών, αλλά σε μικρότερο βαθμό από το μοριακό βάρος.Το υψηλό ποσοστό μοριακού βάρους μειώνει ελαφρώς την πυκνότητα.Για παράδειγμα, τα ομοπολυμερή έχουν διαφορετικές πυκνότητες σε ένα ευρύ φάσμα μοριακών βαρών.

Παραγωγή και καταλύτης

Η πιο κοινή μέθοδος παραγωγής πολυαιθυλενίου είναι μέσω της επεξεργασίας ιλύος ή αέριας φάσης, και μερικά παράγονται με επεξεργασία φάσης διαλύματος.Όλες αυτές οι διεργασίες είναι εξώθερμες αντιδράσεις που περιλαμβάνουν μονομερές αιθυλενίου, μονομερές α-ολεφίνης, σύστημα καταλύτη (μπορεί να είναι περισσότερες από μία ενώσεις) και διάφορους τύπους αραιωτικών υδρογονανθράκων.Το υδρογόνο και ορισμένοι καταλύτες χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο του μοριακού βάρους.Ο αντιδραστήρας πολτού είναι γενικά μια δεξαμενή ανάδευσης ή ένας συνηθέστερα χρησιμοποιούμενος αντιδραστήρας βρόχου μεγάλης κλίμακας στον οποίο ο πολτός μπορεί να κυκλοφορήσει και να αναδευτεί.Όταν το αιθυλένιο και το συμμονομερές (όπως χρειάζεται) έρχονται σε επαφή με τον καταλύτη, σχηματίζονται σωματίδια πολυαιθυλενίου.Μετά την απομάκρυνση του αραιωτικού, οι κόκκοι πολυαιθυλενίου ή οι κόκκοι σκόνης ξηραίνονται και τα πρόσθετα προστίθενται ανάλογα με τη δοσολογία για την παραγωγή σφαιριδίων.Μια σύγχρονη γραμμή παραγωγής με μεγάλους αντιδραστήρες με εξωθητήρες διπλού κοχλία μπορεί να παράγει περισσότερα από 40.000 λίβρες PE ανά ώρα.Η ανάπτυξη νέων καταλυτών συμβάλλει στη βελτίωση της απόδοσης των νέων ποιοτήτων HDPE.Οι δύο πιο συχνά χρησιμοποιούμενοι τύποι καταλυτών είναι οι καταλύτες με βάση οξείδιο του χρωμίου της Philips και οι καταλύτες ένωσης τιτανίου-αλκυλοαλουμινίου.Το HDPE που παράγεται από τον καταλύτη Phillips έχει μεσαίου πλάτους κατανομή μοριακού βάρους.ο καταλύτης τιτανίου-αλκυλοαλουμινίου έχει στενή κατανομή μοριακού βάρους.Ο καταλύτης που χρησιμοποιείται στην παραγωγή στενών πολυμερών MDW σε έναν διπλό αντιδραστήρα μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή ευρειών ποιοτήτων MDW.Για παράδειγμα, δύο αντιδραστήρες σε σειρά που παράγουν σημαντικά διαφορετικά προϊόντα μοριακού βάρους μπορούν να παράγουν διτροπικά πολυμερή μοριακού βάρους που έχουν ένα πλήρες φάσμα κατανομών μοριακού βάρους.Εξαρτήματα σωλήνων πολυαιθυλενίου

Μοριακό βάρος

Το υψηλότερο μοριακό βάρος οδηγεί σε υψηλότερο ιξώδες πολυμερούς, αλλά το ιξώδες σχετίζεται επίσης με τη θερμοκρασία και τον ρυθμό διάτμησης που χρησιμοποιούνται στη δοκιμή.Η ρεολογία ή η μέτρηση μοριακού βάρους χρησιμοποιείται για τον χαρακτηρισμό του μοριακού βάρους του υλικού.Οι ποιότητες HDPE έχουν γενικά ένα εύρος μοριακού βάρους από 40.000 έως 300.000 και το μέσο μοριακό βάρος κατά βάρος αντιστοιχεί περίπου στο εύρος του δείκτη τήγματος, δηλαδή από 100 έως 0. 029/10 λεπτά.Γενικά, υψηλότερο MW (χαμηλότερος δείκτης τήξης MI) ενισχύει την αντοχή τήγματος, καλύτερη σκληρότητα και ESCR, αλλά υψηλότερο MW κάνει την επεξεργασία

Η διαδικασία είναι πιο δύσκολη ή απαιτεί υψηλότερη πίεση ή θερμοκρασία.

Κατανομή μοριακού βάρους (MWD): Η WD του PE ποικίλλει από στενή σε ευρεία, ανάλογα με τον χρησιμοποιούμενο καταλύτη και τη διαδικασία επεξεργασίας.

Ο πιο συχνά χρησιμοποιούμενος δείκτης μέτρησης MWD είναι ο δείκτης ανομοιομορφίας (HI), ο οποίος είναι ίσος με το μέσο κατά βάρος μοριακό βάρος (MW) διαιρούμενο με τον αριθμητικό μέσο μοριακό βάρος (Mn).Αυτό το εύρος δείκτη για όλους τους βαθμούς HDPE είναι 4-30.Το στενό MWD παρέχει χαμηλή στρέβλωση και υψηλή πρόσκρουση κατά τη διαδικασία χύτευσης.Το μεσαίο έως ευρύ MWD παρέχει δυνατότητα επεξεργασίας για τις περισσότερες διαδικασίες εξώθησης.Το Wide MWD μπορεί επίσης να βελτιώσει την αντοχή τήξης και την αντίσταση ερπυσμού.

πρόσθετος

Η προσθήκη αντιοξειδωτικών μπορεί να αποτρέψει την αποικοδόμηση του πολυμερούς κατά την επεξεργασία και να αποτρέψει την οξείδωση του τελικού προϊόντος κατά τη χρήση.Τα αντιστατικά πρόσθετα χρησιμοποιούνται σε πολλές ποιότητες συσκευασίας για τη μείωση της πρόσφυσης των φιαλών ή των συσκευασιών στη σκόνη και τη βρωμιά.Συγκεκριμένες εφαρμογές απαιτούν ειδικά σκευάσματα πρόσθετων, όπως αναστολείς χαλκού που σχετίζονται με εφαρμογές σύρματος και καλωδίων.Εξαιρετική αντοχή στις καιρικές συνθήκες και αντι-υπεριώδη (ή ηλιακή ακτινοβολία) μπορούν να επιτευχθούν με την προσθήκη πρόσθετων κατά της υπεριώδους ακτινοβολίας.Χωρίς την προσθήκη PE ανθεκτικού στην υπεριώδη ακτινοβολία ή αιθάλης, συνιστάται να μην συνεχίσετε να το χρησιμοποιείτε σε εξωτερικούς χώρους.Οι υψηλής ποιότητας χρωστικές μαύρου άνθρακα παρέχουν εξαιρετική αντοχή στην υπεριώδη ακτινοβολία και χρησιμοποιούνται συχνά σε εφαρμογές εξωτερικού χώρου, όπως καλώδια, καλώδια, στρώματα δεξαμενών ή σωλήνες.

μεθόδους επεξεργασίας

Το PE μπορεί να κατασκευαστεί με ένα ευρύ φάσμα διαφορετικών μεθόδων επεξεργασίας.Χρησιμοποιώντας το αιθυλένιο ως κύρια πρώτη ύλη, το προπυλένιο, το 1-βουτένιο και το εξένιο ως συμπολυμερές, υπό τη δράση ενός καταλύτη, υιοθετείται η διαδικασία πολυμερισμού πολτού ή πολυμερισμού αέριας φάσης και το λαμβανόμενο πολυμερές φλας, διαχωρίζεται, ξηραίνεται, κοκκοποιείται , κλπ. Διαδικασία λήψης τελικών προϊόντων με ομοιόμορφα σωματίδια.Συμπεριλαμβάνονται όπως εξώθηση φύλλων, εξώθηση φιλμ, εξώθηση σωλήνων ή προφίλ, χύτευση με εμφύσηση, χύτευση με έγχυση και περιστροφική χύτευση.

▲ Εξώθηση: Ο βαθμός που χρησιμοποιείται για την παραγωγή εξώθησης έχει γενικά δείκτη τήξης μικρότερο από 1 και μεσαίο προς μεγάλο MWD.Κατά τη διάρκεια της επεξεργασίας, ο χαμηλός MI μπορεί να αποκτήσει κατάλληλη αντοχή τήξης.Οι ευρύτερες ποιότητες MWD είναι πιο κατάλληλες για εξώθηση επειδή έχουν υψηλότερες ταχύτητες παραγωγής, χαμηλότερες πιέσεις μήτρας και μειωμένη τάση θραύσης τήγματος.

Το PE έχει πολλές εφαρμογές εξώθησης, όπως σύρματα, καλώδια, σωλήνες, σωλήνες και προφίλ.Οι εφαρμογές σωλήνων κυμαίνονται από κίτρινους σωλήνες μικρής διατομής για φυσικό αέριο έως μαύρους σωλήνες με παχύ τοίχωμα με διάμετρο 48 ιντσών για βιομηχανικούς και αστικούς αγωγούς.Η χρήση σωλήνων με κοίλο τοίχο μεγάλης διαμέτρου ως υποκατάστατο των σωλήνων αποχέτευσης ομβρίων υδάτων από σκυρόδεμα και άλλους σωλήνες αποχέτευσης αυξάνεται με ταχείς ρυθμούς.

Φύλλο και θερμοδιαμόρφωση: Η θερμοδιαμορφωτική επένδυση πολλών μεγάλων ψυγείων πικ-νικ είναι κατασκευασμένη από πολυαιθυλένιο, το οποίο είναι σκληρό, ελαφρύ και ανθεκτικό.Άλλα φύλλα και θερμοδιαμορφωμένα προϊόντα περιλαμβάνουν λασπωτήρες, επενδύσεις δεξαμενών, προστατευτικά δοχείων, κιβώτια αποστολής και δεξαμενές.Ένας μεγάλος αριθμός ταχέως αναπτυσσόμενων εφαρμογών φύλλων είναι χωριά με σάπια φύλλα ή πυθμένα λιμνών, τα οποία βασίζονται στην σκληρότητα, τη χημική αντοχή και τη στεγανότητα του MDPE.

▲Χύτευση με εμφύσηση: Πάνω από το 1/3 του HDPE που πωλείται στις Ηνωμένες Πολιτείες χρησιμοποιείται για χύτευση με εμφύσηση.Αυτά κυμαίνονται από μπουκάλια που περιέχουν λευκαντικό, λάδι κινητήρα, απορρυπαντικό, γάλα και απεσταγμένο νερό έως μεγάλα ψυγεία, δεξαμενές καυσίμων αυτοκινήτων και δοχεία.Τα χαρακτηριστικά των βαθμών χύτευσης με εμφύσηση, όπως η αντοχή τήξης, το ES-CR και η σκληρότητα, είναι παρόμοια με εκείνα που χρησιμοποιούνται για εφαρμογές φύλλων και θερμοδιαμόρφωσης, επομένως μπορούν να χρησιμοποιηθούν παρόμοιες ποιότητες.

Η χύτευση με έγχυση χρησιμοποιείται συνήθως για την κατασκευή μικρότερων δοχείων (λιγότερο από 16 oz) για τη συσκευασία φαρμάκων, σαμπουάν και καλλυντικών.Ένα από τα πλεονεκτήματα αυτής της διαδικασίας είναι ότι τα μπουκάλια παραγωγής κόβονται αυτόματα, χωρίς να χρειάζονται βήματα μετά το φινίρισμα, όπως η γενική χύτευση με εμφύσηση.Αν και ορισμένες στενές ποιότητες MWD χρησιμοποιούνται για τη βελτίωση του φινιρίσματος της επιφάνειας, χρησιμοποιούνται γενικά οι μεσαίες έως μεγάλες ποιότητες MWD.

▲ Χύτευση με έγχυση: Το HDPE έχει αμέτρητες εφαρμογές, που κυμαίνονται από επαναχρησιμοποιήσιμα κύπελλα αναψυκτικών με λεπτό τοίχωμα έως δοχεία 5 gsl, τα οποία καταναλώνουν το 1/5 του εγχώριου HDPE.Οι βαθμοί χύτευσης με έγχυση έχουν γενικά δείκτη τήξης 5-10.Υπάρχουν βαθμοί με σκληρότητα και χαμηλότερη ρευστότητα και υψηλότεροι βαθμοί ρευστότητας με δυνατότητα επεξεργασίας.Οι χρήσεις περιλαμβάνουν καθημερινά είδη πρώτης ανάγκης και συσκευασία τροφίμων με λεπτά τοιχώματα.σκληρά και ανθεκτικά δοχεία τροφίμων και χρωμάτων.υψηλή αντοχή σε εφαρμογές πυρόλυσης από περιβαλλοντικές καταπονήσεις, όπως μικρές δεξαμενές καυσίμου κινητήρα και κάδοι απορριμμάτων 90 gal.

▲ Περιστροφική χύτευση: Τα υλικά που χρησιμοποιούν αυτή τη μέθοδο επεξεργασίας γενικά συνθλίβονται σε υλικά σκόνης, τα οποία τήκονται και ρέουν στον θερμικό κύκλο.Το Rotomolding χρησιμοποιεί δύο τύπους PE: γενικής χρήσης και διασταυρούμενης σύνδεσης.Το MDPE/HDPE γενικής χρήσης έχει συνήθως πυκνότητα που κυμαίνεται από 0,935 έως 0,945 g/CC, με στενό MWD, έτσι ώστε το προϊόν να έχει υψηλή πρόσκρουση και ελάχιστη στρέβλωση και ο δείκτης τήξης του είναι γενικά στην περιοχή 3-8.Οι υψηλότεροι βαθμοί MI δεν είναι γενικά κατάλληλοι επειδή δεν έχουν την αντίσταση στις κρούσεις και στις περιβαλλοντικές καταπονήσεις που αναμένονται από τα προϊόντα που έχουν χυτευθεί σε περιστροφικό χύτευση.

Οι εφαρμογές περιστροφικής χύτευσης υψηλής απόδοσης χρησιμοποιούν τις μοναδικές ιδιότητες των χημικά διασταυρωμένων ποιοτήτων του.Αυτές οι ποιότητες έχουν καλή ρευστότητα στο πρώτο μέρος του κύκλου καλουπώματος και, στη συνέχεια, συνδέονται σταυρωτά για να σχηματίσουν την εξαιρετική περιβαλλοντική αντοχή σε ρωγμές και σκληρότητα.Αντοχή στη φθορά και αντοχή στις καιρικές συνθήκες.Το διασυνδεόμενο PE είναι κατάλληλο μόνο για μεγάλα δοχεία, που κυμαίνονται από δεξαμενές 500 gal για τη μεταφορά διαφόρων χημικών έως δεξαμενές γεωργικών 20.000 gal.

▲Μεμβράνη: Η επεξεργασία φιλμ πολυαιθυλενίου χρησιμοποιεί γενικά τη συνήθη επεξεργασία φυσητού φιλμ ή την επεξεργασία επίπεδης εξώθησης.Το μεγαλύτερο μέρος του PE χρησιμοποιείται για φιλμ, είναι διαθέσιμο γενικό PE χαμηλής πυκνότητας (LDPE) ή γραμμικό PE χαμηλής πυκνότητας (LLDPE).Οι ποιότητες φιλμ HDPE χρησιμοποιούνται γενικά όπου απαιτείται ανώτερη ελαστικότητα και εξαιρετική στεγανότητα.Για παράδειγμα, η μεμβράνη HDPE χρησιμοποιείται συχνά για τσάντες εμπορευμάτων, σακούλες παντοπωλείου και συσκευασίες τροφίμων.

Απόδοση προϊόντος

Το πολυαιθυλένιο υψηλής πυκνότητας είναι μη τοξικό, άγευστο και άοσμο λευκά σωματίδια με σημείο τήξης περίπου 130°C και σχετική πυκνότητα από 0,941 έως 0,960.Έχει καλή αντοχή στη θερμότητα και στο κρύο, καλή χημική σταθερότητα, υψηλή ακαμψία και σκληρότητα και καλή μηχανική αντοχή.Οι διηλεκτρικές ιδιότητες και η αντοχή σε ρωγμές στο περιβάλλον είναι επίσης καλές.

Συσκευασία και αποθήκευση

Κρατήστε το μακριά από φωτιά και θερμομόνωση κατά την αποθήκευση.Η αποθήκη πρέπει να διατηρείται στεγνή και τακτοποιημένη.Απαγορεύεται αυστηρά η ανάμιξη σε τυχόν ακαθαρσίες, ηλιακό φως και βροχή.Η μεταφορά πρέπει να φυλάσσεται σε καθαρά, στεγνά, καλυμμένα βαγόνια ή καμπίνες και δεν πρέπει να υπάρχουν αιχμηρά αντικείμενα όπως σιδερένια καρφιά.Απαγορεύεται αυστηρά η μεταφορά με εύφλεκτους αρωματικούς υδρογονάνθρακες, αλογονωμένους υδρογονάνθρακες και άλλους οργανικούς διαλύτες.

ανακύκλωση και επαναχρησιμοποίηση

Το HDPE είναι το ταχύτερα αναπτυσσόμενο τμήμα της αγοράς ανακύκλωσης πλαστικών.Αυτό οφείλεται κυρίως στην εύκολη επανεπεξεργασία του, τα χαρακτηριστικά ελάχιστης αποδόμησης και τον μεγάλο αριθμό εφαρμογών του για σκοπούς συσκευασίας.Η κύρια ανακύκλωση είναι η επανεπεξεργασία του 25% των ανακυκλωμένων υλικών, όπως τα ανακυκλώσιμα υλικά μετά την κατανάλωση (PCR), με καθαρό HDPE για την κατασκευή φιαλών που δεν έρχονται σε επαφή με τρόφιμα.

Οι σωλήνες PE για την παροχή νερού είναι τα προϊόντα αντικατάστασης των παραδοσιακών σωλήνων από χάλυβα και των σωλήνων πόσιμου νερού PVC.