أداء الأنابيب البلاستيكية PVC، UPVC، CPVC، PP، PE، PB، PVDF والاختلافات

CPVC

يتم تصنيع الراتنج من راتينج كلوريد البولي فينيل (PVC) المعدل بالكلور وهو نوع جديد من البلاستيك الهندسي. ويأتي على شكل حبيبات أو مسحوق سائب أبيض أو أصفر فاتح اللون، وهو عديم الرائحة والطعم وغير سام. تعمل كلورة راتنج PVC على زيادة عدم انتظام الروابط الجزيئية والقطبية، مما يعزز من ذوبان الراتنج واستقراره الكيميائي، وبالتالي تحسين مقاومة المادة للحرارة والتآكل الناتج عن الأحماض والقلويات والأملاح والمؤكسدات. كما أنه يحسن الخصائص الميكانيكية، بما في ذلك درجة حرارة التشوه الحراري (HDT)، عن طريق زيادة محتوى الكلور من 56.7٪ إلى 63-69٪، ودرجة حرارة تليين فيكات من 72-82 درجة مئوية (إلى 90-125 درجة مئوية). يمكن أن تصل درجة حرارة التشغيل القصوى إلى 110 درجة مئوية، مع درجة حرارة تشغيل طويلة الأمد تبلغ 95 درجة مئوية. توفر CORZAN CPVC مؤشرات أداء متفوقة. ولذلك، فإن CPVC عبارة عن مادة بلاستيكية هندسية جديدة ذات آفاق تطبيق واسعة. UPVC

تتميز أنابيب UPVC، المصنوعة من راتنج كلوريد البولي فينيل، بخصائص ممتازة مثل استشعار درجة الحرارة بدقة، والذوبان في الوقت المناسب، والامتصاص السريع للمواد المضافة النشطة مع إضعاف القوى بين سلاسل جزيئات الراتنج. علاوة على ذلك، فإنها تستخدم مثبتًا حراريًا مركبًا من الكالسيوم والزنك معروفًا عالميًا، والذي يلتقط ويمنع ويمتص إطلاق كلوريد الهيدروجين أثناء عملية ذوبان الراتنج عند درجات الحرارة العالية. يتفاعل هذا المثبت مع بنية البولي أوليفين من خلال الروابط المزدوجة، مما يؤدي إلى استبدال ذرات الكلور التفاعلية وغير المستقرة داخل الجزيء. ويتم ذلك بطريقة فعالة وعلمية للتحكم في التحلل التحفيزي والتحلل التأكسدي للراتنج في الحالة المنصهرة.

PP

أنابيب PP هي مواد شبه بلورية. إنها أقوى من البولي إيثيلين ولها نقطة انصهار أعلى. نظرًا لأن البولي بروبلين المتجانس هش للغاية فوق 0 درجة مئوية، فإن العديد من مواد البولي بروبلين التجارية عبارة عن كوبوليمرات عشوائية تحتوي على 1-4% من الإيثيلين أو كوبوليمرات مشبكية ذات محتوى إيثيلين أعلى. تتمتع مواد البولي بروبلين المصنوعة من البوليمر المشترك بدرجة حرارة تشويه حرارية أقل (100 درجة مئوية)، وشفافية أقل، ولمعان أقل، وصلابة أقل، ولكنها تمتلك قوة تأثير أكبر. تزداد قوة مادة PP مع زيادة محتوى الإيثيلين. يتمتع PP بدرجة حرارة تليين Vicat تبلغ 150 درجة مئوية. بفضل بلوريتها العالية، تتميز هذه المادة بصلابة سطحية ممتازة ومقاومة للخدش. لا يتأثر بالتشقق الناتج عن الضغوط البيئية. يتم تعديل مادة البولي بروبيلين عادة عن طريق إضافة ألياف زجاجية أو إضافات معدنية أو مطاط بلاستيكي حراري. يتراوح معدل التدفق (MFR) لـ PP من 1 إلى 40. تتمتع مواد البولي بروبلين ذات معامل مرونة منخفض بمقاومة أفضل للصدمات ولكن بقوة شد أقل. بالنسبة للمواد التي لها نفس المادة المصنعة، توفر البوليمرات المشتركة قوة أعلى من البوليمرات المتجانسة. بسبب التبلور، يظهر البولي بروبلين انكماشًا عاليًا نسبيًا، عادةً ما يكون 1.8-2.5%. إن التوحيد الاتجاهي لهذا الانكماش أفضل بكثير من المواد مثل PE-HD. إن إضافة 30% من إضافات الزجاج قد يؤدي إلى تقليل الانكماش إلى 0.7%. تتميز مواد البولي بروبلين المتجانسة والبوليمرية المشتركة بمقاومة ممتازة لامتصاص الرطوبة والتآكل الحمضي والقلوي والمذيبات. ومع ذلك، فإنها تفتقر إلى مقاومة المذيبات العطرية (مثل البنزين) والهيدروكربونات المكلورة (رباعي كلوريد الكربون). كما يفتقر PP أيضًا إلى مقاومة الأكسدة الموجودة في PE في درجات الحرارة العالية. يعد البولي بروبيلين (PP) أحد المواد البلاستيكية الشائعة الأخف وزناً ذات الخصائص الكهربائية الممتازة، مما يجعله مناسباً للاستخدام كمواد عازلة مقاومة للرطوبة والحرارة وعالية التردد. PP هو عبارة عن بوليمر بلوري. يؤدي التغير الحجمي الكبير والتوجه الجزيئي العالي أثناء التجمد إلى انكماش كبير (1.0٪ -1.5٪). في الحالة المنصهرة، فإن زيادة درجة الحرارة لتقليل لزوجة البولي بروبلين غير فعالة. لذلك، أثناء عملية التشكيل، يجب إعطاء الأولوية لزيادة ضغط الحقن ومعدل القص لتحسين جودة المنتج النهائي.

PE

البولي إيثيلين، أو PE، هو أبسط مركب عضوي جزيئي وأكثر مواد البوليمر استخدامًا على نطاق واسع في العالم. يتم تشكيله عن طريق بلمرة الإيثيلين ويتم تصنيفه حسب الكثافة إلى البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE)، والبولي إيثيلين متوسط ​​الكثافة (MDPE)، والبولي إيثيلين منخفض الكثافة (LDPE). يعتبر البولي إيثيلين منخفض الكثافة أكثر ليونة ويتم بلمرته عادة تحت ضغوط عالية. يتميز البولي إيثيلين عالي الكثافة بصلابته وصلابته وقوته الميكانيكية، ويتم عادةً بلمرته عند ضغوط منخفضة. يمكن استخدام البولي إيثيلين عالي الكثافة في الحاويات والأنابيب والعزل الكهربائي عالي التردد، كما هو الحال في الرادار والتلفزيون. غالبًا ما يتم استخدام البولي إيثيلين منخفض الكثافة (HDPE) بكميات كبيرة. يعتبر البولي إيثيلين شمعيًا وله ملمس شمعي ناعم. عندما يكون البولي إيثيلين منخفض الكثافة غير مصبوغ، يكون شفافًا، في حين أن البولي إيثيلين عالي الكثافة يكون معتمًا. يتم تشكيل البولي إيثيلين من خلال تفاعل الإضافة وبلمرة الإيثيلين (CH₂=CH₂)، مما يؤدي إلى سلسلة بوليمر عالية تتكون من وحدات –CH₂– المتكررة. تعتمد خصائص البولي إيثيلين على طريقة البلمرة المستخدمة. يتم إنتاج البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) عن طريق بلمرة زيجلر-ناتا تحت ضغط معتدل (15-30 ضغط جوي) محفز بواسطة مركبات عضوية. إن جزيئات البولي إيثيلين التي يتم بلمرتها في ظل هذه الظروف تكون خطية ولها سلاسل طويلة جدًا، حيث يصل وزنها الجزيئي إلى مئات الآلاف. تنتج عملية البلمرة الجذرية الحرة تحت ضغط مرتفع (100-300 ميجا باسكال)، ودرجة حرارة عالية (190-210 درجة مئوية)، وتحفيز البيروكسيد البولي إيثيلين منخفض الكثافة (LDPE)، والذي يتميز ببنية متفرعة.

البولي إيثيلين غير قابل للذوبان في الماء وله امتصاص منخفض جدًا للماء. حتى في بعض المذيبات الكيميائية، مثل التولوين وحمض الأسيتيك، فإنه قابل للذوبان بشكل طفيف فقط في درجات حرارة أعلى من 70 درجة مئوية. ومع ذلك، يمكن لجزيئات البولي إيثيلين الدقيقة أن تذوب أو تتصلب عند درجات حرارة تتراوح بين 15 درجة مئوية و40 درجة مئوية. يذوب في درجات حرارة أعلى، فيمتص الحرارة؛ ويتصلب في درجات حرارة أقل، فيطلق الحرارة. لأنه يمتص كمية قليلة جدًا من الماء، فهو يقاوم الرطوبة وله خصائص عازلة، مما يجعله مادة بناء ممتازة.

تم تطوير مادة PB (بولي بوتين) واستخدامها في أوائل سبعينيات القرن العشرين. تتطلب خصائصها المادية متطلبات تقنية ومعدات عالية لإنتاج المقاطع، مما يؤدي إلى استثمار كبير في الأصول الثابتة. يفتقر المصنعون الصغار عمومًا إلى الموارد التقنية والمالية اللازمة لإنتاج هذه المواد.

PVDF (فلوريد البولي فينيلدين)

يظهر على شكل مسحوق شفاف أو أبيض أو حبيبات. تتميز سلاسلها الجزيئية بأنها متراصة بشكل وثيق وتحتوي على روابط هيدروجينية قوية. يحتوي على مؤشر أكسجين بنسبة 46%، وهو غير قابل للاشتعال، وبلوراته تتراوح بين 65% إلى 78%، وكثافته تتراوح بين 1.17 إلى 1.79 جم/سم³. نقطة انصهاره 172 درجة مئوية، ودرجة انحرافه الحراري 112 إلى 145 درجة مئوية، ودرجة حرارة تشغيله على المدى الطويل هي -40 إلى 150 درجة مئوية.

يشير راتنج PVDF في المقام الأول إلى بوليمر متجانس من فلوريد الفينيليدين أو بوليمر مشترك من فلوريد الفينيليدين مع كميات صغيرة أخرى من مونومرات الفينيل المفلورة. يجمع راتنج PVDF بين خصائص كل من الفلوريسينات والراتنجات ذات الأغراض العامة. بالإضافة إلى المقاومة الكيميائية الممتازة، ومقاومة درجات الحرارة العالية، ومقاومة الأكسدة، ومقاومة العوامل الجوية، ومقاومة الإشعاع، فإنها تمتلك أيضًا خصائص خاصة مثل الكهرباء الضغطية، والكهربائية، والكهربائية الحرارية. وهي تعد حاليا ثاني أكبر شركة لصناعة البلاستيك الفلوري من حيث حجم الإنتاج، حيث تبلغ قدرتها الإنتاجية السنوية العالمية أكثر من 43 ألف طن. تتركز تطبيقات PVDF بشكل أساسي في صناعة البتروكيماويات والإلكترونيات وطلاءات الفلوروكربون. بفضل مقاومتها الكيميائية الممتازة وقابليتها للمعالجة ومقاومتها للتعب والزحف، تعد مادة PVDF مادة ممتازة للمضخات والصمامات والأنابيب وتجهيزات الأنابيب وخزانات التخزين والمبادلات الحرارية المستخدمة في أنظمة مناولة السوائل أو البطانة في المعدات البتروكيماوية. إن استقرارها الكيميائي الممتاز وخصائص العزل الكهربائي تمكن المعدات الناتجة من تلبية متطلبات TOCS ومقاومة اللهب، مما يجعلها تستخدم على نطاق واسع في صناعة أشباه الموصلات لتخزين ونقل المواد الكيميائية عالية النقاء. في السنوات الأخيرة، وجدت الأغشية المسامية والمواد الهلامية والفواصل المصنوعة من راتنج PVDF تطبيقًا في بطاريات الليثيوم الثانوية، وهو قطاع السوق الذي يشهد حاليًا أحد أسرع الطلب نموًا على PVDF. يعد PVDF أحد المواد الخام الرئيسية لطلاءات الفلوروكربون. وصلت الطلاءات الفلوروكربونية المصنوعة منها إلى جيلها السادس. بفضل مقاومته الاستثنائية للطقس، يمكن استخدام راتنج PVDF في الهواء الطلق لفترات طويلة دون الحاجة إلى صيانة. ويستخدم هذا النوع من الطلاء على نطاق واسع في محطات الطاقة والمطارات والطرق السريعة والمباني الشاهقة وغيرها من التطبيقات. يمكن أيضًا مزج راتنج PVDF وتعديله مع راتنجات أخرى. على سبيل المثال، يمكن مزج راتينج PVDF وABS لإنشاء مواد مركبة، والتي تستخدم على نطاق واسع في البناء، وتزيين السيارات، وهياكل الأجهزة.

PVC هو نوع من المواد البلاستيكية الزخرفية. يتم تصنيع مادة PVC، وهي اختصار لكلوريد البولي فينيل، من راتينج كلوريد البولي فينيل كمادة خام رئيسية، مع إضافة كميات مناسبة من عوامل مكافحة الشيخوخة والمعدلات. يتم بعد ذلك معالجة المادة من خلال الخلط والتقويم والتشكيل بالتفريغ.

يعتبر البولي فينيل كلوريد (PVC) خفيف الوزن، وعازل للحرارة، وعازل للحرارة، ومقاوم للرطوبة، ومقاوم للهب، وسهل التطبيق. متوفر في مجموعة واسعة من الأحجام والألوان والأنماط، ويوفر تأثيرًا زخرفيًا للغاية ويمكن استخدامه للجدران والأسقف الداخلية. وهو أحد أكثر المواد البلاستيكية الزخرفية استخدامًا.

تتمثل مزايا ألواح PVC فيما يلي: 1. خفيف الوزن، عازل للحرارة، عازل للحرارة، مقاوم للرطوبة، مقاوم للهب، مقاوم للأحماض والقلويات، ومقاوم للتآكل. 2. استقرار جيد وخصائص عازلة، متينة، مضادة للشيخوخة، سهلة اللحام والترابط. 3. قوة الانحناء القوية ومقاومة الصدمات، والاستطالة العالية عند الكسر. 4. من السهل جدًا معالجتها وتشكيلها من خلال العجن والخلط ورسم الورقة والتكوير والبثق أو الصب بالقالب، ويمكنها تلبية احتياجات مواصفات الملفات الشخصية المختلفة. 5. سطح أملس، ولون مشرق، وزخرفي للغاية، مع مجموعة واسعة من التطبيقات الزخرفية. 6. عملية بناء بسيطة وتركيب مريح نسبيًا. أنابيب البولي إيثيلين مصنوعة من مادة البولي إيثيلين. تعتبر أنابيب البولي إيثيلين مناسبة للتركيب المخفي، في حين أن المواد المكشوفة معرضة للشيخوخة. بالإضافة إلى مزايا البلاستيك العام مثل الوزن الخفيف والقوة الجيدة ومقاومة التآكل وعدم الترسب وعمر الخدمة الطويل، فإن أنابيب PP-R لها أيضًا الميزات الرئيسية التالية: (1) غير سامة وصحية ومادة بناء خضراء. المواد الخام PP-R هي عبارة عن بولي أوليفينات، تتكون جزيئاتها من عنصري الكربون والهيدروجين، وهي غير سامة، ولها خصائص صحية ممتازة؛ (2) منتجات مقاومة للحرارة، وعازلة للحرارة، وموفرة للطاقة. تبلغ درجة حرارة تليين أنابيب PP-R من Vicat 131.3 درجة مئوية، ودرجة حرارة التشغيل القصوى هي 95 درجة مئوية، ويمكن أن تصل درجة حرارة التشغيل على المدى الطويل (50 عامًا) إلى 70 درجة مئوية. تبلغ الموصلية الحرارية لهذا المنتج 0.24 واط/م℃، وهو ما يعادل 1/200 فقط من الموصلية الحرارية لأنابيب الصلب. (3) تركيب سهل وموثوق به، باستخدام اتصال متجانس بالذوبان الساخن، يمكن إكمال الاتصال المشترك في بضع ثوانٍ، ويتم استخدام إدخالات معدنية عالية الجودة للتوصيل مع الأنابيب المعدنية وأجهزة المياه، وهي آمنة وموثوقة. تُستخدم أنابيب المياه الساخنة والباردة المصنوعة من مادة PP-R في بناء أنظمة المياه الساخنة والباردة، بما في ذلك أنظمة التدفئة المركزية؛

أنظمة التدفئة داخل المباني، بما في ذلك أنظمة التدفئة الأرضية والجانبية والتدفئة الإشعاعية؛

أنظمة إمداد مياه الشرب النقية؛

أنظمة التكييف المركزية؛

أنظمة الري الزراعية والحدائقية؛

شبكات أنابيب مياه الأمطار؛

شبكات أنابيب حمامات السباحة؛

شبكات أنابيب نظام الطاقة الشمسية؛

تُستخدم أنابيب PPR عمومًا للأنابيب ذات القطر الصغير ويمكن تركيبها في أماكن مكشوفة ومخفية.

تُصنع أنابيب PB من مادة بوليمر البولي بوتيلين وتُستخدم حاليًا على نطاق واسع في البلدان المتقدمة مثل أوروبا والولايات المتحدة، حيث تحل محل أنابيب النحاس باعتبارها المادة المفضلة لأنابيب إمداد الماء الساخن.

تتكون أنابيب PEX في المقام الأول من مادة البولي إيثيلين عالية الكثافة، إلى جانب إضافات مثل المباديء، والمواد الرابطة، والمحفزات. من الممكن إضافة تعديلات أخرى للمتطلبات الخاصة. يتم تصنيع أنابيب PEX باستخدام عملية واحدة هي الأكثر تقدمًا في العالم (MONSOIL). يتم إضافة تطعيم السيلان إلى المواد الخام من البولي إيثيلين العادي، مما يؤدي إلى تكوين روابط تساهمية كيميائية بين جزيئات البوليمر الكبيرة لتحل محل قوى فان دير فالس الأصلية. يؤدي هذا إلى إنشاء بنية شبكية مترابطة ثلاثية الأبعاد من البولي إيثيلين المترابط بدرجة ترابط تتراوح بين 60% إلى 89%، مما يمنحها خصائص فيزيائية وكيميائية ممتازة.

ABS هو عبارة عن بوليمر ثلاثي يعتمد على ستايرين بوتادين أكريلونيتريل. يتميز بمتانة عالية في مقاومة الصدمات، وقوة ميكانيكية جيدة، ومقاومة للحرارة، ومقاومة للزيت. تُستخدم أنابيب PVC بشكل شائع في الأسلاك الكهربائية المنزلية، ويجب أن تكون أنابيب PVC مقاومة للحريق بشكل قياسي. تستخدم بعض عمليات إعادة تركيب المجاري أيضًا أنابيب PVC، بينما يستخدم PPR بشكل شائع لتجديد أنابيب المياه وهو أكثر ملاءمة لأنابيب المياه.

الفرق الأساسي يكمن في المواد الخام. PPR هو عبارة عن كوبوليمر عشوائي من البولي بروبيلين و PVC هو كلوريد البولي فينيل. يمكن استخدام مادة PVC في إمداد المياه والصرف الصحي، بينما يستخدم PPR في المقام الأول في إمداد المياه (تكلفة استخدامه للصرف الصحي مرتفعة للغاية). في الواقع، مادة PVC ليست سامة. غالبًا ما تكون الأنابيب الطبية الوريدية والتعبئة البلاستيكية مصنوعة من مادة PVC. تتضمن استخدامات البناء ببساطة تعديلًا. علاوة على ذلك، يمكن صهر PPR بالتسخين، بينما لا يمكن صهر PVC بالتسخين.

يتم تصنيع PPR من كوبوليمر من البولي بروبيلين وPVC من البولي فينيل كلوريد. على الرغم من أن تكلفة إنتاج مادة PPR أعلى، إلا أنها توفر أيضًا معايير نظافة فائقة ويمكنها التعامل مع درجات حرارة الماء الساخن أقل من 75 درجة مئوية. عيبها أنها أكثر عرضة للتشوه. ومن ناحية أخرى، يتم استخدام مادة البولي فينيل كلوريد على نطاق واسع في الري الزراعي بسبب انخفاض تكلفة إنتاجها. عيبه أنه يتعامل فقط مع الماء البارد.

أنابيب البولي إيثيلين

مقاومة درجة الحرارة

تتمتع أنابيب إمداد المياه المصنوعة من مادة البولي إيثيلين بدرجة هشاشة منخفضة للغاية ويمكن استخدامها في درجات حرارة تتراوح بين -40 درجة مئوية و60 درجة مئوية. لن يؤدي التركيب والإنشاء في فصل الشتاء إلى حدوث تشققات في الأنابيب.

مقاومة التآكل

البولي إيثيلين مادة خاملة، مقاومة لمجموعة واسعة من الوسائط الكيميائية ولا تتطلب حماية من التآكل. لن تؤدي المواد الكيميائية الموجودة في التربة إلى تدهور الأنابيب، مما يمنع العفن أو الصدأ أو التآكل.

المرونة

أنبوب المياه المصنوع من مادة البولي إيثيلين له استطالة عند الكسر تتجاوز 800%. لن تتسبب الاهتزازات المحلية في حدوث اهتزازات في جميع أنحاء الأنبوب، مما يجعله مقاومًا بدرجة كبيرة للزلازل. تسمح مرونة البولي إيثيلين بلفها، مما يقلل من عدد التركيبات المتصلة ويسمح بتجاوز العوائق أثناء التثبيت، مما يقلل من تعقيد البناء.

مقاومة الضغط

بسبب التبلور العالي لـ HDPE، تزداد قوته وصلابته. تتمتع اللحامات المحكمة بمقاومة الضغط الداخلي، مما يجعلها تستخدم على نطاق واسع في أنابيب إمدادات المياه وأنابيب ضغط الاحتراق.

صحة

إنه صحي وغير سام، حيث يمنع نمو البكتيريا داخل الأنابيب والتسبب في تلوث المياه الثانوي، وبالتالي القضاء تمامًا على مشكلة تلويث الأنابيب لمصادر المياه. سعة التدفق: الجدار الداخلي لأنبوب إمداد المياه PE أملس، مع معامل احتكاك صغير، ومقاومة صغيرة للسوائل، وفقدان صغير للرأس، وعدم وجود ترسب، مما يقلل من فقدان الضغط في خط الأنابيب واستهلاك الطاقة لنقل المياه، وله مزايا اقتصادية واضحة.

سلامة خطوط الأنابيب

تستخدم أنابيب المياه المصنوعة من مادة البولي إيثيلين وصلات الذوبان الساخن والذوبان الكهربائي. قوة المفصل أعلى من الأنبوب نفسه، مما يقاوم بشكل فعال القوى المحيطية والمحورية الناتجة عن الضغط الداخلي. إن أدائها الممتاز في الختم يزيل خطر تسرب الأنابيب الناجم عن تشوه المفصل.