TWORZYWAMI SZTUCZNYMI nazywamy materiały heterogeniczne, dwu- lub wieloskładnikowe, w których najważniejszym składnikiem są polimery.POLIMER jest związkiem wielkocząsteczkowym, zbudowanym z dużej liczby powtarzających się i połączonych za sobą identycznych elementów podstawowych, zwanych merami lub jednostkami strukturalnymi. NA TWORZYWA SZTUCZNE, oprócz polimerów, składają się określone dodatki lub środki pomocnicze: wypełniacze, nośniki, stabilizatory, zmiękczacze, barwniki, pigmenty, środki smarujące i inne.
Ze względu na pochodzenie wyróżniamy:
• Naturalne związki wielkocząsteczkowe występujące w przyrodzie, np.: celuloza, lignina, białko
• Związki wielkocząsteczkowe otrzymywane z polimerów naturalnych w wyniku modyfikacji prowadzącej do chemiczne zmiany właściwości polimerów nat.
• Syntetyczne, otrzymywane w wyniku reakcji chem. Z małocząsteczkowych związków, zwanych monomerami
Tworzywa sztuczne od strony użytkowej można podzielić na:
- duromery – twarde, trudnotopliwe o wysokiej odporności mechanicznej służące jako materiały konstrukcyjne – inaczej nazywane sztucznymi metalami. Niektóre duromery zastępują też materiały ceramiczne
- plastomery – mniej sztywne od duromerów ale łatwotopliwe i rozpuszczalne – dzięki ich topliwości można je przetwarzać poprzez topienie i wtryskiwanie do form lub wytłaczanie, dzięki czemu można z nich uzyskać bardzo skomplikowane kształty. Stosowane są zamiast drewna i niekiedy zamiast metalu, np. jako obudowy do maszyn i urządzeń, elementy wyposażenia domowego
- elastomery – tworzywa, które można rozciągać i ściskać; w wyniku rozciągania lub ściskania elastomery zmieniają znacznie swój kształt ale po odjęciu siły wracają do poprzednich wymiarów. Elastomery zastąpiły prawie całkowicie kauczuk naturalny, ale znalazły też szereg nowych zastosowań niedostępnych dla zwykłego kauczuku.
WYRÓŻNIA SIĘ 4 RODZAJE POLIETYLENU:
HDPE – niskociśnieniowy PE o dużej gęstości (0,94-0,97 g/cm³),najczęściej wykorzystywane przy produkcji pojemników wytłaczanych z rozdmuchem, elementy wtryskowe, wytłaczane rury, oraz kształtki, elementy formowane rotacyjnie,
MDPE – o średniej gęstości (0,926-0,940 g/cm³),
LDPE – wysokociśnieniowy PE o niskiej gęstości (0,915-0,935 g/cm³), wykorzystywany do produkcji folii,
LLDPE – niskociśnieniowy liniowy PE o niskiej gęstości (0,915-0,935 g/m³), wykorzystywany do produkcji folii.
Definicjedotyczącerur PE
SDR (standard dimension rate)
Iloraz zewnętrznej śr. d2 do grubości ścianek e:
SDR=d2/e
Minimalna żądana wytrzymałość (MRS) jest to programowana wytrzymałość hydrostatyczna rury polietylenowej po 50 latach użytkowania w temp 20C określona na podstawie właściwości surowca użytego do jej produkcji.
MRS dla rur PE80 wynosi 8MPa a dla rur PE100 wynosi 10MPa
Klasa polietylenu jest to umowna liczba odpowiadająca MRS
Maksymalne dopuszczalne ciśnienie robocze
Pr max=2MRS/c/(SDR-1) [MPa]
c>2, współczynniki bezpieczeństwa
W Polsce PP produkuje się głównie poprzez wykorzystanie katalizatorów typu Zieglera-Natty. Syntezę katalizatora prowadzi się w oddzielnym węźle przygotowania katalizatora. Polimeryzację prowadzi się w czterech reaktorach pracujących szeregowo, o malejącym rozkładzie ciśnień. Jako rozpuszczalnika, używa się heksanu, a propylen jest oczyszczony powyżej 99,7%. Katalizator, w postaci roztworu w heksanie, dozuje się do pierwszego reaktora, skąd przechodzi do następnych. Polimeryzacja zachodzi w temperaturze około 60 °C, pod ciśnieniem przekraczającym 1 MPa.
Produkcja gotowych wyrobów z granulatu odbywa się w zasadzie na drodze dwóch procesów: wtryskiwania i wytłaczania.
Metodą wtryskiwania mogą być wytwarzane z PP elementy cienkościenne, o skomplikowanych kształtach i dużych powierzchniach. Tą metodą wytwarza się wiele artykułów gospodarstwa domowego, takich jak skrzynki transportowe, pojemniki, różne opakowania itp. Elementy wtryskiwane charakteryzują się dużą sztywnością i dobrym połyskiem.
Metodą wytłaczania wytwarza się między innymi: rury, izolacje rur stalowych, izolacje przewodów elektrycznych, płyty, różne profile, folie, włókna. Folie otrzymuje się głównie metodą wytłaczania przez dyszę szczelinową i rozciągania oraz wytłaczania z rozdmuchiwaniem swobodnym. Folie są powszechnie stosowane jako materiał opakowaniowy, w tym również produktów spożywczych. Zużyte wytwory z polipropylenu, jak np. worki, opakowania, liny itp., mogą być, po oczyszczeniu i wykonaniu granulatu, wykorzystywane do dalszego przetwórstwa. Granulat wykonuje się w obecności plastyfikatora, który nie powoduje zauważalnych zmian właściwości mechanicznych. Niemniej jednak, tworzyw uzyskanych z odpadów poużytkowych nie można wykorzystywać do produkcji opakowań środków spożywczych i do produkcji zabawek.
Wielowarstwowa(kompozytowa) konstrukcja składa się z rury wytworzonej z taśmy aluminiowej zgrzewanej w sposób ciągły ultradźwiękami oraz nałożony z obu stron warstw kleju i polietylenu wysokiej jakości
Rura w kolorze białym (uniwersalna) PEX-AL-PEX – rura aluminiowa powlekana polietylenem wysokiej gęstości sieciowanym PEX. Produkowana w średnicach: 14x2*, 16x2, 20x2,25, 25x2,5, 32x3, 40x4 mm.
Rura w kolorze białym (uniwersalna) PEX-AL-PE 80 – rura aluminiowa powlekana od środka polietylenem wysokiej gęstości sieciowanym PEX, a od zewnątrz polietylenem PE 80. Produkowana w średnicach: 14x2, 16x2, 20x2,25, 25x2,5 i 32x3 mm.
Rury uniwersalne PEX-AL-PEX i PEX-AL-PE 80 są przeznaczone: A)do wody zimnej; ciśnienie robocze 1,0 MPa
B)do ciepłej wody; ciśnienie robocze 1,0 MPa, temperatura robocza 60°C
C)do centralnego ogrzewania; ciśnienie robocze 0,6 MPa, temperatura robocza 95°C
D)do ogrzewania podłogowego; ciśnienie robocze 0,6 MPa, temperatura robocza 60°C
Współczynnik przewodności cieplne 0,45 W/mK
Współczynnik rozszerzalności liniowej 25x10-6[K-1]
Gęstość 0,93g/cm3
Chropowatość bezwzględna 0,003-0,005mm
ZŁĄCZKI I KSZTAŁTKI W SYSTEMIE KISAN:
A) Stosowane są złączki i kształtki wykonane z mosiądzu pokrytego warstwą niklu
B)Stosowane są dwa rodzaje połączeń mosiężnych
C)Zaprasowane typu KISAN Dla średnic rur Ǿ16-63mrm
D)Skręcane typu VESTOL i VESTOL ZBK dla średnic rur Ǿ14-25mm
Właściwości jakościowe elementów systemu:
A) Odporność na korozję i zarastanie kamieniem.
B)Okres eksploatacji instalacji ponad 50 lat w przeciętnych warunkach użytkowania.
C)Odporność na przenikanie gazów (antydyfuzyjność 100%).
D)Mały współczynnik rozszerzalności liniowej (tylko dwukrotnie większy od stali), co za tym idzie – mniejsze trudności z kompensacją wydłużeń termicznych.
E)Odporność na uderzenia hydrauliczne.
F)Brak pamięci kształtu. Rury można wyginać w sposób trwały.
G)Łatwość profilowania pozwalająca omijać elementy konstrukcyjne budynku.
H)Krótki czas montażu dzięki prostym i pewnym połączeniom.
I) Mała chropowatość bezwzględna, a co za tym idzie – niskie opory przepływu.
W instalacji grawitacyjnych:
-Temp. Robocza –do 80C
-Krótkotrwałe obciążanie –do 100C
W instalacjach ciśnienowych:
-Maks. Ciśnienie 1,5bar
-Maks temp 30C
Właściwości: A) Polietylen dużej gęstości: Gęstość dochodzi do 955 kg/m3. Tworzywo typu twardego o zwiększonej trwałości. Polietylen jest lżejszy od wody- istotne przy transporcie i montażu. B)Szczelność: zgrzewany doczołowe nie powodują żadnych problemów, ponieważ zgrzewane części są okrągłe wewnątrz i nie stwarzają ryzyka zablokowania przepływu. C) Odpuszczanie 10mm/m (licencja GEBERIT) Proces ten zapobiega skracaniu się rur wprowadzeniu ciepłego medium i możliwości rozerwania złącz rurociągu D) Odporność na zimno: Jeżeli woda całkowicie wypełniająca rurę z HDPE, zamarzanie, tworzywo napręży się na tyle, o ile lód zwiększy swoją objętość i nie ulegnie rozerwaniu. E) Odporność na wysokie temperatury: HDPE może bezpiecznie pracować jako rura ściekowa do temperatury 80oC. Krótkotrwałe występowanie temp. Do 100oC (udar pary) jest dopuszczalne. F) Współczynnik rozszerzalności cieplnej: Rozszerzalność cieplna HDPE jest dość duża. Wynosi 0,19 mm/mK. G)Elastycznoś: HDPE pracuje doskonale w przejściach przez szczeliny dylatacyjne, złącza kompensacyjne i w obiektach narażonych drgania (np. w ruchu drogowym). H) Odporność na uderzenia: HDPE jest niełamliwy w temperaturze pokojowej. Jego odporność jest bardzo duża nawet w niskich temp. ( aż do ok. -40oC). I) Odporność na ścieranie: HDPE jest bardzo odporne na ścieranie przez ciała znajdujące się w ściekach. J) Przewodnictwo cieplne 0,43 w/mK: HDPE jest złym przewodnikiem ciepła: przykładowo straty ciepła są tu ok. 90% mniejsze, niż w podobnej rurze miedzianej.
K) Skropliny: HDPE jako zły przewodnik ciepła w dużym stopnie zapobiega kondensacji pary wodnej na pow. Rurociągu podczas krótkich okresów przechłodzenia. L) Hałas: Rurociągi HDPE poinno się dodatkowo wygłuszać przy przejściach przez miejsca wymagające nieskiego poziomu hałasu. Służa do tefo np. rury GeberitSilent lub materiał GebertiIsol. Sposoby łączenia rur: zgrzeina doczołowa, elektromufa, kielich kompensacyjny, kielich z uszczelką, połączenie śrubunkowi, połączenie kołnierzowe. Montaż w gruncie i warstwie betonu: Geberit HDPE może być stosowany do zabudowy w gruncie oraz warstwie betonu.