Polyethylen a polyvinylchlorid – dva druhy plastů: informační článek od společnosti Polimernagrev

Každý, kdo žije v 21. století, to zná polyethylen a polyvinylchlorid (PVC), které jsou typem termoplastických polymerů. Pokud statistické úřady spočítají podíl plastů používaných v každodenním životě, budou na prvním místě výrobky z PVC a polyetylenu. V dnešní době tyto věci používají miliardy lidí a celková hmotnost plastů je soustředěna v polyetylenových trubkách, vinylových pláštěnkách a. PET lahve se měří v milionech tun. V 19. století však několik profesionálních chemiků získalo nepatrná množství těchto látek v laboratorních pokusech a marně se snažili přitáhnout pozornost široké veřejnosti k plodům svých pokusů. Paradoxně oba druhy těchto plastů – polyetylen i polyvinylchlorid – byly několikrát otevřeny a zapomenuty. Cesta k masové průmyslové výrobě těchto plastů byla dlouhá a trnitá, trvala více než půl století. Jako první byl objeven vinyl – ve formě krystalického polymeru. V první třetině 50. století zapomněl nepřítomný francouzský chemik na parapetu své laboratoře jisté řešení. Asi o týden později byl velmi překvapen, když objevil polyvinylchloridový prášek, na který se roztok vlivem slunečního záření proměnil. Svědomitý vědec se bohužel okamžitě pokusil prášek prozkoumat tehdy standardními metodami. Začal zkoušet vinyl v interakci s různými chemikáliemi – a nebyl úspěšný. Nyní každý školák, který prošel organickou chemií, ví, že PVC nádobí a obaly jsou chemicky inertní, ale tehdy to nikdo nevěděl. Nyní se věří, že v onen významný den, kdyby francouzský chemik uhodl zahřát prášek na určitou teplotu, získal by viskózní a průhlednou plastickou hmotu z polyvinylchloridu. Teprve o XNUMX let později, na začátku XNUMX. století, byli vědci schopni plně prostudovat nový materiál a studovat proces polymerace polyvinylchloridu. Navíc se již plánovalo nahradit tehdy oblíbený plast – celuloid. Jenže začala první světová válka a chemici neměli na výzkum čas. A tak se stalo, že triumfální nástup vinylu začal již v polovině XNUMX. století. Z vinylu začali vyrábět profilové prvky do oken, gramofonové desky, tenké fólie pro různé účely, trubky, podlahové krytiny a autodíly.

Historie objevu polyethylenu

Na rozdíl od vinylu, polyethylen byl poprvé objeven v předvečer 20. století. Německý chemik prováděl pokusy i ve své laboratoři a náhodou se mu podařilo získat nový plastový materiál. Praktický Němec okamžitě popsal vlastnosti výsledné látky, ale stejně jako v případě polyvinylchloridu se vše zastavilo ve fázi praktické aplikace. Polyetylen mohl již v té době nahradit drahý a nestabilní celuloid, stejně jako drahý a křehký celofán – plasty používané lidstvem před první světovou válkou, ale problémy průmyslové výroby a potíže se získáváním surovin mu nedovolily opustit stěny vědeckých laboratoří. Masové používání polyethylenu – ve formě tašek pro obchody a supermarkety – proto začalo až o 50 let později, v polovině XNUMX. století.

Podobnosti a rozdíly

Polyethylen i polyvinylchlorid jsou založeny na ethylenu, bezbarvém hořlavém plynu. Za účasti chloru a kyslíku dochází k polymeraci ethylenu, v důsledku čehož se při určitých teplotách a tlaku získávají makromolekuly, ze kterých se vyrábí plasty. Teplotní limity, při kterých se polyetylen a PVC taví, jsou prakticky stejné a leží v teplotním rozmezí přesahujícím 100 stupňů Celsia. Oba plasty jsou vynikající dielektrika a mají zvýšenou odolnost proti kyselinám a zásadám (při běžných teplotách nepřesahujících 60-80 stupňů Celsia). Oba plasty mají dostatečnou odolnost proti opotřebení a mechanickou pevností. Je třeba poznamenat, že polyetylen podléhá rychlejšímu stárnutí – to je faktor, který je třeba vzít v úvahu při dlouhodobém používání výrobků z tohoto plastu. Tuhost obou plastů je přibližně stejná, ale polyethylen má díky vlastnostem molekul, z nichž se skládá, lepší tlumicí vlastnosti. Plasty jsou samozřejmě odolné vůči korozi, ale i změnám vlhkosti a obecným klimatickým vlivům. Tyto vlastnosti, stejně jako jejich nízká cena, určují široké použití jak polyethylenu, tak polyvinylchloridu. Z hlediska průmyslové výroby zaujímají 1. a 2. místo na světě, resp.

Výrobní metody

Oba plasty jsou charakterizovány následujícími metodami: vytlačování, s jejichž pomocí „odlévají“ například polyetylenové trubky a polyetylenové opletení na různé dráty a kabely. Extruzí vyrábí také polyetylenové fólie, polyetylenové fólie, PVC fólie a PVC fólie, které hojně využívají například stavební dělníci. Pro tyto metody se používají různé průmyslové ohřívače pro extrudery a vstřikovací stroje (kruhové ohřívače, ploché ohřívače, patronové topné články). A termovakuové lisování plastů a vstřikování se používají hlavně při výrobě široké škály obalových materiálů. Například nádoby, kanystry, různé nádoby a široká škála plastových nádob se vyrábí pomocí rotační nebo vytlačovací metody vyfukování.

Aplikace v průmyslu a domácnosti

Nyní je snadnější pojmenovat oblast lidské činnosti, kde se řekněme nepoužívá fólie (smršťovací, balicí, natahovací atd.). Téměř všechny typy moderních trubek jsou vyrobeny z plastu – voda i plyn. Plast se používá v automobilovém průmyslu, izolaci kabelů, sanitárních výrobcích a dokonce i pro protetiku lidských orgánů.

K výrobě vícevrstvého výrobku se používá hliník a plast, takže trubky spojují výhody těchto dvou materiálů. Navíc při porovnání nákladů na jeden lineární metr kovoplastových a polypropylenových trubek není žádný znatelný rozdíl. Tvarovky pro kov-plast jsou však dražší ve srovnání s tvarovkami pro polypropylenové trubky.

Kovoplastová trubka je vícevrstvá struktura, která se skládá ze dvou vrstev zesíťovaného polyethylenu a výztužné hliníkové vrstvy, které jsou vzájemně spojeny adhezivní kompozicí. K výrobě síťovaného polyethylenu se používá jedna z technologií: PEX-A, PEX-B a PEX-C. Pro spotřebitele nemá způsob výroby velký význam, důležitější je dbát na jmenovitý tlak (PN) a tloušťku stěny, na kterých závisí účel výrobku a jeho provozní parametry. Hliníková vrstva umístěná mezi vrstvami zesíťovaného polyethylenu plní následující funkce:

• Kompenzace tepelné roztažnosti. Polyetylen se při zahřátí mírně roztahuje, takže je opatřena hliníkovou vrstvou, která kompenzuje vzniklá napětí. Tím se eliminuje deformace plastu a je zajištěn konstantní tvar.
• Tvorba difúzní bariéry. Kov se stává bariérou pro kyslík, jehož pronikání do topného systému je nežádoucí, protože vyvolává korozi.

Popularita kovoplastových trubek je vysvětlena řadou výhod:

• výskyt bludných proudů je vyloučen;
• odolnost vůči korozi a agresivnímu prostředí;
• je zajištěna konstantní průtoková plocha;
• nehlučnost;
• tvarová stálost;
• hladký vnitřní povrch nepřispívá k hromadění nečistot;
• snadnost instalace.

Provozní teplota kovoplastového potrubí je +95 ℃. Díky vícevrstvé struktuře je umožněno krátkodobé zvýšení teploty až na +115℃. Díky výkonnostním charakteristikám je kov-plast ideálním řešením pro topné systémy, podlahové vytápění a zásobování teplou vodou.

Nevýhody kovoplastových trubek zahrnují:

• stárnutí polymeru při vystavení přímému slunečnímu záření;
• při použití závitových spojů se zmenší průtoková plocha;
• utažení armatur je nutné pro kompenzaci teplotních deformací;
• zničení potrubí při teplotách pod nulou.

Na rozdíl od kovoplastových trubek jsou polypropylenové trubky monolitický výrobek. Výjimkou jsou varianty vyztužené fólií, která je zatavena do plastu.

Polypropylenové trubky jsou nabízeny v následujících možnostech:

• PN10. Určeno pro přívod studené vody a vytápěné podlahy. Určeno pro tlak 1 MPa.
• PN16. Univerzální varianta pro zásobování studenou a teplou vodou s teplotou vody až +60℃. Odolává tlaku 1,6 MPa.
• PN20. Určeno pro dodávku teplé vody s teplotou vody do +80℃ a tlakem 2 MPa.
• PN25. Používá se pro horkovodní potrubí a topné systémy s teplotou chladicí kapaliny do +95℃ a tlakem 2,5 MPa.

U polypropylenových trubek PN25 je hliníková vrstva umístěna blíže k vnější straně, na rozdíl od kovoplastových trubek, ve kterých je umístěna uprostřed. Kovová vrstva je určena výhradně ke zpevnění výrobku. Někteří výrobci jej nahrazují sklolaminátem, který svou funkci plní neméně efektivně.

Spojení kovoplastových trubek se provádí pájením. K tomu se používá speciální páječka, která se snadno používá. Při spojování prvků plastového potrubí je důležité sledovat teplotu, protože na tom závisí pevnost spojení.

Při spojování úseků polypropylenových trubek je velmi důležitá okolní teplota, protože nedostatečné zahřátí materiálu zvyšuje riziko netěsností. Teplota v místnosti by neměla být nižší než +10 ℃. Práce při teplotách pod bodem mrazu nejsou povoleny.

Výhody polypropylenových trubek:

• Antikorozní odolnost.
• Bez sklonu k tvorbě usazenin na stěnách.
• Vysoká tuhost a pevnost.
• Odolává mechanickému namáhání a vysokému tlaku.
• Při konstantním průtoku kapaliny nevzniká žádný hluk.
• Absolutní těsnost spojů při dodržení instalační technologie.
• Trvanlivost.
• Nízká tepelná vodivost.
• Možná skrytá instalace.
• Udržitelnost.

Polypropylenové trubky nejsou bez určitých nevýhod:

• Nelze vyloučit deformaci při zvýšených teplotách.
• Citlivost na ultrafialové světlo.
• Hořlavost.
• Složitá instalace.
• Použití při teplotách pod nulou není povoleno.

Je třeba si uvědomit, že univerzální a ideální trubky neexistují: každá z nich je navržena pro specifické provozní podmínky. Srovnávací analýza charakteristik obou materiálů pomůže určit, který z nich je v konkrétním případě lepší.

Polypropylenové trubky jsou tužší než kovoplastové trubky. Ty jsou vysoce flexibilní, proto se tato kvalita využívá při pokládání a přepravě výrobků. Tuhost trubek je dána tvrdostí plastu a tloušťkou stěny, která je větší u polypropylenových trubek. Tato okolnost si vynucuje použití výrobků s větším vnějším průměrem než jejich kovoplastový protějšek.

Flexibilita trubek PEX-AL-PEX umožňuje jejich použití pro pokládku vytápěných podlah. Výsledkem je souvislý obrys bez spojů v zatáčkách, což zvyšuje bezpečnost konstrukce. Použití polypropylenu k vytvoření takového systému by vyžadovalo použití rohových tvarovek v každém ohybu, což by dramaticky snížilo spolehlivost.

Obě možnosti potrubí mají hladký vnitřní povrch, který nevytváří podmínky pro ucpání, což vede ke snížení vůle. Polypropylen a kov-plast lze tedy použít s jakoukoli tvrdostí vody a nekvalitní chladicí kapalinou.

Při teplotě vody do +20 ℃ mohou obě varianty potrubí odolat tlaku až 25 atm. Když však teplota stoupne na 80-90 ℃, pracovní tlak polypropylenové trubky se sníží na 7 atm, zatímco kov-plastová trubka pokračuje v provozu při 10 atm.

Přítomnost kyslíku v topném systému vede k rozvoji korozních procesů, proto je důležitá plynopropustnost materiálů. Polypropylen je schopen propouštět kyslík a hliníková fólie v kovoplastových výrobcích se stává překážkou pro plyn.

Při srovnání ukazatelů lineární roztažnosti během ohřevu vítězí kov-plast, protože odchylka osy od normy je 1,8 mm na metr při 90 ° C oproti 2,5 mm u polypropylenu. Kromě toho není možné vizuálně vidět změny v geometrii kompozitní trubky, zatímco vlnovité zakřivení plastové trubky je jasně patrné. Chcete-li problém odstranit, použijte upevňovací prvky, které jsou umístěny v malých krocích.

Maximální teplota, kterou kovoplastové trubky vydrží, je +115℃. Polypropylenové jsou v tomto ukazateli, který je v rozmezí 95-100 ℃, horší než oni.

Kovoplastové trubky mohou v topných systémech fungovat po dlouhou dobu. Srovnat se s nimi může pouze polypropylenová trubka PN25, která při vystavení horké chladicí kapalině vydrží minimálně 50 let. Jiné varianty polypropylenu nejsou vhodné pro použití v topných systémech.

Mrazuvzdornost obou variant potrubí je nízká, takže jejich provoz při teplotách okolí pod nulou není povolen. Polypropylen je schopen vydržet krátkodobé vystavení ledu zevnitř a kov-plast se zničí, když voda zamrzne uvnitř potrubí.

Chování kovoplastových výrobků při různých teplotách se vysvětluje jejich vícevrstvou strukturou. Díky tomu jsou trubky schopny provozu při zvýšených teplotách. Ostré teplotní výkyvy vedou k delaminaci konstrukčních součástí v důsledku skutečnosti, že materiály mají různé koeficienty lineární roztažnosti. V důsledku teplotního skoku produkt praskne.

Plastové potrubí patří k jednodílným systémům, k jejichž instalaci se používá speciální řezačka trubek. Pro každý materiál se používá specifická technologie.

Pro připojení kov-plastových trubek se používají následující:

• lisovací tvarovky;
• kompresní armatury;
• tlačné armatury;
• kleštiny.

Polypropylenové trubky se spojují pájením, což má za následek mimořádně spolehlivé spojení. Při zahřátí tvoří tvarovka a trubka chemicky homogenní spoj, díky kterému jsou díly monolitické. Takové spojení nelze přerušit ani mechanickým vlivem zvenčí, ani tlakem vody uvnitř.

Pro získání vysoce kvalitního spojení polypropylenových trubek je třeba dodržovat technologii pájení. Pevnost spoje prudce klesá, když se spojované plochy přehřívají nebo nedohřívají, proto by měla být zajištěna optimální teplota, aby nedocházelo k netěsnostem.

Vysoká tuhost polypropylenových trubek poskytuje výhody během provozu, ale komplikuje proces montáže systému. To je způsobeno skutečností, že konstrukce se skládá z mnoha spojovacích prvků, které zajišťují rotaci trajektorie potrubí v požadovaném směru. Složitost instalace plastových trubek je kompenzována dostupnou cenou armatur, které jsou několikrát levnější než podobné výrobky pro kov-plast.

Je třeba poznamenat, že na spojích kov-plastových trubek se lumen zužuje, což způsobuje vodní ráz. V autonomních topných systémech je tlak v potrubí malý a konstantní, takže zmenšení průřezu potrubí nemá na rozdíl od centralizovaného vytápění v bytových domech žádné následky.

Při správné volbě tvarovek při spojování polypropylenových trubek je zachován konstantní průřez ve všech úsecích potrubí. Důvodem zúžení lumenu jsou chyby ve výběru dílů nebo experimenty při instalaci systému.

Účel potrubí je hlavním parametrem, který se bere v úvahu při výběru materiálu potrubí. Pro organizaci dodávky studené vody stačí nainstalovat levné plastové výrobky PN10 a dodávat horkou vodu – PN16 a vyšší.

Pro kompaktní vodovodní systémy si můžete vybrat kovoplastové trubky ve středním cenovém segmentu. Stejný materiál je ideální pro instalaci vyhřívaných podlah a topných systémů v soukromém domě. Vícevrstvá struktura chrání radiátory před korozí a zajišťuje konstantní geometrii i při vysokých teplotách chladicí kapaliny.

Kovoplastové materiály by měly být opuštěny v chatách a domech, které jsou v zimě prázdné. Odmrazování topného systému povede ke zničení potrubí, což si vyžádá značné náklady na obnovu.

Pro topné systémy v bytových domech je nejlepším řešením polypropylen PN25. Konstrukce se rychle a snadno instaluje a cena je levnější než kov-plastová verze.