A polipropilén (PP) csövek
2008/12. lapszám | Nagy Ildikó | 12 336 |
Figylem! Ez a cikk 17 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
A műanyagok szerves polimerek, amelyeket mesterséges úton, vagy a természetben található szerves polimerek átalakítása útján állítanak elő. A gyakorlatban felhasznált műanyagoknak számos követelményt kell kielégíteniük. Fontos, hogy a felhasználási idő alatt a termikus, mechanikai vagy egyéb tulajdonságaikat hosszú időn keresztül megtartsák, és ezek a tulajdonságok az igényeknek megfelelően alakíthatók legyenek. További elvárásként említhető, hogy a műanyagoknak károsodás nélkül feldolgozhatóknak kell lenniük. A követelményeknek való megfelelés érdekében a műanyagok a polimer komponens mellett kisebb-nagyobb mértékben különböző adalékanyagokat is tartalmaznak. A műanyagok több mint 75%-át a polimerizációs műanyagok adják.
A polipropilén (PP) hőre lágyuló, kristályos szerkezetű anyag, amely szenet és hidrogént tartalmaz. A PP sztereoreguláris (térbelileg szabályozott) szerkezettel rendelkező szintetikus polimer, amelyet magas hőállóság jellemez. Kiváló fizikai és mechanikai tulajdonságai között említhető a 60-70%-os kristályossági fok, amely a sűrűséget, oldhatóságot, gázáteresztő képességet, hőállóságot és az üvegesedési hőmérsékletet kedvezően befolyásolja. Vízfelvétele csekély, kb. 0,2%, ami azt mutatja, hogy a mechanikai tulajdonságai a környezet nedvességtartamától függetlenek.
A polipropiléneket jellemző kiváló szakítószilárdság és hajlítómodulusz kedvező ütő-hajlító szívóssággal párosul. Az első polipropilén homopolimerek termikus tulajdonságaira jellemző volt, hogy ütő-tűrő szívósságuk 0 °C alatt csökkent, az anyag rideggé vált, ezért nagy mértékű hajlékonyságot igénylő célokra alacsony hőmérsékleten nem volt célszerű alkalmazni. A kedvezőtlen hidegállóság azonban lágyítással, elasztomerek adagolásával és kopolimerizációval jelentősen javítható.
Kristályos jellege következtében a polipropilén olvadási hőmérséklet-intervalluma csupán 2-3 °C. A polipropilén krisztallitjainak olvadáspontjáig - 164-170 °C-ig - terheletlen állapotban az anyag formaálló. Alkalmazástechnikai szempontból fontos, hogy 120-130 °C-ig a legtöbb célra még biztonsággal alkalmazható. A polietiléneknél magasabb olvadáspontja lehetővé teszi a forró vizet is jól tűrő termékek előállítását.
A felhasznált alapanyagok speciális tulajdonságai révén a polipropilént különleges vegyi ellenálló képesség jellemzi. Jó éghetősége miatt égésgátló adalék alkalmazása szükséges. Elektromos tulajdonságai kedvezők, jó szigetelő, feszültségkorrózióra nem hajlamos. Egyike a legjobb vegyszerállósággal rendelkező anyagoknak. A polipropilént a polietilénhez hasonló területeken alkalmazzák. Előnyt jelent, hogy nagyobb szilárdsági és termikus követelményeknek is eleget tesz. Kristályos jellege következtében nyújtás hatására orientálódik, valamint szilárdsága megnő, így előnyösen használható műszaki célokra alkalmas szálak, csövek előállítására. Szilárdságának, vegyszer- és vízállóságának köszönhetően a tömegműanyagtól a műszaki műanyagokig sokféle változatban alkalmazható.
A polipropilén előállítása propilénből polimerizációval történik. Az aszimmetrikus etilénszármazékok polimerizálásában az alapláncból elágazó metilcsoportok térállása szempontjából megkülönböztünk ataktikus, izotaktikus és szindiotaktikus polipropilént, melyek tulajdonságai eltérők. Az amorf, térbelileg szabálytalan, alacsony olvadáspontú ataktikus változatot már több mint száz éve ismerték a kémiában, azonban ez az anyag technikailag értéktelen, műszaki célra alkalmatlan volt. Az izotaktikus polipropilén igen sokoldalúan használható, a polietilénnél olcsóbb műanyag. Az ataktikus változatból katalizátor segítségével térbelileg szabályos, sztereospecifikus polipropilén állítható elő. A katalizátorok 5. generációja, az úgynevezett metallocén katalizátorok segítségével további elasztikus polipropilén típusok állíthatók elő. Nagyszilárdságú műszaki anyagokként meg kell említeni a szálerősített polipropilén kompozitokat.
A polipropilén csöveket és idomokat a PP-R (korábban PP-R 80 jelölésű) alapanyagból gyártják. Ezt az alapanyagot a magas hőhatásokkal szembeni speciális ellenálló képesség és extrakciós stabilitás jellemzi. A polipropilén csövek gyártása bázisstabilizált nyers polipropilén feldolgozásán alapul. A magyarországi Tiszai Vegyi Kombinát jelentős beszállítója a különböző polipropilén csöveket gyártó cégeknek. Saját adalékanyagok kifejlesztésére és bekeverésére csak a komolyabb gyártó cégek alkalmasak.
Az előállított alapanyagból a csövek extrudálással, az idomok fröccsöntéssel készülnek. Az extrudálás a hőre lágyuló polimerek egyik gyakori feldolgozási eljárása. Extrudáláskor olyan vég nélküli folyamatos terméket állítanak elő, mint például a csövek. Az eljárás során a műanyagot a szerkezet villamos fűtése az ömlesztőhengerben megolvasztja, majd az olvadt műanyagot egy csigaszerszámon átsajtolja. Az extrudáláshoz csigás vagy plasztikáló extrudert alkalmaznak. A plasztikáló extruderben a megolvasztás és a sajtolás összevonva, egy lépésben történik.
A PP-R polipropilénből készült csővezeték rendszereket tartósan akár 70 °C-os hőhatásnak is kitehetjük, miközben a cső belső felületének simasága több mint 50 évig fennmarad. Az üzemzavarok esetén rövid időre fellépő 100 °C körüli hőmérsékletek nem jelentenek problémát, azonban ha a rendszert huzamosabb ideig 70 és 90 °C közötti hőmérséklettartományban üzemeltetjük, akkor élettartamuk lerövidül. A polipropilén csövek jó fizikai és mechanikai tulajdonságai miatt víz-, fűtés-, klíma-, levegőrendszerekhez és más folyadékok szállítására kiválóan alkalmasak. Jellemzői a tartósság és ellenállóság, vegyszerállóságuk kitűnő, ellenállnak a korróziónak és az elektrokorróziónak, elektromos szigetelésük jó, nem vezetik az áramot.
A polipropilén csövek égéstermékeinek mérgezési foka nem magasabb, mint a természetes anyagoké, az égés során dioxin nem keletkezik. A tűz továbbterjedése a csövek szakaszolásával akadályozható meg.
Az alkalmazott alapanyagok révén a polipropilén csővezetékrendszerek higiéniailag kifogástalanok, így ivóvízhálózatok kiépítésére a hideg és meleg vizes szektorban egyaránt alkalmasak. A szabadban vezetett polipropilén csöveket a napsugarak által keltett károsító hatás ellen UV-védőréteggel látják el. A csövek és idomok a fényt nem eresztik át, így az algásodás veszélye nem áll fenn.
Az alapanyagoknak köszönhetően a polipropilén csövek saját hangcsillapító hatással rendelkeznek, így csökkentik az áramlásból adódó zajok átvitelét a csöveket körülvevő építőelemekre. A zajátvitel a fémből készült hálózatokénak csupán a törtrésze. Egy különleges gyártási eljárással a polipropilén csövek alapanyagába perforált alumíniumbetét, illetve speciális üvegszálkeverék integrálható. Ennek az innovatív technológiának az eredményeképpen a hosszirányú hőtágulás 75%-kal csökken a hagyományos polipropilén csövekhez képest, valamint a vékonyabb falvastagságnak köszönhetően azonos terhelés mellett 20%-kal növekszik az átfolyás mértéke.
Az üvegszálbetétes cső a XXI. század csöve, ami forradalmasítja a műanyag (PP-R) csövek szerelését. Az üvegszálas csövek az alapanyagok összekapcsolódása révén nagyobb szilárdsággal rendelkeznek a többi merevített, illetve merevítés nélküli műanyagcsőnél, így a hosszirányú hőtágulásuk a hagyományos polipropilén csövek tágulásának 1/4 része. Az üvegszálbetétes csövek lineáris hőtágulási együtthatója megközelíti a fémből készült csővezetékekét, így a támasztópontok közötti távolságok és a bilincsezések száma csökkenthető. További előnyeik a magasabb szakítószilárdság és terhelhetőség, jobb nyomásállóság, kedvezőbb rugalmasság, kisebb súly, nagyobb ütésállóság, kisebb sérülékenység, valamint a kedvező ár.
Az alumíniumbetétes csövek hegesztésekor az alumíniumbetétet a hegesztés teljes felületén le kell hántolni. Az üvegszálbetétes csövek előnye így az alumíniumbetétes csövekkel szemben, hogy a megmunkálás során a hántolás munkafázisa elmarad.
A polipropilén csövek a felhasznált különleges minőségű alapanyagoknak köszönhetően széles körben alkalmazhatók. Sokoldalú felhasználhatóságukat bizonyítja, hogy kiválóan megfelelnek ivóvíz-, esővíz-hasznosító, termálvíz-, fűtési csőhálózatok kiépítésére, valamint sűrített levegős berendezésekhez, uszodák és medencék vízellátásához, hőszivattyúk csatlakoztatásához. A polipropilén csövek jól alkalmazhatók a mezőgazdaságban és kertészetben, az élelmiszeriparban, de a vegyiparban is az agresszív anyagok (savak, lúgok) szállítására. A jobb ütésállóság és könnyebb súly mellett a PP-R rendszer előnyei között említhetjük, hogy a szerelési idő a hagyományos rendszerek csupán 1/5-e, a kötés pedig 100%-ig biztos. További előny a betonban toldható kötés, a vegyszerállóság, továbbá, hogy a vízkő nem tapad meg a cső falán.
A polipropilén csőrendszer elemei polifúziós hegesztéssel (kb. 260 ºC) egy életre szóló bonthatatlan kötést alkotnak. A cső és az idom alapanyagának homogén összekapcsolódása a rendszerelemek oldhatatlan kapcsolatát biztosítja. A fémbetétes menetes átmeneti idomokkal kombinálva üzembiztos és hosszú élettartamú csőrendszer hozható létre. A megmunkáláshoz egy hegesztőgépre van szükség a megfelelő méretű hegesztőfejekkel, valamint egy vágószerszám. Egy esetleges mechanikai sérülés esetén a javítás kis helyen, gyorsan és olcsón fúziós hegesztéssel, szűk szerelési körülmények között akár elektrokarmantyú alkalmazásával is történhet.
A polipropilén csövek telepítésénél fontos, hogy a rögzítésénél figyelembe kell venni, hogy a használt csőbilincsek a cső méretének megfelelően legyenek méretezve. A csővezetékek szerelésénél ügyelni kell arra, hogy a rögzítési pontot fix vagy csúszó rögzítésként kell-e kivitelezni. A csővezetékek tágulása a cső anyagának felmelegedésével van összefüggésben, így szereléskor figyelembe kell venni a cső hosszirányú méretváltozását. Különbséget kell azonban tenni, hogy a telepítés vakolat alatti, szerelőaknában történő, illetve szabadon vezetett rendszerű-e. Szabadon vezetett polipropilén csővezetékek telepítésekor a hosszváltozás kiegyenlítése történhet dilatációs könyökkel, illetve csőlírával.
