Технологии

Наибольший рынок потребления принадлежит товарным пластмассам и композитам, но некоторые конструкционные пластмассы применяются для производства узкоспециализированных труб, оправдывая тем самым высокие затраты на сырьевой материал.

Ситуация в промышленности и в экономике
В таблице 1 отображаются данные по Западной Европе, а именно потребление главных видов пластмасс для изготовления трубопроводов, труб, кабелепроводов и арматуры. В этих областях применяются и другие полимеры, но они не включены в экономическую статистику.

Таблица 1: Потребление главных видов пластмасс при производстве трубопроводов, труб, кабелепроводов и арматуры

*Полипропилен не включен

В том же самом году для производства в Западной Европе трубопроводов, труб, кабелепроводов и арматуры понадобилось:
- Более 2 738 000 тонн пластмасс
- 42 % пластмасс было использовано при строительстве и гражданском строительстве.
- 7.4% общего потребления пластмасс.
Отрасль труб и трубопроводов потребляет приблизительно такое же количество пластмасс, как и отрасли автомобилестроения/средств транспорта и электричества/электроники.
Доли различных полимеров различаются в зависимости от состава конечных пользователей. Например, потребление (1 000 тонн) в Европе пластмасс для производства нагнетательных труб можно оценить как очень неравномерное. Его распределение отображается в таблице 3.

Таблица 3: Потребление в Европе пластмасс для производства нагнетательных труб

Области применения
Есть несколько способов классификации труб и трубопроводов. На рисунке 1 отображаются два примера. 
 
 

Рисунок 1: Применение пластмасс для производства трубопроводов и труб

У каждого семейства пластмасс есть своя основная область применения. Например, потребление (1 000 тонн) в США труб из полиэтилена высокой плотности распределяется следующим образом:

Таблица 4: Потребление полиэтилена высокой плотности в США при производстве трубопроводов

Причины использования пластмасс
Отрасль «строительства и гражданского строительства» входит в число тех, где использование новых материалов, например пластмасс, при производстве оригинального оборудования расширяется достаточно медленно. Тем не менее, отрасль трубопроводов и труб является исключением, которое подтверждает правило, и применение в ней пластмасс развито очень хорошо. Темпы строительства новых проектов, работ по замене и восстановлению значительно ускорились благодаря тому, что строители и потребители напрямую оценивают сокращение издержек и другие преимущества.
Существует много различных причин, побуждающих использовать пластмассы:
1) Технические характеристики при использовании пластмассы:
- Низкая плотность и хорошее соотношение производительности/веса, которое приводит к уменьшению массы, то есть облегчению обработки и наладки.
- Прочность и сопротивление влаге и загрязнителям.
- Простое техническое обслуживание.
- Уникальные возможности для инноваций …
2) Экономические характеристики: при использовании пластмасс:
- Экономическая альтернатива массовому производству, а также производству с низким уровнем выработки или «нишевой» продукции.
- Повышение уровня производительности вследствие облегчения обработки и наладки...
3) Экология: Пластмассы в значительной степени способствуют:
- Сбережению энергии в течение всего срока службы благодаря сопротивлению коррозии и отсутствию необходимости в техническом обслуживании …
С другой стороны:
- Существуют сомнения в необходимости использования поливинилхлорида ввиду экологических причин
- Недостатком может стать накопление статического электричества.

Распределение пластмасс по сферам применения
Пластмассы соответствуют дешевым традиционным материалам (см. Рисунок 2), например:
- Металлы: железо и сталь, алюминий, медь, свинец
- Минералы: глина и бетон.
Следовательно, среди товарных пластмасс чаще всего используется жесткий и мягкий поливинилхлорид.
Тем не менее, некоторые конструкционные пластмассы и композиты используются только в определенных сферах применения, которые могут оправдать их стоимость.

 
Рисунок 2: Затраты на производство трубопроводов

Типичные решения:
- Товарные пластмассы: поливинилхлорид, полиэтилен, полипропилен.
- Дериваты товарных пластмасс: сшитый полиэтилен (PEX), пенополивинилхлорид.
- Конструкционные пластмассы: хлорированный поливинилхлорид (CPVC), ABS, полиэтилентерефталат для особых применений.
- Гибриды: Металл/Пластмасса, PEX-Al-PEX
Далее приводятся несколько примеров.

Жесткий PVC (поливинилхлорид) обычно используется в следующих сферах:
- Системы воздуховодов общего применения.
- Дренажные, сточные и вентиляционные линии для перемещения холодной воды.
- Системы стока дождевой воды.
- Канальные дренажные системы.
- Площадные дренажные системы (гофрированные трубы).
- Перемещение воды (молекулярно ориентированный PVC).
Модифицированный PVC (PVC-M) используется в следующих сферах:
- Нагнетательные трубы с повышенным сопротивлением внешнему воздействию и повышенной пластичностью.
- Линии для горячей и холодной воды.

Полиэтилен: Полиэтилен высокой плотности (HDPE) обычно применяется для труб высокого давления – до 20 бар для воды и до 7 бар для газа. Полиэтилен низкой плотности (LDPE) применяется в системах низкого давления, главным образом в Архитектуре. Примеры применения:
- Питьевая вода (высокопроизводительный полиэтилен PE100) до 20 бар.
- Питьевая вода (полиэтилен средней плотности PE80) до 12.5 бар.
- Водопроводная вода (высокопроизводительный полиэтилен PE100) до 20 бар.
- Водопроводная вода (полиэтилен средней плотности PE80) до 12.5 бар.
- Газовые трубы (высокопроизводительный полиэтилен PE100 или полиэтилен средней плотности PE80) до 7 бар.
- Дренажные системы для поверхностных вод.
- Дренажные системы для ливневой воды.
- Кабельные каналы.
Гибкий полибутилен (PB) используется в следующих сферах:
- Линии для горячей и холодной воды.
- Отопление нагревом панелей пола.
Полипропилен используется в следующих сферах:
- Высокие температуры
- Дренажные системы для поверхностных вод.
ABS иногда используется в следующих сферах:
- Пищевая промышленность.
- Дренажные, сточные и вентиляционные линии.
Полиэтилентерефталат (PET) иногда используется в следующих сферах:
- Восстановление внутренней облицовки трубопроводов.

Товарные композиты и ненасыщенный полиэстер, усиленный стекловолокном, используются в следующих сферах:
- Специализированные трубы с диаметром до 10м.
- Гибкие трубы для бензина.
- Необработанная облицовка для восстановления труб.
- Дренажные трубы DIN 40 до 2000: хорошее соотношение механических свойств по показателям стоимость/весь/коррозия.
- Главные коллекторы зданий.
- Водосточные желоба вдоль автострад для сбора поверхностных вод.
- Трубопроводы и арматура для промышленных сточных вод в производстве полупроводников и бумажной массы, горнодобывающей промышленности …

Конструкционные композиты на основе эпоксидной смолы используются в следующих сферах:
- Трубопроводы для химической и нефтяной промышленности, нефтеочистительные трубопроводы: химический, механический и тепловой режим (до 130 °C), слабая потеря давления.
- Перемещение веществ в состоянии суспензии: внутреннее гелевое покрытие повышает износоустойчивость.
- Трубы охлаждения для замерзшей воды.
- Длинные уязвимые кабелепроводы для разведки на нефть: Эти относительно гибкие кабелепроводы можно сматывать после обработки, а за тем разматывать для установки без стыков, или с использованием совсем небольшого их количества. Они предназначены для перемещения антикоррозионных и антипарафиновых добавок.
- Восстановление кабелепроводов без выкапывания каналов с использованием необработанных мягких труб (носков): облицовка, которую вводят внутрь трубы для ремонта, прикрепляется к внутренней стенке водой, паром или воздухом под давлением и затвердевает под воздействием горячей воды, пара или ультрафиолета.

Инновационный способ применения пластмасс: Системы восстановления
Благодаря пластмассам было разработано несколько методик восстановления старых линий без раскапывания каналов, что дорого, отнимает много времени и мешает передвижению транспорта. Ниже приводятся несколько примеров, которые отнюдь не являются исчерпывающим списком:
- Использование необработанных мягких труб: облицовка, которую вводят внутрь дренажной трубы для восстановления, прикрепляется к внутренней стенке водой, паром или воздухом под давлением и затвердевает под воздействием горячей воды, пара или ультрафиолета.
- Использование полиэтиленовой прокладки, свернутой в форму буквы «С», которая прикрепляется изоляционной лентой (система Subcoil от компании Wavin). После введения изделия внутрь канала, который необходимо восстановить, применяется давление для того, чтобы разорвать ленту и уложить прокладку на главную внутреннюю стену. Она гарантирует работу структурной функции, а полиэтиленовая прокладка гарантирует водонепроницаемость и защиту от коррозии.
- Использование прокладки из полиэтилентерефталата (PET) (система Neofit от компании Wavin), которая вводится в трубу, которую необходимо восстановить, для формирования точно прилегающей прокладки.

Конкуренция между разными пластмассами
Сфера изготовления пластмасс развита очень хорошо, и сегодня существует конкуренция между полиэтиленом и поливинилхлоридом. Полиэтилен развивается, а поливинилхлорид теряет области применения.
За последние несколько лет (таблица 4), доля поливинилхлорида уменьшилась с 69% до 63%, а полиэтилена – увеличилась с 22% до 30%. Полипропилен сохраняет свою долю на постоянном уровне, а доля ABS незначительна.

Таблица 5: Процесс долевого распределения в течение последних нескольких лет

Инновации развиваются несколькими путями:
- Модифицированный PVC (PVC-M) соответствует U-PVC и PE.
- PE повышенной температуры (PE-RT) соответствует HDPE и полибутилену.
- MDPE конкурирует с HDPE.
- PE-X конкурирует с полибутиленом.
- Сочетания пластмасс и металлов создают гибридные материалы, например: соэкструдированная полиэтиленовая прокладка для стальных труб; многослойная полиэтилен-алюминивая барьерная трубопроводная система для перемещения водопроводной воды через загрязненные участки местности (Trigon system).

Отрасль труб и трубопроводов потребляет 7% общего количества пластмасс. Она представляет собой хорошо развитый рынок, существующий за счет замены традиционных материалов вроде глины, бетона и металлов. Развитие подталкивается уникальной механической и экономической эффективностью изделий, а также возможностями для инноваций.
Самый широкий рынок потребления принадлежит товарным пластмассам, а некоторые конструкционные пластмассы и композиты применяются для производства специализированных трубопроводов, что оправдывает высокие затраты на сырьевой материал.
С использованием пластмасс возможна разработка новых методик, например восстановления поврежденных линий без проведения раскопок.

http://www.omnexus.com