Tubi in polietilene ( Tubi in PE ) sono ampiamente utilizzati nell'approvvigionamento idrico, nel drenaggio, nel trasporto del gas naturale, nell'irrigazione agricola, nel trattamento delle acque reflue e in molti altri campi. Grazie alla loro resistenza alla corrosione, alla forte flessibilità, alla leggerezza e alla facilità di installazione, sono diventati indispensabili nei progetti di ingegneria. Uno dei tubi. Tuttavia, con l’espansione dei campi di applicazione e il miglioramento dei requisiti tecnici, i tubi in PE devono ancora affrontare colli di bottiglia tecnici in alcuni scenari applicativi specifici e richiedono ulteriori miglioramenti e ottimizzazioni. Questo articolo esplorerà i limiti tecnici dei tubi in PE e proporrà possibili miglioramenti.
1. Colli di bottiglia nelle prestazioni nelle applicazioni ad alta temperatura
Domanda: Le caratteristiche del materiale del tubo in PE determinano che il suo intervallo di temperatura operativa è solitamente compreso tra -40°C e 60°C. In ambienti ad alta temperatura, la resistenza alla trazione e la rigidità dei tubi in PE diminuiranno in modo significativo, compromettendone la durata e la sicurezza. Pertanto, nelle applicazioni che devono resistere a temperature elevate per lungo tempo o trasportare fluidi ad alta temperatura, come condutture industriali di acqua calda o sistemi geotermici, le prestazioni dei tubi in PE potrebbero non soddisfare i requisiti.
Direzione di miglioramento: per affrontare questo collo di bottiglia, lo sviluppo di materiali in polietilene modificato è diventato fondamentale. Ad esempio, la resistenza al calore dei tubi può essere migliorata aggiungendo additivi anti-invecchiamento termico o utilizzando polietilene reticolato resistente alle alte temperature (PEX). I tubi PEX migliorano la stabilità termica delle catene molecolari attraverso la tecnologia di reticolazione e possono mantenere eccellenti proprietà fisiche a temperature più elevate. Costituiscono una potenziale direzione per risolvere i problemi delle applicazioni ad alta temperatura.
2. Problemi di durabilità sotto carico di pressione a lungo termine
Problema: quando i tubi in PE sono sottoposti a carichi di pressione a lungo termine, il materiale può deformarsi, ovvero i tubi si deformano gradualmente sotto pressione sostenuta, il che a sua volta influisce sulla loro integrità strutturale e sulla durata. Soprattutto nei sistemi di approvvigionamento idrico ad alta pressione o di trasporto del gas naturale, la capacità di carico a lungo termine dei tubi in PE è diventata uno dei colli di bottiglia tecnici.
Direzione di miglioramento: al fine di migliorare la resistenza allo scorrimento viscoso dei tubi in PE, la resistenza alla trazione e la durata possono essere migliorate modificando la struttura molecolare della resina di polietilene o sviluppando materiali PE ad alta densità (come PE100). Inoltre, anche i tubi in PE rinforzati (come i tubi in PE rinforzati con scheletro in rete di acciaio) rappresentano un'efficace direzione di miglioramento. Questo tipo di tubo composito migliora notevolmente la resistenza alla pressione e la stabilità strutturale del tubo incorporando una rete metallica o un rinforzo in fibra nel materiale di polietilene.
3. Limitazioni della resistenza ai raggi UV
Problema: i tubi in PE sono soggetti a degradazione fotoossidativa se esposti per lungo tempo alla luce ultravioletta all'aperto, causando fessurazioni, indurimento e infragilimento della superficie del tubo, riducendone così la durata. Soprattutto nelle scene che richiedono un’esposizione a lungo termine, come l’irrigazione agricola e i sistemi di drenaggio esterni, l’impatto dei raggi ultravioletti sui tubi in PE è più significativo.
Direzione di miglioramento: Per quanto riguarda l'influenza dei raggi ultravioletti, la direzione di miglioramento si concentra principalmente sul trattamento anti-UV della superficie del materiale. Ad esempio, aggiungendo additivi anti-UV (come il nerofumo) ai tubi in PE, è possibile migliorare efficacemente la loro resistenza agli agenti atmosferici. Inoltre, l'uso di una speciale tecnologia di rivestimento superficiale per formare una pellicola protettiva che blocca i raggi ultravioletti può anche prolungare la durata dei tubi in PE in ambienti esterni.
4. Necessità di migliorare la forza della connessione
Problema: sebbene i tubi in PE siano facili da installare e abbiano buone proprietà di tenuta grazie alla connessione hot-melt e alla connessione per elettrofusione, nei tubi di grande diametro o negli ambienti ad alta pressione, la resistenza della parte di connessione può diventare un anello debole e può verificarsi rischio di perdite o rotture. , soprattutto nei sistemi di tubazioni a lunga distanza.
Direzione di miglioramento: per risolvere il problema della forza della connessione, è possibile sviluppare una tecnologia di connessione più avanzata. Ad esempio, utilizzare la tecnologia di crimpatura meccanica o giunti metallici per migliorare la resistenza delle interfacce dei tubi. Inoltre, l'ottimizzazione del controllo dei parametri della connessione hot-melt e la garanzia di un controllo preciso della temperatura e della pressione di saldatura possono migliorare la qualità della saldatura e ridurre la concentrazione di stress e potenziali difetti nel giunto.
5. Limitazioni della resistenza alla corrosione chimica
Problema: sebbene i tubi in PE mostrino una buona resistenza alla corrosione in ambienti chimici generali, la resistenza alla corrosione chimica dei tubi in PE potrebbe essere messa in discussione in alcuni scenari specifici dell'industria chimica o in ambienti esposti ad alte concentrazioni di acidi e alcali. Ciò è particolarmente evidente nel trattamento delle acque reflue o nei sistemi di trasporto di fluidi speciali nell'industria chimica.
Direzione del miglioramento: per migliorare la resistenza alla corrosione chimica dei tubi in PE, è possibile apportare miglioramenti sotto due aspetti. Innanzitutto, la resistenza alla corrosione dei tubi in PE può essere migliorata modificando la formula del materiale e aggiungendo riempitivi funzionali o copolimeri resistenti alla corrosione chimica. In secondo luogo, è possibile aggiungere uno strato di materiale di rivestimento con maggiore stabilità chimica (come un rivestimento in fluoroplastica o PP) alla parete interna del tubo per migliorare la durata del tubo in ambienti chimici estremi.
6. Sfide legate alla tutela dell'ambiente e ai requisiti di sostenibilità
Domanda: Poiché il mondo presta sempre più attenzione alla protezione dell’ambiente e allo sviluppo sostenibile, il riciclaggio e l’impatto ambientale dei prodotti in plastica sono diventati una questione chiave del settore. Sebbene i tubi in PE siano riciclabili, vi sono ancora alcuni problemi di consumo energetico e di emissioni di carbonio durante la loro produzione e utilizzo, soprattutto nei progetti infrastrutturali su larga scala.
Direzione di miglioramento: per far fronte a questa sfida, la futura produzione di tubi in PE può prestare maggiore attenzione alla produzione ecologica e alla tecnologia di produzione a basse emissioni di carbonio. Ad esempio, l’utilizzo dell’energia rinnovabile per azionare i processi produttivi riduce l’uso di energia fossile. Allo stesso tempo, esploreremo materiali in polietilene basati su materie prime derivanti dalla biomassa e svilupperemo prodotti per tubi in PE più rispettosi dell'ambiente per ridurre ulteriormente l'impatto ambientale. Inoltre, promuovere la tecnologia di riciclaggio e riutilizzo dei tubi di scarto in PE per ridurre lo spreco di risorse e promuovere lo sviluppo dell'economia circolare.
