TỔNG QUAN VỀ SẢN XUẤT ỐNG U-PVC

TỔNG QUAN VỀ SẢN XUẤT ỐNG U-PVC Bột PVC Sự tiến công nghệ giới dẫn đến việc sử dụng polyvinyl clorua (PVC) tất ngành công nghiệp sống Sự đời polyvinyl clorua (PVC) sản xuất đường ống phát kiến vĩ đại vận chuyển nước mà không sợ bị ngộ độc chì gây ống dẫn tráng chì sử dụng vận chuyển nước uống trước Polyvinyl clorua (PVC) sử dụng cáp điện vỏ thiết bị điện Các loại đồ chơi, ván lát sàn, giầy, vỏ điện thoại số loại quần áo đặc biệt làm sản phẩm polyvinyl clorua (PVC) Nhựa Polyvinyl clorua, thường viết tắt PVC, polymer nhiệt dẻo với cấu trúc mạch thẳng tương tự polyethylene nguyên tử hydrogens thay nguyên tử clorua Cấu trúc hóa học PVC Nhựa PVC thường suốt có màu xanh nhạt Dễ bị tác động dung mơi hữu có khả kháng dầu tốt có tính thẩm thấu khí thấp Nhựa Polyvinyl chloride (PVC) ngun sinh khơng có khả gia công độ ổn định nhiệt độ nhớt cao Các vật liệu gọi chất phụ gia cần phải thêm vào hình thức khác để cải thiện tính chất vật liệu Độ bền vật liệu phải ưu tiên tối đa trình sản xuất, để kéo dài tuổi thọ dài q trình áp dụng Do hiệu chi phí thấp, nên nhựa PVC loại vật liệu sử dụng nhiều thứ hai sau polyethylene (PE) Trên thị thường có sẵn nhiều loại nhựa polyvinyl clorua (PVC) chất lượng khác Chất lượng phụ thuộc vào chất phụ gia pha trộn trình sản xuất, sử Tác giả: Lê Cao Chiến – Trung tâm TB,MT&ATLĐ – Viện VLXD Email: lecaochien@gmail.com - SDĐ: 0912181479 dụng lĩnh vực áp dụng Thơng thường có ba loại nhựa polyvinyl clorua theo đặc trưng vật liệu: - Unplasticized polyvinyl chloride (UPVC): Polyvinyl clorua khơng hóa dẻo (UPVC hay PVC-U) loại nhựa PVC phổ biến sử dụng lĩnh vực xây dựng Nó sử dụng nhiều lĩnh vực sản xuất ống phụ tùng, sản phẩm xây dựng khác khung cửa sổ, cửa đi, chai nhựa, bao gói thực phẩm ván lát sàn Đây loại vật liệu có tính cứng rắn tự nhiên, độ bền kéo đứt xấp xỉ khoảng 52MPa 20oC (theo giới hạn yêu cầu tiêu chuẩn TCVN 8491 >45MPa) không bị công hầu hết loại hóa chất PVC-U thơng thường sử dụng nhiệt độ 60oC Giới hạn nhiệt độ thực tế phụ thuộc vào ứng suất điều kiện môi trường áp dụng - Chlorinated polyvinyl chloride (PVC-C): Nhựa PVC clo hóa, loại nhựa nhiệt dẻo có tính cao nhờ vào việc clo hóa nhựa polyvinyl clorua (PVC) làm tăng hàm lượng clo từ 56,8% khối lượng lên đến 63-69% khối lượng PVC-C có tính chất vượt trội so với PVC thông thường đặc biệt đặc tính học, khả chống cháy, chống ăn mòn cao Nhựa PVC-C sử dụng phạm vi rộng sử dụng dẫn nước nóng lạnh nhà lợi ích kinh tế lớn từ PVC-C làm cho vật liệu sản xuất với quy mô lớn - Oriented polyvinyl chloride (PVC-O): loại nhựa PVC định hướng lại mạch phân tử polymer theo đường kính chu vi Bởi tạo tính chất vật liệu cao theo hướng chu vi cho nhựa PVC Độ bền kéo nhựa PVC-O tăng gấp đôi so với PVC-U Yêu cầu bột PVC phụ thuộc vào chất ứng dụng vật liệu, thông thường theo yêu cầu phân loại vật liệu bột PVC cần kiểm sốt tính chất sau: + Trọng lượng phân tử (Molecular Weight): Trọng lượng phân tử đánh giá thơng qua độ nhớt dung dịch (dung dịch 0,5% PVC cyclohexanon 25oC) hay K-value Khối lượng phân tử bột PVC thơng số quan trọng liên quan tới tính chất vật lý khả gia công polymer, thông thường hệ số K-value cao đặc tính học cao nhiên khó gia cơng ngược lại Giá trị K-value để gia công ống chịu Tác giả: Lê Cao Chiến – Trung tâm TB,MT&ATLĐ – Viện VLXD Email: lecaochien@gmail.com - SDĐ: 0912181479 áp yêu cầu khoảng 67-70 (xác định theo ISO 1628-2) Mối quan hệ hệ số K khối lượng phân tử thể theo sơ đồ sau: Mối quan hệ hệ số K khối lượng phân tử M + Phân tích sàng (Sieve Analysis): Phân tích kích thước hạt để đảm bảo không tồn hạt lớn làm ảnh hưởng đáng kể đến khả gia công + Tỷ trọng khối (Bulk Density): Tỷ trọng khối khối lượng đơn vị thể tích bột PVC, tính chất liên quan tới hình dạng phân bố kích thước hạt bột PVC Tỷ trọng khối cao hiệu điền đầy cao phù hợp với việc tối đa hóa đầu thiết bị gia cơng; Tác giả: Lê Cao Chiến – Trung tâm TB,MT&ATLĐ – Viện VLXD Email: lecaochien@gmail.com - SDĐ: 0912181479 + Độ hấp thụ chất hóa dẻo: Lượng chất hóa dẻo hấp thụ hàm kích cỡ hạt, diện tích bề mặt độ rỗng hạt PVC Khả hấp thụ chất hóa dẻo nhựa PVC thơng số quan trọng để đánh giá khả trộn khô với thành phần chất hóa dẻo Độ rỗng hạt PVC kiểm tra kính hiển vi quang học độ thấm thủy ngân + Độ chảy khô: khả chảy bột PVC qua phuễ thơng số quan trọng q trình gia cơng đánh giá độ chảy bột thơng qua phễu tiêu chuẩn Các loại phụ gia vai trị chúng Nhựa PVC ngun chất khơng thể sử dụng ứng dụng Sự mở rộng đa dạng hóa khả ứng dụng loại nhựa việc sử dụng chất phụ gia khác nhựa polymer Các cấp phối PVC thiết kế dựa khối lượng thành phần cho vào hỗn hợp so với 100 phần nhựa Thành phần phụ gia khác phụ thuộc vào ứng dụng PVC Phụ gia kiểm sốt thay đổi tính chất học, ổn định nhiệt, mầu sắc, độ tính chất nhiệt vật liệu PVC trước sử dụng theo điều kiện yêu cầu Các loại phụ gia sử dụng công nghệ sản xuất PVC thường bao gồm: Chất hóa dẻo (Plasticizers); Chất ổn định (Stabilizers); Chất bôi trơn (Lubricants); Trợ gia công (Process Aids); Bột độn (Fillers) Một số chất phụ gia khác cho ứng dụng đặc biệt Chất cải thiện độ va đập (Impact modifiers); Bột mầu (Pigments); Chất gia cường (Reinforcement); Tác nhân chậm cháy (Flame retardant); chất trợ tương hợp (Compatibilizers); Tất loại ứng dụng UPVC hay PVC cứng chứa tối thiểu hai loại phụ gia chất ổn định chất bôi trơn Loại phụ gia tác dụng phụ gia sau: Phụ gia Ảnh hưởng tới tính chất PVC Chất ổn định Ngăn ngừa phân hủy q trình gia cơng, tác động ánh sáng xạ UV kháng thời tiết Bột màu Tạo màu, kháng thời tiết Chất hóa dẻo Cải thiện tính chất vật liệu: khả thi cơng độ mềm dẻo Cải thiện va đập Cải thiện độ bền va đập tính chất học khác Tác giả: Lê Cao Chiến – Trung tâm TB,MT&ATLĐ – Viện VLXD Email: lecaochien@gmail.com - SDĐ: 0912181479 Chất bôi trơn Cải thiện tính lưu biến PVC chảy, độ trong, bóng, bề mặt hoàn thiện khả in Bột độn Cải thiện tính chất điện học Chất chậm cháy Cải thiện đặc trưng cháy Tác nhân chống tĩnh Cải thiện tính chất điện điện 2.1 Chất hóa dẻo Chất hóa dẻo chất mà thêm vào nhựa PVC làm cho vật liệu mềm dẻo, linh hoạt dễ dàng để xử lý phù hợp theo mục đích sử dụng Ví dụ chất hóa dẻo phthalates adipates, làm tăng khoảng cách phân tử polymer Nhựa Polyvinyl clorua (PVC) cứng nhiệt độ thường khoảng cách phân tử ngắn lực liên kết phân tử lớn Khi nung nóng nhiệt độ cao, lượng chuyển động phân tử cao lực liên kết phân tử làm mở rộng khoảng cách phân tử, kết làm mềm nhựa Cịn cho thêm chất hóa dẻo vào polyvinyl clorua (PVC) trước gia công, phân tử chất hóa dẻo vào mạch polyvinyl chloride (PVC) điều ngăn phân tử polyvinyl clorua (PVC) tiến lại gần Các phân tử polyme giữ xa nhiệt độ thường độ mềm dẻo vật liệu trì Quá trình gọi q trình dẻo hóa vật liệu Khi sử dụng chất hóa dẻo cao làm giảm cường độ kéo độ giãn dài vật liệu Độ bền kéo yêu cầu tối thiểu >45MPa độ giãn dài đứt tối thiểu >80%, cần sử dụng tỷ lệ chất hóa dẻo phù hợp Chất hóa dẻo phthalate sử dụng phổ biến công nghệ sản xuất PVC, nhiên hợp chất biết đến chất có tiềm gây ung thư cao độc hại với sức khỏe người Do năm gần chất hóa dẻo phthalate quy định cấm sử dụng sản phẩm PVC sử dụng xây dựng có lĩnh vực sản xuất ống nước 2.2 Chất ổn định Tác giả: Lê Cao Chiến – Trung tâm TB,MT&ATLĐ – Viện VLXD Email: lecaochien@gmail.com - SDĐ: 0912181479 Chất ổn định thành phần ngăn cản phản ứng dây chuyền trình phân hủy polyvinyl clorua (PVC) Nó giúp chống lão hóa thời tiết, lão hóa nhiệt, xạ mặt trời có ảnh hưởng mạnh đến đặc tính vật lý vật liệu polyvinyl clorua (PVC) gia nhiệt lên 80 °C Khi polyvinyl clorua (PVC) gia nhiệt đến 170-180 °C, phân tử clo hydro bị khử hydrogen chloride giải phóng phân hủy Q trình phân hủy làm trúc không ổn định, dẫn đến đẩy nhanh trình khử phân hủy hydrogen chloride (HCl) Trong trình đùn đúc khn, polyvinyl clorua (PVC) gia nhiệt đến trạng thái nóng chảy Cần ngăn chặn việc khử hydrogen chloride nhiệt, chất ổn định (thường hợp chất kim loại) quan trọng để tránh phản ứng phân hủy dây chuyền Chất ổn định thường dạng hỗn hợp với thành phần xà phịng kim loại (trialkyl-phosphites, BHT, pentaerythritol) , muối kim loại (calxi kẽm stearat, chì sulphat chì phosphate) hợp chất hữu kim loại (mono-, dioganno thiếc, thiếc thioglycolate) Tác động phân hủy thường gồm: biến đổi màu trình hình thành polyen, khí axit (HCl), bọt khí sản phẩm khí sinh ra, vệt vật liệu bị phân hủy suốt q trình gia cơng, giảm độ bền học/điện cơng khí ăn mịn tới thiết bị gia công người vận hành Cơ chế chất ổn định tác động đến trình phân hủy bao gồm tác động đây: - Phản ứng với hydro clorit; - Thay cấu trúc yếu nhóm ổn định hơn; - Giải phóng chất dễ phân hủy vô hại; - Làm gián đoạn cấu trúc polyen liên hợp; - Vơ hiệu hóa loại bỏ phần nhựa không tinh khiết tạp chất; Chất ổn định PVC phân thành ba loại chính: Ổn định nhiệt sơ cấp (thường muối chì, muối kim loại nặng hợp chất hữu thiếc); Chất ổn định nhiệt thứ cấp (các hợp chất hữu cơ, phosphor hữu epoxy); Chất ổn định ánh sáng (các hợp chất cadimi, thiếc phosphor hữu cơ,…) Tác giả: Lê Cao Chiến – Trung tâm TB,MT&ATLĐ – Viện VLXD Email: lecaochien@gmail.com - SDĐ: 0912181479 Các chất ổn định sơ cấp kết hợp với chất ổn định thứ cấp để tạo hiệu tương hỗ nhau, chất ổn định sơ cấp thường có hiệu cao, chi phí thấp linh hoạt số muối chì có thêm hiệu ứng chất bôi trơn Hệ chất ổn định thường sử dụng cơng nghệ sản xuất ống PVC hệ tribasic chì sulphate (TBLS: 3PbO PbSO4 H2O) thường sử dụng công nghệ đùn hai trục, hệ muối chì stearate (NLSt: Pb(CH3(CH2)16COO2)) thường sử dụng kết hợp với muối chì khác áp dụng chất bôi trơn ngoại 2.3 Chất bôi trơn Chất bơi trơn đóng vai trị quan trọng cách thức gia công polyvinyl clorua (PVC) Chất bôi trơn ngăn ngừa hư hại q trình gia cơng nhựa polyvinyl clorua (PVC) suốt q trình đúc khn Nó ln ln áp dụng cho vật liệu cho máy phép gia công mà không gây hư hại cải thiện tốc độ chảy vật liệu nhựa nóng chảy Hầu hết thông số mức tiêu hao lượng thiết bị, áp suất để vật liệu nóng chảy máy, tốc độ sản xuất, phân tán bột màu chất độn polyvinyl clorua (PVC) gel hóa vv, phải lưu ý Tất điều trực tiếp đóng vai trị quan trọng việc lựa chọn loại, tạo kết hợp tốt tối ưu lượng chất bôi trơn Việc sử dụng chất bôi trơn mang lại hiệu q trình gia cơng PVC như: tạo thuận lợi cho q trình gia cơng PVC, sản lượng lớn hơn, hạ nhiệt độ hiệu ứng cắt đồng thời cải thiện bề mặt sản phẩm Phối liệu khơng tốt dẫn đến sản phẩm chưa đạt vượt điểm nóng chảy tạo tính chất vật lý bề mặt hoàn thiện Việc kết hợp chất bôi trơn nên điều chỉnh tùy theo cấp phối thiết bị gia công Chất bôi trơn thường chia thành hai nhóm chính: bơi trơn nội bơi trơn ngoại - Chất bôi trơn ngoại: Những hợp chất cung cấp lớp bôi trơn lớp polymer nóng chảy với bề mặt kim loại nóng Hiệu loại chất bôi trơn phụ thuộc vào khả bám dính thấp chúng đặc biệt điều kiện vận hành lớp màng biên mạnh Cấp phối thiếu dư chất bơi trơn dẫn tới dính khn, nóng chảy kém, giảm tính chất, giảm khả trượt bề mặt xấu Chất bôi trơn ngoại Tác giả: Lê Cao Chiến – Trung tâm TB,MT&ATLĐ – Viện VLXD Email: lecaochien@gmail.com - SDĐ: 0912181479 sáp paraffin (công thức C50H102) Polyethylen Chất bôi trơn ngoại ảnh hưởng chiều dài mạch hydrocarbon, nhánh chóm chức Sử dụng lượng chất bơi trơn ngoại nhiều làm đục nhựa tượng tách lỏng Một số loại chất bôi trơn - Chất bôi trơn nội: Loại phụ gia khác chất bôi trơn ngoại hiệu ứng giảm ma sát nội q trình nóng chảy nhiệt độ gia công Đặc trưng chất bôi trơn nội tăng độ tương hợp với PVC hạn chế lực với bề mặt kim loại nóng Chúng có tác dụng giảm nhiệt thiết lập để đạt nhiệt độ chảy mềm giảm độ nhớt nhựa chảy mềm Trong chất bơi trơn ngoại thường kìm hãm nóng chảy dẫn đến ảnh hưởng đến thời gian trộn, loại chất bôi trơn nội thường không ảnh hưởng đến tốc độ nóng chảy hay có tính xúc tiến nóng chảy nhẹ Chất bôi trơn nội Các chất bôi trơn thương mại có nhiều loại với cơng thức hóa học đa dạng, nhiên chất bơi trơn phân thành nhóm sau: - Các chuỗi phân tử hydro cabon mạch thẳng: sáp paraffin hydrocacbon Tác giả: Lê Cao Chiến – Trung tâm TB,MT&ATLĐ – Viện VLXD Email: lecaochien@gmail.com - SDĐ: 0912181479 - Các chuỗi phân tử hydro cabon mạch thẳng với đầu nhón phân tự: ester axit béo axit béo - Các chuổi phân tử hydro cabon với phân tử trung tâm phân cực: Sterat kim loại Các chất bôi trơn mạch cacbon thẳng chất bôi trơn ngoại Các mạch phân tử cacbon thẳng có đầu mạch nhóm phân cực cho vào nhóm chất bơi trơn nội Việc nghiên cứu cấp phối đưa tỷ lệ tối ưu phụ thuộc nhiều vào kiến thức thực tế lý thuyết khoa học 2.4 Bột độn Bột độn vật liệu thành phần tự nhiên sử dụng để cải thiện cường độ, tính chất làm việc, độ bền giảm chi phí vật liệu sản xuất polyvinyl clorua (PVC) Nó làm tăng tỷ trọng khối vật liệu polyvinyl clorua (PVC) thường dạng khống Nó làm tăng độ dẫn nhiệt nhựa polyvinyl clorua (PVC) để vật liệu nóng lên nguội xuống nhanh chóng Có nhiều loại bột độn cơng nghệ sản xuất PVC: bột gỗ, bột cacbon, graphit, amiang, sợi thủy tinh, canxicacbonat, clay, bột talc, bột thạch anh, silicat,… Trong bột canxi cacbonat sử dụng phổ biến cơng nghệ sản xuất PVC Các đặc tính u cầu bột độn PVC phụ thuộc vào mục đích sử dụng, nhiên cần đáp ứng số tiêu chí sau: - Cải thiện tối đa khơng ảnh hưởng tới tính chất vật liệu; - Độ ẩm thấp - Khả thấm ướt với polymer tốt - Khơng có tạp chất - Tỷ trọng phù hợp - Giá thành thấp có có sẵn - Khơng cháy - Khơng gây mùi màu phù hợp - Có thể kiểm sốt kích thước phân bố kích thước hạt Tác giả: Lê Cao Chiến – Trung tâm TB,MT&ATLĐ – Viện VLXD Email: lecaochien@gmail.com - SDĐ: 0912181479 - Đặc tính gia cơng phân tán tốt - Độ hịa tan nước thấp hấp thụ chất hóa dẻo thấp Bột canxi cacbonat tráng phủ loại bột độn sử dụng rộng rãi chi phí thấp, phong phú, tính chất khơng độc hại linh hoạt việc kiểm sốt phân bố kích thước hạt Nhược điểm loại bột độn này: dễ bị công axit, nhiệt độ cao canxi cacbonat phân hủy, khơng có tính chất gia cường, độ ẩm tương đối cao, độ cứng thấp Để tăng cường ưu điểm bột độn canxicacbonat bột độn phải tráng phủ điển hình phủ axit stearic canxi stearat máy trộn tốc độ cao Lý việc tráng phủ bột canxi cacbonat là: - Giảm hấp thụ dầu chất hóa dẻo; - Giảm tính hút nước - Tăng độ ổn định nhiệt - Giảm kết khối bột độn - Hỗ trợ gia công - Tăng độ thấm ướt với PVC Khi tăng lượng sử dụng bột độn làm tăng độ cứng ống làm giảm độ bền kéo độ giãn dài đứt vật liệu khơng sử dụng q nhiều bột độn làm vật liệu giòn 2.5 Phụ gia cải tiến va đập Nó cho phép vật liệu sản phẩm polyvinyl clorua (PVC) hấp thụ cú đập chống lại va đập mà không gây nứt vỡ vật liệu sản phẩm ứng dụng Nó cung cấp cho vật liệu sản phẩm đủ độ cứng để ngăn chặn sản phẩm chịu mỏi, chịu uốn chịu võng sử dụng điều kiện bình thường Các chất cải tiến va đập thường bán tương thích với PVC thường sở vật liệu cao su bao gồm: - Acrylonitrile/butadiene/styrene (ABS) - Methyl methacrylate/butadiene/styrene (MBS) Tác giả: Lê Cao Chiến – Trung tâm TB,MT&ATLĐ – Viện VLXD Email: lecaochien@gmail.com - SDĐ: 0912181479 - Acrylic chất biến tính Acrylic (ACR) - Ethylene vinyl acetate (EVA) - Chlorinated polyethylene (CPE) 2.6 Bột màu Bột mầu sử dụng để tạo màu sắc cho vật liệu sản phẩm nhựa khác trình sản xuất Chúng hạt nhỏ phải trộn với hợp chất nóng chảy máy đùn để đạt yêu cầu màu sắc Bột mầu có nhiều dạng chủng loại khác phụ thuộc vào lựa chọn khách hàng Các dạng chính: bột màu, hạt mầu, mầu lỏng rắn dạng bột Bề mặt phủ in sau tạo hình 2.7 Trợ gia cơng Loại phụ gia sử dụng để cải tiến vật liệu PVC q trình gia cơng cách tăng tốc độ chảy Chất bơi trơn thêm vào , chất bôi trơn nội giúp cải thiện tốc độ chảy vật liệu làm giảm độ nhớt tốc độ tiêu hao nhiệt 2.8 Gia cường Được sử dụng để gia cường cải thiện tính chất học PVC độ bền kéo, bền uốn độ cứng vật liệu 2.9 Phụ gia chậm cháy Những chất phụ gia ngăn chặn khả bắt cháy cháy lan vật liệu chất dẻo trình cháy phát sinh tia lửa điện Vật liệu PVC có tính chậm cháy cao hàm lượng clo vật liệu Chất chậm cháy thường sử dụng PVC Alumina trihydrate (Al (OH)3) 2.10 Chất trợ tương hợp Những chất trợ tương hợp cho phép PVC trộn với chất dẻo khác Nó mang lại sản phẩm đồng nhất, khơng phân tách thành thành phần khác Chất trợ tương hợp làm giảm sức căng bề mặt tiếp giáp pha vật liệu Tác giả: Lê Cao Chiến – Trung tâm TB,MT&ATLĐ – Viện VLXD Email: lecaochien@gmail.com - SDĐ: 0912181479 Cấp phối sản xuất ống Nguyên liệu (% theo PVC) Ống cấp nước Ống thoát nước thành đặc Ống thoát nước thành kết cấu Bột PVC 100 100 100 Phụ gia ổn định 0.69 2.26 0.57 Sáp parafin 1.38 1.65 1.12 Bột độn CaCO3 5.51 9.59 17.65 Canxi Stearate 0.72 0.70 0.84 Sáp Polyetylen 0.21 0.22 0.15 Bột TiO2 0.83 1.03 1.11 Trợ gia công - 1.13 - Phụ gia cải tiến va đập - 5.30 - 0.23 0.20 0.30 109.75 122.06 121.74 Bột mầu Tổng Thiết kế ống chịu áp vật liệu PVC Áp suất danh nghĩa kí hiệu PN (nominal pressure) áp suất làm việc liên tục tính bar 20oC 50 năm Áp suất tương đương với áp suất vận hành cho phép (allowable operating pressure) (áp suất thủy tĩnh đối đa mà ống phụ tùng chịu liên tục vận hành) PN ống nhựa xác định sở độ bền yêu cầu tối thiểu MRS (minimum required strength) vật liệu chế tạo ống, hệ số thiết kế (hay hệ số an toàn) tỷ số kích thước chuẩn SDR (standard dimension ratio – tỷ lệ đường kính ngồi danh nghĩa độ dày thành danh nghĩa ống), theo công thức sau: Vật liệu PVC sử dụng để sản xuất ống có độ bền yêu cầu tối thiểu MRS=25,0 MPa (TCVN 8491-1 (ISO 1452-1)), hệ số thiết kế ống dn≤90mm C=2,5 dn≥90mm C=2,0 Do cấp áp suất danh nghĩa ống PN phụ thuộc vào thông số Tác giả: Lê Cao Chiến – Trung tâm TB,MT&ATLĐ – Viện VLXD Email: lecaochien@gmail.com - SDĐ: 0912181479 tỷ lệ kích thước chuẩn ống SDR (SDR tỷ lệ đường kính danh nghĩa chiều dày thành danh nghĩa SDR=dn/en) SDR nhỏ khả chịu áp suất danh nghĩa PN cao tức đường kính ống danh nghĩa chiều dày thành lớn khả chịu áp cao (vật liệu phải đáp ứng MRS tối thiểu 25,0 MPa) Chiều dày thành danh nghĩa qui định tiêu chuẩn quốc gia, quốc tế chiều dày thành nhỏ vị trí đo xung quanh ống qui định Bảng 2-TCVN 8491-2:2011 sau: Tác giả: Lê Cao Chiến – Trung tâm TB,MT&ATLĐ – Viện VLXD Email: lecaochien@gmail.com - SDĐ: 0912181479 Ví dụ: Ống có đường kính ngồi danh nghĩa dn 110mm; chiều dày thành danh nghĩa en 2,7mm (SDR làm tròn từ tỷ lệ dn/en ~ 41), hệ số vận hành (hệ số thiết kế) qui định theo tiêu chuẩn TCVN 7305-1 (ISO 4427-1) cho ống PVC 2,0 ống có áp suất danh nghĩa xác định theo cơng thức PN=20*25,0/(2*(411))=6,25 làm trịn xuống PN6 Có thể tính ngược lại chiều dày thành với tối thiểu biết đường kính ống áp suất danh nghĩa hệ thống ống cần ứng dụng Ví dụ: Ống có đường kính danh nghĩa dn=110mm, áp dụng cho hệ thống ống cấp chịu áp PN20 áp dụng cơng thức tính SDR Từ tính e=d/SDR=110/13,5=8,1mm Do để có công bố áp suất danh nghĩa loại ống nhựa nói chung cần có thơng số MRS vật liệu chế tạo ống Giá trị MRS vật liệu xác định thông qua phương pháp ngoại suy độ bền áp suất thủy tĩnh dài hạn 50 năm theo tiêu chuẩn ISO 9080 Đây phương pháp xây dựng đường cong suy giảm ứng suất vòng (hoop stress) (hay ứng suất thủy tĩnh (hydrostatic stress) – ứng suất tác động lên thành ống sử dụng nước làm môi trường tạo áp suất)) theo thời gian Phương pháp thử nghiệm đánh giá khả chịu áp suất thủy tĩnh theo tiêu chuẩn TCVN 6149 (ISO 1167) loạt mẫu ống có đường kính từ 25 đến 63mm tạo từ loại nhựa cần đánh giá MRS Số lượng mẫu tối thiểu thử nghiệm 30 mẫu thử, thời gian đánh giá tối thiểu phương pháp 9000 (~ năm) Kết thu thập từ liệu ứng suất phá hủy mẫu thử nghiệm theo thời gian trì xây dựng đồ thị suy giảm ứng suất theo thời gian Giá trị ứng suất ngoại suy thời điểm 50 năm dựa đường cong hồi qui làm tròn xuống giá trị thấp dãy R10 R20 (Dãy số Renard theo ISO TCVN 7298 (ISO 497)) giá trị độ bền yêu cầu tối thiểu MRS vật liệu chế tạo ống Khi thiết kế cấp phối để sản xuất ống chịu áp, thay đổi nguyên liệu, thay đổi cấp phối nhà sản xuất cần phải thực phép thử để đánh giá giá trị MRS hỗn hợp nguyên liệu sử dụng phải chứng minh Tác giả: Lê Cao Chiến – Trung tâm TB,MT&ATLĐ – Viện VLXD Email: lecaochien@gmail.com - SDĐ: 0912181479 MRS ngoại suy thời điểm 50 năm >25MPa (thử nghiệm điều kiện 20oC) sử dụng cấp phối vật liệu thiết kế hệ thống ống chịu áp Ví dụ kết đánh giá ngoại suy 50 năm xác định MRS vật liệu PVC Để chứng minh ống sản xuất đáp ứng yêu cầu quy định khả chịu áp, nhà sản xuất ống phải tiến hành đánh giá thử nghiệm điển hình (type testing) tiêu độ bền áp suất bên tiến hành thử nghiệm lần đầu hệ thống mới, có thay đổi polymer thay đổi phụ gia hay thay đổi thiết kế sản phẩm Ví dụ ống PVC yêu cầu độ bền áp suất bên qui định phần tiêu chuẩn TCVN 8491-2 (ISO 1452-2) Tiêu chuẩn qui định thử nghiệm hai điều kiện 20oC 1h; 60oC 1000h qui định Điều 8.2 – Bảng - TCVN 84922:2011 (ISO 1452-2:2009) Tác giả: Lê Cao Chiến – Trung tâm TB,MT&ATLĐ – Viện VLXD Email: lecaochien@gmail.com - SDĐ: 0912181479 Ví dụ: Ống PVC có định danh sau DN 110 x 8,1 mm; SDR 13,6; PN 20 Để đánh giá khả chịu áp suất thủy tĩnh loại ống Phòng thử nghiệm tiến hành thử nghiệm điều kiện 20oC 1giờ; 60oC 1000 Ứng suất vòng theo yêu cầu tiêu chuẩn đưa Bảng để phịng thử nghiệm tính tốn áp suất thử tương ứng với điều kiện thử Cụ thể điều kiện 20oC 1h ứng suất vòng 42,0 MPa; 60oC 1000h 12,5MPa Áp suất thử nghiệm tính tốn theo cơng thức sau: Điều kiện thử Ứng suất vòng,  20oC 1giờ 60oC 1000 42,0 MPa 12,5 MPa Đường kính ngồi danh nghĩa, dn 110 mm Chiều dành thành danh nghĩa, en 8,1 mm Áp suất thử nghiệm, p 66,77 bar 19,87 bar Sau điều hòa mẫu thử điều kiện thử (20oC 60oC) theo thời gian qui định TCVN 6149-1 (ISO 1167-1) Mẫu ống thử nghiệm chịu áp suất thủy tĩnh bên không đổi suốt khoảng thời gian qui định 1000 mẫu bị phá hủy Trong suốt trình trì, mẫu thử giữ môi trường nhiệt độ không đổi Ống thử nghiệm phải không bị phá hủy mẫu thử tồn q trình thử nghiệm chứng minh đáp ứng khả chịu áp suất thủy tĩnh theo yêu cầu tiêu chuẩn cấp áp suất PN20 sử dụng cho hệ thống cấp nước thoát nước thiết kế áp suất vận hành 20 bar Hình ảnh mẫu phá hủy giịn (Brittle) Hình ảnh mẫu phá hủy dẻo (Ductile) Tác giả: Lê Cao Chiến – Trung tâm TB,MT&ATLĐ – Viện VLXD Email: lecaochien@gmail.com - SDĐ: 0912181479 Kết thúc phép thử đạt thời gian quy định mẫu thử xuất phá hủy rị rỉ Có hai kiểu phá hủy phá hủy gẫy giòn (Brittle) phá hủy chảy dẻo (Ductile) hình vật liệu, ống thử nghiệm không đạt yêu cầu khả chịu áp theo áp suất thiết kế Các tính chất yêu cầu theo tiêu chuẩn Ống chất dẻo sản xuất phải đáp ứng yêu cầu đặc tính hình học, đặc tính vật lý đặc tính học Ngoài lắp ráp với phụ tùng đấu nối thành hệ thống phải đảm bảo tính yêu cầu hệ thường quy định phần hệ thống tiêu chuẩn Ví dụ ống U-PVC chịu áp dùng cho cấp thoát nước phải tuân theo tiêu chuẩn sau: - TCVN 8491-1:2011 (ISO 1452-1:2009) - Phần – Đưa qui định chung vật liệu - TCVN 8491-2:2011 (ISO 1452-2:2009) – Phần 2- Đưa qui định cho ống - TCVN 8491-3:2011 (ISO 1452-3:2009) – Phần 3- Đưa qui định cho phụ tùng - TCVN 8491-4:2011 (ISO 1452-4:2009) – Phần 4- Đưa qui định cho van - TCVN 8491-5:2011 (ISO 1452-5:2009) – Phần 5- Đưa qui định cho lắp ráp hệ thống qui định tính yêu cầu cho hệ thống Các tính chất yêu cầu ống UPVC gồm yêu cầu cụ thể sau 5.1 Yêu cầu vật liệu - Vật liệu sử dụng phải phù hợp với TCVN 8491-1 (ISO 1452-1), không sử dụng vật liệu tái sử dụng từ nguồn bên vật liệu tái sinh - Khối lượng riêng: 1350 kg/m3    1460 kg/m3 - Vật liệu phải có MRS>25MPa 5.2 Yêu cầu đặc tính chung Tác giả: Lê Cao Chiến – Trung tâm TB,MT&ATLĐ – Viện VLXD Email: lecaochien@gmail.com - SDĐ: 0912181479 - Ngoại quan: bề mặt nhẵn, sạch, khơng có vết xước, nứt khuyết tật Khơng chứa tạp chất nhìn thấy mắt Đầu ống phải cắt gọt vng góc với trục ống - Mầu sắc: ống cấp có mầu xám, xanh kem; ống có mầu xám nâu Mầu ống đồng tồn thành ống; - Độ đục: khơng truyền qua nhiều ơn 0,2% ánh sáng nhìn thấy 5.3 u cầu đặc tính hình học - Tiêu chuẩn qui định đường kính danh nghĩa: dung sai đường kính, độ ovan ống Tác giả: Lê Cao Chiến – Trung tâm TB,MT&ATLĐ – Viện VLXD Email: lecaochien@gmail.com - SDĐ: 0912181479 - Tiêu chuẩn qui định chiều dày thành nhỏ nhất, lớn ứng với cấp chiều dày thành danh nghĩa: - Tiêu chuẩn qui định chiều dài ống thường dùng 6m Và thay đổi theo thỏa thuận Tác giả: Lê Cao Chiến – Trung tâm TB,MT&ATLĐ – Viện VLXD Email: lecaochien@gmail.com - SDĐ: 0912181479 - Phần đầu nong gia công trực tiếp ống chia làm hai loại + Loại đầu nong gắn keo: Qui định đường kính max, độ ovan chiều dài đầu nong + Loại đầu nong cho mối nối gioăng: Qui định đường kính max, độ ovan chiều dài đầu nong Tác giả: Lê Cao Chiến – Trung tâm TB,MT&ATLĐ – Viện VLXD Email: lecaochien@gmail.com - SDĐ: 0912181479 5.4 Yêu cầu đặc tính học - Yêu cầu độ bền va đập: Đánh giá khả kháng va đập điều kiện nhiệt độ 0oC (PVC 0oC giòn, dễ vỡ) Mức yêu cầu TIR