Гибкие рукава и их свойства

Слово «шланг» каждый человек ассоциирует с различными предметами. Для кого-то под этим термином понимается шланг высокого давления, металорукав , для прочих это шланг для полива. Промышленные шланги включают в себя гибкие рукава, служащие для транспортировки как газопылевых и аэрозольных, так и сухих сред со средним и низким давлением. Сюда можно отнести  смесь воздуха и древесной пыли, масляные туманы, сухие смеси и пыли, сварочные аэрозоли и многие другие вещества.

Изготовление шлангов ведется с применением 3 основных типов высокомолекулярных композиций:

• поливинилхлоридной(ПВХ)
• полиолефиновой(ПО)
• полиуретановой(ПУ)

Часть 2. Базовые свойства материалов

Каждый из указанных материалов обладает собственным набором свойств.

Поливинилхлорид

Под ПВХ понимается высокомолекулярный галогенпроизводный углеводород, свойства и область применения которого определяются главным образом способом его получения.

К числу основных свойств поливинилхлорида можно отнести:

• малый удельный вес, обуславливающий газопроницаемость материала и склонность к выветриванию введенных добавок для улучшения свойств шлангов. Шланги ПВХ имеют свойство утрачивать свои первоначальные характеристики со временем 
• пожаробезопасность и негорючесть вследствие высокого содержания хлора
• хорошие диэлектрические свойства, обуславливающие способность накапливать высокий электростатический заряд на внутренней стенке изделия
• низкую устойчивость к воздействию абразивов
• небольшой срок службы
• химическую стойкость
• высокую механическую прочность в сочетании с достаточно низкой эластичностью

Полиолефин

Композиции полиолефиновые включают в себя полиэтилены и полипропилены. Данный материал обладает высокой механической прочностью в сочетании с устойчивостью к морозам, химическим реагентам, низкой влаго- и газопроцниацемостью и легкостью переработки. Данные свойства обусловили возможность изготовления шлангов на базе данной композиции с прекрасными эксплуатационными  параметрами. Свойства материала обеспечивают изделиям из полиолефина следующие характеристики:

• морозоустойчивость: гибкие рукава выдерживают температуры до -60 градусов Цельсия без потери своих рабочих параметров
• эластичность и немалое удлинение при растяжении, достигающее 800%. Такие шланги не растрескиваются даже при многократных перегибах изделия
• устойчивость к воздействиям абразивов
• высокая плотность материала, что в свою очередь, придает изделиям газонепроницаемость и длительное сохранение своих первоначальных параметров
• низкое удельное электрическое сопротивление, поэтому материал не может быть отнесен к числу диэлектриков. На данное свойство влияет наличие электропроводных добавок. Соответственно, полиолефиновый шланг не может накапливать высокий электрической потенциал внутри рукава.

Полиуретан

Под полиуретаном понимаются высокомолекулярные соединения, которые содержат в основной цепи макромолекулы уретановые группировки.

Полиуретаны различаются по своему строению макромолекулы и исходному материалу, в зависимости от чего могут быть разделены на термопластичные и термореактивные, пластичные и хрупкие, мягкие и твердые. Эластичность полиуретану приделает присутствие кислорода в высокомолекулярной цепи.

Изготовление шлангов ведется из полиуретана, характеризующегося хорошей эластичностью, химической стойкостью, устойчивостью к низким температурам и износу, низким влагопоглощением. Гибкие рукава, изготовленные из полиуретана, обладают всеми вышеперечисленными параметрами.

Таким образом, ПВХ, ПУ и ПО представляют собой 3 разных класса полимерных материалов. Технологи производства ПУ и введенные добавки в процессе изготовления шланга оказывают значительное влияние на свойства конечного изделия. Этим объясняется различие цен на полиуретановые гибкие рукава разных производителей. Аналогичным образом обстоит дело и со шлангами, произведенными на базе композиций ПО и ПВХ.

 

Часть 3. Технологии производства гибких рукавов

Выделяют две основных технологии производства гибких шлангов на базе вышерассмотренных композиций.

Экструзионный метод

Данный способ предполагает применение экструдера. Он позволяет получить изделие с толстой стенкой(свыше 1,5мм), в роли каркаса служит ПВХ спираль. Шланг, полученный с помощью этого способа, имеет гладкую внутреннюю поверхность. Материалами для создания шлангов служат ПВХ и ПУ композиции.

Спирально-навивной метод

Позволяет получить изделия с нетолстой стенкой(до 1 мм). Изготовленные по данной технологии шланги обладают ребристой внутренней поверхностью в сочетании с высокой гибкостью, небольшим весом и радиусом изгиба. Материалами для изготовления шлангов служат ПВХ ПО и ПУ композиции.

Отличительные свойства шлангов, изготовленных с применением разных технологий

ПВХ шланги, созданные с помощью экструзионного метода, обладают:

• толстой стенкой, что обуславливает высокий удельный вес метра в сочетании с большим градусом изгиба
• гладкой внутренней поверхностью, что влечет за собой малое аэродинамическое сопротивление
• низкой устойчивостью к абразивам, как следствие, небольшой срок службы
• спиралью из ПВХ, что не позволяет снять статический разряд в связи со взрывоопасностью
• низкой эластичностью, обуславливающая склонность к растрескиванию
• ограничениями по диаметрам изделий
• неплотной химической структурой, что ведет за собой быстрое выветривание введенных добавок
• недолговечностью

Полиуретановый шланг, произведенный экструзионным способом, обладает хорошими техническими параметрами, однако при этом достаточно высокой стоимостью.

Гибкие шланги из ПВХ, созданные на базе спирально-навивного способа имеют следующие технические характеристики:

• тонкая стенка в сочетании с малым сроком службы и низкой устойчивостью к воздействию абразивов
• достаточно высокая гибкость, небольшой радиус изгиба, хорошая сжимаемость
• ребристая внутренняя поверхность, обуславливающая большое аэродинамическое сопротивление
• каркас, выполненный из металлической проволоки, что позволяет снимать электрическую статику
• неплотная химическая структура, не задерживающая введенные добавки надолго
• недолговечность
• низкая стоимость

Полиолефиновые гибкие рукава, произведенные экструзионным способом, обладают хорошими техническими параметрами, однако при этом достаточно высокой стоимостью. 

Гибкие рукава их ПВХ, созданные на базе спирально-навивного способа, имеют следующие технические характеристики:

• тонкая стенка с шагом витка каркасной проволоки до 22мм, что позволяет применять его при скорости до 35 м/сек.
• ребристая внутренняя поверхность, что обуславливает, с одной стороны, большее аэродинамическое сопротивление шланга, а другой – предотвращает соприкосновение абразивной пыли со стенкой шланга в местах прохождения проволоки. Это дает возможность увеличить срок службы изделия
• устойчивость к низким температурам, что предоставляет возможность эксплуатации и хранения шланга даже в морозы
• высокая эластичность, что обуславливает отсутствие склонности к растрескиванию и сохранение всех рабочих свойств при большом числе перегибов
• благодаря низкому удельному электрическому сопротивлению шланг может позиционироваться в качестве антистатического
• великолепная стойкость к различного рода химическим воздействиям
• плотная структура, что обуславливает газо-, влагонерпоницаемость изделия, а также долговечность рукава без изменения его первоначальных параметров

Чтобы более подробно ознакомиться со свойствами шлангов, произведенных с применением различных технологий и материалов, следует сравнивать их между собой по ряду характеристик, поддающихся измерению.

Часть 4. Характеристики шлангов

  На данный момент в РФ не существует ГОСТа на гибкие рукава либо методы измерения их параметров. Данные характеристики определены в ISO, где также прописаны и методики измерения данных параметров, поэтому любой шланг импортного производства подвергается сертификации. Однако даже в ISO не указаны все параметры, поэтому на его основе может быть предложен следующий набор измеряемых характеристик.

К их числу принадлежат:

• материал стенки с обязательным указанием марки
• материал, из которого выполнена каркасная спираль, с указанием марки проволоки, материала защитного покрытия
• технология производства шланга
• диаметры в мм
• шаг спирали для каждого диаметра в мм
• толщина стенки изделия в мм
• параметр аэродинамического сопротивления в Па
• температурный режим применения в градусах Цельсия
• минимальный радиус изгиба в мм
• усилие изгиба в кг/мм
• удельное электрическое сопротивление изделия в Ом/м, а также взрывоопасность
• усилие на разрыв в н/м
• устойчивость к воздействиям химических соединений с приложенным перечнем
• устойчивость к абразивам
• влаго- и газонепроницаемость
• длительность срока службы в месяцах
• относительное удлинение при растяжении в %
• максимально допустимое избыточное давление в Па
• долговечность, т.е. время, на протяжении которого шланг не утрачивают своих первоначальных параметров
• максимальное разряжение в Па и м/сек по воздуху
• цена

Данный перечь достаточно широк, при этом ряд этих параметров определяется нечисловыми значениями. Устойчивость к воздействию абразивов, химических соединений, долговечность,  газонепроницаемость и взрывоопасность относятся к числу таких характеристик, определяемых «интуитивно».

На практике гибкие рукава характеризуются обычно лишь некоторыми из указанных выше параметров с выделением акцентов на тех или иных свойствах, имеющих значение в данном конкретном случае.