PVC和PVC管的历史。 PVC管材的制作方法
工业 PVC 管材生产的根源可以追溯到 1930 年代。第一批管道于 1934 年在比特费尔德-沃尔芬化学工业区生产。这些管道用于不同的应用，例如饮用水管道透明食品接触管道啤酒厂应用以及工业管道化学实验室和工厂应用。1941年管材年生产能力达到480～600吨左右
PVC的需求随着社会的发展不断增加。如今，全球消费量接近每年 3000 万吨 1 ，预计全球增长率将超过 4 年。这种增长的很大一部分将来自 PVC 管道，占欧洲 PVC 市场的 27 左右。
PVC管用于各种应用，例如污水、饮用水和气体。在这些领域，塑料管道经常取代传统材料。PVC 继续主导全球塑料管道市场。在欧洲，2002 年 PVC 在管道中的使用量为 150 万吨。工业 PVC 管道生产的根源可以追溯到 1930 年代。第一批管道于 1934 年在比特费尔德-沃尔芬化学工业区生产。这些管道用于不同的应用，例如饮用水管道透明食品接触管道啤酒厂应用以及工业管道化学实验室和工厂应用。1941年管材年生产能力达到480～600吨左右
. 在生产量增加的同时，制定了塑料管的第一个标准，并制造了符合这些标准的产品。虽然塑料ICS 行业是一个相对年轻的材料领域，PVC 聚合物和 PVC-U 管道的工业量生产现在大约有 70 年的历史，接近 PVC 管道应用的预计使用寿命 100 年。在 1989 年东德和西德统一以及 Omniplast 参与比特费尔德的管道生产之后，可以挖掘和测试早期生产年份的 PVC-U 管道，因为它们在 1992/3 年仍在使用。对这些旧管道和 1930 年代和 1950 年代在特罗斯多夫生产的管道进行了一系列综合测试，并将结果与当前标准进行了比较。结果提供了一个很好的基础，可以将原始长期压力测试的数据与 60 年旧管道的实际结果进行比较。
PVC 的历史始于 1835 年，当时 Regnault 在 Liebig 实验室发现了氯乙烯 VC。但在美国于 1928 年和德国莱茵费尔登于 1930 年开始首次工业生产 PVC 花了将近 100 年的时间。
1835 Liebig 和 Regnault 发现 VC 1878 Baumann 观察到 VC 的光诱导聚合 1912 Zacharias 和 Klatte 通过将 HCl 添加到乙炔中获得了 VC 1913 Klatte 用有机过氧化物聚合了 VC，并描述了 PVC 作为喇叭和薄膜替代品的加工工艺纤维和漆 1926 Griesheim-Elektron 允许 PVC 专利失效 这为其他公司打开了大门 1928 Union Carbide 和杜邦共聚 VC 和醋酸乙烯酯 1930 IG-Ludwigshafen 共聚 VC 和乙烯基醚和丙烯酸酯。VC是乳液聚合的。PVC用碱金属盐稳定。PVC 的特点是其 K 值 Fikentscher。1932 PVC 被氯化 IG-Bitterfeld 1933 Semon 使用邻苯二甲酸盐和磷酸盐作为 PVC 的增塑剂 1934 VC 是悬浮聚合的 Wacker。1945年的产能为35000吨。在比特费尔德开设了一家 PVC 中试工厂，年产能为 600 吨。Frazier Groff Union Carbide 发现了碱土皂，Carbide Carbon Chemicals 使用铅盐作为 PVC 的热稳定剂。1936 PVC 由 Union Carbide 和 Goodrich 制造。Carbide Carbon Chemicals 使用二烷基锡皂作为稳定剂。1947 年钡镉钙和锌皂协同结合 1962 年 VC 在两级反应器中进行本体聚合 1975 年 St. Gobain 和 Pechiney Rhone-Poulenc 使用了一级反应器。
PVC 历史上的里程碑 莱茵费尔登生产的白色 PVC 聚合物被称为“Igelit”，无法使用当时已经加工过的用于橡胶和赛璐珞的机器进行加工。在了解 PVC 需要温度和压力才能将其熔化后，1934/ 35 年对现有橡胶压延机和金属管柱塞挤出机的改进以及相关的加工条件导致了第一次压延绉纱，然后进一步加工成片材管材和型材。比特费尔德的 PVC 产量从 1939 年的 2686 吨增长到 1941 年的 9202 吨。
通过参考旧文件，PVC 聚合物与添加剂润滑剂手动混合，而不是已知在 2 辊轧机上在 160°C 下压延 20 至 25 分钟以形成绉纱。然后将该绉纱手动卷成直径约180毫米、长度为500毫米的卷香肠。将这种 160-165°C 的热卷材送入机筒温度为 160/165°C 且模具温度约为 200-230°C 的液压柱塞式挤出机中。这些第一批不连续挤压管的长度分别为 150 厘米和 420 厘米，并且是空气冷却的。1935 年，在比特费尔德为制造管道而开发的这种冲压挤压工艺被转移到特罗斯多夫和埃伦堡的另外两个生产基地。早年在比特费尔德生产直径为 5 至 120 毫米的管道。
. 从 1942 年到 1945 年，挤出工艺得到进一步发展，第一个连续单螺杆挤出用于将 PVC 颗粒转化为管材。几年后开始开发反向旋转双螺杆挤出机。在开始生产 PVC 管材的同时，对管材的性能进行了调查，并为第一批管材选择了不同的应用领域。定期测试以下性能：密度拉伸强度断裂伸长率和冲击强度/延展性。官方报告人物PVC-U 管材的比重为 1.4 g/cm³，软化温度为 80 至 85°C，拉伸强度为 500kg/cm²，50N/mm²，断裂伸长率为 15 至20. 该产品在生理上是无可指责的。Vinidur 管道左轴和配件右轴在 20°C
它是易燃的，良好的电绝缘体和不良的热导体。” 在第一个技术特征的基础上，PVC-U 管在 1935/36 年直接用于不同的应用：第一批水压管铺设在比特费尔德市，萨尔茨吉特管用于化学工业中用于腐蚀性液体和它们被用于室内饮用水管道以及与食品接触的应用，如啤酒厂管道。透明性和抗结壳性使其成为食品接触应用中的成功产品。除了第一次生产的管道的实践经验外，还进行了综合系统的实验室调查。Buchmann 7 和 Krannich 8 记录了相关特性，包括蠕变强度耐化学性和焊接性能。
早期的初步反馈 1935/36 早期生产年份的 PVC-U 管道立即安装，在使用这些管道的最初几年经验之后，记录了 1938 年的以下报告： - 在 3.9 吨管道的经验Merseburg 氨厂：“Igelit 管道成功地用于接触不同的酸碱和气体，特别是硫酸和氯酸”——在 Wolfen 薄膜厂使用 969 m PVC-U 管道的经验：“Igelit 管道铺设了 2年在无机实验室威斯。与管道接触的化学物质有： 各种浓度的 HCl NaOH 至 20 SiCl 4 NaCl 溶液 海水 蒸馏水 福尔马林 氯酸与酒精的蒸汽。
到目前为止，管道在耐化学性方面没有引起任何负面评价。由于加工简单，铺设很容易。” - 柏林警察局局长 V 部门的声明：“不担心将 Mipolam 管用于二氧化碳压力管道系统的可移动部分。” - 1940 年柏林发酵和淀粉生产研究所的声明：“……啤酒与 Vinidur Pipes MP 接触超过 3 周并没有引起味道和气味的任何变化或恶化或可见的变化。因此，这些管道可以不受任何限制地用于啤酒龙头设备……”——柏林发酵和淀粉生产研究所 1941 年的声明：
长期使用后早期生产年份的 PVC-U 管结果 1935-1941 年第一个生产年份的 PVC-U 管材已在德国不同地区安装，主要用于饮用水压力管道系统和下水道系统。比特费尔德约有 400 个公寓安装了这种管道。另一个例子是 Steinfurth Wolfen 的一个饮用水管道系统，它在 3.5 到 6 bar 下运行，并在 1992 年仍在使用。还在第一生产年安装了测试管道系统，例如在 Leipzig Dresden Magdeburg Berlin Hamburg Köln Heidelberg 和 Wiesbaden。这些管道在高达 6 bar 的压力下以每分钟 10 次压力变化的频率运行，压力峰值高达 18 bar。所有这些管道都表现出良好的性能。
1961 年，1937 年安装在汉堡的一所房屋中的两根不同的 Mipolan 管道 16 x 1 .6 mm 在使用了 23 年后被拆除并进行了测试。A 1937 年在特罗斯多夫生产的汉堡安装的 Mipolam 管道 B 1935-1940 年比特费尔德安装的 13 根 Igelit 管道的典型值 D 1993 年生产的 Omniplast 管道的典型值。
在 1989 年东德和西德统一以及 Omniplast 参与比特费尔德的管道生产之后，经过 50 多年的使用，23 个管道样本图 3 已从不同的装置中移除。这些管道样品也经过了测试，并将它们的性能与 1993 年生产的管道进行了比较。
“Bitterfeld”管道在 DVGW Technologie Zentrum Karlsruhe 1994 年根据标准 KTW 饮用水建议进行了测试，获得的结果表明这些管道的性能与今天制造的 PVC 管道相似。在分别使用“汉堡”和“比特费尔德”管道 23 年和大约 50 年之后，PVC-U 管道也进行了长期静水压力测试。Bitterfeld 的另外两条管道已经过测试，它们的长度足以提供几个测试样品，而第一批“Bitterfeld 管道”作为单独的管道在不同压力下进行测试
尽管从 1935 年到 1940 年的“Bitterfeld 管道”都不同并且用于不同的地区，但结果的变化与 1966 年对一个生产批次进行的 FNK 循环测试中看到的变化非常相似，这些也显示出 3 个十年的变化在爆破压力。因此，Bitterfeld 生产的所有单根管道的结果都汇总在一张静水压力测试图中。将压力测试的数据与 1941 年的第一个标准 DIN 8061 和 8062 的要求进行比较表明，即使是第一个生产年份的管道也符合这些长期要求，尽管结果低于今天的要求和典型的当代数据
在 Bitterfeld 样品 C 24.1 – 25.5 中生产和使用的两个管道样品在 4 至 5 bar 的工作压力下作为房屋中的饮用水管运行了 53 年。这 9 个管道样品用于 60°C 的静水压爆破压力测试。从长期静水压力图外推到 10 6 h 的回归线表明预测的环向应力为 2.8 N/mm 2 。这表明即使在 7 bar 和 60°C 的操作条件下，这些管道也可以再使用 100 年。如果将这些数据绘制成“阿伦尼乌斯图”，那么在 20°C 和 40°C 之间的温度下，这些管道将在 9 到 14 bar 的压力下运行 100 年，安全系数为 1.5。这意味着，即使工作压力翻倍至 8 或 10 bar，该管道作为安全系数为 1.5 的饮用水管也可以轻松使用 100 年。图 5：2 个 Bitterfeld 管道样品的 60°C 长期静水压爆破压力测试 C：24.1 – 25.5 3. 总结和展望 所有结果，即使是第一批生产的使用寿命约为 50 年的 PVC-U 管道，在这些塑料管的出色耐用性令人印象深刻。与早期的 PVC-U 管相比，当今用于管材生产的 PVC 聚合物复合配方和加工机械的开发导致 PVC-U 管材的长期性能要好得多，这也反映在较新的标准中。
\ 对于 PVC-U 管材的新发展，例如新的稳定剂类型，这种长期经验为比较和关联性能数据奠定了良好的基础。这将确保旧管材在实践中表现出的优异耐久性在未来将与新开发的PVC-U管材产品相当甚至超过。致谢：本文在很大程度上依赖于 Egon Barth 先生的工作和解释。他的帮助对这篇论文来说是无价的。
参考文献： 1 D. Thompson：“Life The Universe and Everything”第四届全球 PVC 会议，阿姆斯特丹，2003 年 11 月 18 日/19 日。 2 ECVM：“建筑和施工中的 PVC”，2004 年 2 月 www.evcm.org 3 RE Nowack 等人：“60多年未增塑聚氯乙烯 PVC-U 管道的经验 KRV 新闻 1/95 1995 4 E. Barth：“塑料管道的历史”SKZ 专家会议“饮用水供应中的塑料管道”维尔茨堡 1998 年 3 月 5 M. Kaufmann： “PVC 的历史” MacLaren London 1969 6 D. Braun：“Polyvinylchlor on the Way from the 19th Century to 21st Century” 2003 年 12 月 24 日在线发表于 Wiley InterScience www.interscience.wiley.com 7 W. Buchmann: Z . VDI Bd. 84 1940 pages 425 - 431 8 W. Krannich：“塑料在技术腐蚀保护中” JF Lehmann - Verlag 1943 9 DIN 8061：“聚氯乙烯管型塑料管 - 性能和使用指南” 1941 年 7 月 10 DIN 8062：“聚氯乙烯管型塑料管 - 尺寸” 1941 年 7 月 11 DIN 8063：“聚氯乙烯管型塑料弯管” 1941 年 7 月 12 DVGW Technology Center Water Karlsruhe：“根据 KTW 建议对硬质 PVC 管道进行卫生安全测试的调查报告 1995 年 3 月
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