잘못된 종류의 파이프를 통해 뜨거운 물을 흘려보낸 적이 있거나-더 나쁜 경우에는 히트건을 너무 가까이 가져간 경우입니다.PVC 피팅-이 물질이 고온에 잘 견디지 않는다는 것을 이미 알고 계십니다. 하지만 여기서 까다로워집니다. 엔지니어 10명에게 PVC 파이프의 정확한 녹는점에 대해 물어보면 10가지 다른 답변을 얻을 수 있습니다. 정확히는 누군가가 틀렸기 때문이 아닙니다. PVC는 얼음처럼 녹지 않기 때문입니다.
저는 2019년에 계약직 친구가 당황해서 저에게 전화를 했을 때 이것을 힘들게 배웠습니다. 그의 승무원은 실수로 일부 Schedule 40 PVC 배수 라인을 난방 덕트에 너무 가깝게 배치했습니다. 치명적인 일은-아직-발생하지 않았지만 파이프가 확실히 휘어지고 있었습니다. 그는 그들이 "녹는" 상태에 얼마나 가까워졌는지 알고 싶었습니다. 솔직한 대답은? 실제 용융 온도 근처에는 없었습니다. 하지만 그렇다고 파이프가 괜찮다는 뜻은 아니었습니다.
실제 숫자(및 그 숫자가 복잡한 이유)
먼저 기술적인 내용부터 살펴보겠습니다. 표준 PVC 파이프-배수-폐수-환기 시스템 또는 냉수 공급에 사용되는 종류-약 75~80도(화씨 167~176도) 정도에서 연화되기 시작합니다. 완전히 녹나요? 이는 160도 ~ 210도(화씨 320도 ~ 410도) 범위에서 발생합니다. 그러나 솔직히 말하면, 파이프가 160도 근처에 도달하도록 놔둔다면 그 지점에 도달하기 오래 전에 뭔가 심각하게 잘못된 것입니다.
문제는 PVC가 과학자들이 "비정질" 폴리머라고 부르는 재료라는 것입니다. 바삭바삭하고 정의된 녹는점이 있는 금속과 달리-물은 0도에서 얼고 철은 1538도에서 녹습니다. 깨끗하고 깨끗합니다.-PVC는 다양한 온도에서 점차 부드러워집니다. 그것은 얼음이 물로 변하는 것보다 카운터 위에서 버터가 데워지는 것과 더 비슷합니다. 140도에 도달할 때쯤에는 연화만 다루는 것이 아닙니다. 분해를 다루고 있습니다. 물질이 분해되어 염화수소 가스를 방출하기 시작합니다. 불쾌한 것들. 숨을 쉬지 마십시오.
강성 파이프와 유연한 재료 비교
이것은 대부분의 사람들이 인식하는 것보다 더 중요합니다. 경질 PVC(uPVC 또는 RPVC라고도 함)와 유연한 PVC는 열에 따라 완전히 다르게 반응합니다. 견고한 재료-표준 흰색 배수관-은 온도 저항 등급이 더 높으며 연속 작동 시 사용 가능한 온도는 최대 약 60도입니다. 65도 이상으로 밀면 문제가 발생합니다.
하지만 유연한 PVC? 여기에는 가소제가 혼합되어 있습니다. 이러한 가소제는 재료를 구부리고 유연하게 만들지만 내열성을 낮춥니다. 일부 유연한 PVC 화합물은 50도 정도의 낮은 온도에서도 부드러워지기 시작합니다. 의료용 튜브 제조업체가 특정 등급에 대해 최대 온도를 40도 정도로 지정하는 것을 본 적이 있습니다.
참고 사항: 누군가가 온수관용 "고온 PVC 파이프"를 판매하려고 한다면 회의적이어야 합니다. 아마도 그들이 의미하는 것은 완전히 다른 동물인 CPVC-염소화 폴리염화비닐-입니다. CPVC는 최대 93도(200도 F)의 연속 온도를 처리할 수 있으며 용융 범위는 230~260도에 가깝습니다. 비용은 더 많이 들지만 온수 분배를 허용하는 이유가 있습니다.
파이프가 실제로 녹기 전에 무슨 일이 일어나는가?
PVC 열 한계에 대해 배울 때 아무도 알려주지 않는 내용은 다음과 같습니다. 녹는점은 실제 목적과 거의 관련이 없습니다. 파이프가 웅덩이로 변하기 훨씬 전에 파이프는 점점 더 나쁜 변형을 겪게 됩니다.
약 60도에서 Schedule 40 PVC는 상당한 인장 강도를 잃기 시작합니다. 압력 등급이 떨어집니다. 실온에서 280psi 등급의 파이프는 높은 온도에서 100psi만 처리할 수 있습니다. 70도에서는 어떤 종류의 압력에도 심각한 변형 위험이 있습니다. 파이프가 즉시 파열되지 않을 수도 있지만 몇 주 동안 방치하면 부풀어오르거나 처지거나 조인트가 파손되는 것을 볼 수 있습니다.
실망스러운 부분은 다음과 같습니다.-이러한 효과는 누적됩니다. 몇 달 동안 파이프를 50도에서 가동하면 노화 과정이 가속화됩니다. 재료가 부서지기 쉽습니다. 충격 저항이 떨어집니다. 30년 동안 지속됐을 일이 이제 15년 만에 깨질 수도 있습니다. 대부분의 제조업체는 이에 대해 직접적으로 설명하지 않지만 기술 게시판의 작은 글씨를 읽어보면 모든 내용이 나와 있습니다.
실제로 중요한 실제-세계 기온 시나리오
실험실의 용융점은 잠시 잊어버리세요. 현장에서 실제로 PVC 파이프 문제를 일으키는 원인은 다음과 같습니다.
온수기 배출.표준 탱크 히터는 49~60도(120~140도 F)의 물을 출력합니다. 그것은 PVC에 허용되는 가장자리에 있습니다. 규정에서는 일반적으로 온수기 배관의 처음 18인치를 금속 또는 CPVC로 요구합니다. DIYer가 이 단계를 건너뛰는 것을 본 적이 있습니다. 그들은 항상 그것을 후회합니다.
여름에는 다락방 설치.피닉스나 휴스턴의 환기가 잘 되지 않는 다락방은 날씨가 좋지 않은 날에는 기온이 65도(150도 F)까지 올라갈 수 있습니다. PVC 배수관이 거기를 통과하면 여름마다 천천히 요리됩니다. 파이프는 녹지 않지만 조기에 노화됩니다. 일부 관할권에서는 현재 이러한 정확한 이유로 차폐 또는 경로 변경을 요구합니다.
화재 근접성.이것은 명백하지만 언급할 가치가 있습니다. PVC는 약 391도에서 발화하고 약 45의 산소 지수로 연소됩니다. 이는 실제로 꽤 난연성이-있음을 의미합니다. 하지만 구조물 화재에서는 그게 작은 위안이 됩니다. 실제 위험은 연소 중에 방출되는 염소 가스입니다.
아무도 말하고 싶어하지 않는 화학
좋아, 여기서는 약간 괴짜가 되겠지만 PVC가 왜 그런 식으로 동작하는지 실제로 이해하고 싶다면 이것은 중요하다.
PVC의 분자 구조는 기본적으로 탄소, 수소 및 염소의 반복 단위인 염화비닐 단량체-의 긴 사슬로 구성됩니다. 이 체인을 가열하면 더 강렬하게 진동하기 시작합니다. 결국 염소 원자가 깨지기 시작합니다. 이 -염화수소화수소화-라고 불리는 이 과정은 실제 용융 온도보다 훨씬 낮은 140~150도 정도에서 시작됩니다.
유리된 염소는 수소와 결합하여 HCl 가스를 형성합니다. 염화수소. 부식성이 있고 호흡기 조직을 손상시키기 때문에 통제되지 않은 환경에서 PVC를 절대 -절대-태워서는 안 됩니다. 파이프 제조업체는 이러한 분해를 지연시키기 위해 열 안정제(요즘에는 납 안정제가 선호되지 않기 때문에 칼슘-아연 또는 바륨-아연 화합물)을 추가하지만 할 수 있는 일은 한계가 있습니다.
이는 공장에서 PVC를 가공할 때 정밀한 온도 제어가 필요한 이유이기도 합니다. 압출하는 동안 너무 뜨거우면 파이프가 되기 전에 재료가 분해되기 시작합니다. "재료가 적절하게 흐른다"와 "재료가 스스로 파괴되고 있다" 사이의 창구는 놀라울 정도로 좁습니다. 제형에 따라 약 20~30도 정도입니다.
분자량에 관한 한마디
고분자량 PVC는 열에 더 잘 견딥니다. 그것은 짧은 버전입니다. 폴리머 사슬이 길수록 더 많은 얽힘, 더 높은 열 안정성 및 다소 높은 연화점을 의미합니다. 하지만-그리고 여기에 단점이 있습니다.-오프-고분자량 PVC는 가공이 더 어렵습니다. 제조 과정에서 쉽게 흐르지 않습니다. 따라서 파이프 제조업체는 이러한 특성의 균형을 유지합니다. 더 두껍고 일반적으로 산업용으로 제작되는 Schedule 80 파이프는 Schedule 40과 약간 다른 공식을 사용하는 경우가 많습니다. 항상 분자량이 더 높은 것은 아니지만 때때로. 제조사마다 사양이 다릅니다.
제조업체가 실제로 이 항목을 테스트하는 방법
열적 특성을 확인하고 싶다면 업계{0}}표준 테스트는 열변형 온도에 대한 ASTM D648과 Vicat 연화점에 대한 ASTM D1525입니다. 대부분의 PVC 파이프는 약 77-85도의 Vicat 연화 온도를 나타냅니다. 표준 부하에서 측정된 열변형 온도-는 일반적으로 57~82도 사이입니다.
이러한 테스트는 객관적이고 반복 가능한 수치를 제공하기 때문에 중요합니다. 엔지니어링 목적으로는 "융점"보다 훨씬 더 유용합니다. 시스템을 설계할 때 다음 사항을 알고 싶습니다. 이 재료가 하중을 받으면 어떤 온도에서 파손되기 시작합니까? 그것이 당신의 진짜 한계입니다. 끈끈하게 변하는 온도가 아닙니다.
시차 주사 열량계(DSC)는 재료 분석을 수행하는 경우 정확한 열 전이를 식별할 수 있지만 이는 현장에서 사용하는 것보다 연구 도구에 더 가깝습니다.
PVC가 다른 파이프 재료에 비해 어떻게 쌓이는가
때로는 사물을 올바른 시각으로 보는 것이 도움이 됩니다.
CPVC는 최대 93도까지 지속적으로 처리합니다. 115~125도 정도에서는 부드러워지고 230~260도 범위에서는 완전히 녹습니다. 전반적으로 표준 PVC보다 약 40-50도 더 좋습니다.
ABS 파이프(배수관에 자주 사용되는 검은 물질)는 88-102도 정도 부드러워집니다. PVC보다 내열성은 약간 우수하지만 내화학성은 떨어집니다.
PEX-현대 배관에 사용되는 유연한 교차 연결 폴리에틸렌-은 짧은 기간 동안 최대 82~95도까지 견딜 수 있으며 연속 등급은 약 60도입니다. PVC와 유사하지만 동결 저항성이 훨씬 우수합니다.
물론 구리는 납땜 영역(일반적인 접합의 경우 450도)에 도달할 때까지 온도에 신경 쓰지 않습니다. 그러나 구리는 가격이 4배나 비싸고 숙련된 설치가 필요합니다. 열적 한계에도 불구하고 PVC가 시장을 지배하는 이유가 있습니다.
제품 설명
나는 이것을 필요 이상으로 복잡하게 만들지 않을 것입니다. 이 문제를 수년 동안 다룬 후 실제로 취한 내용은 다음과 같습니다.
최대 40도(화씨 104도):걱정 마세요. PVC는 정격대로 작동합니다.
40-60도(104-140F):주의 구역. 단기-노출은 괜찮습니다. 압력 등급을 20-50% 줄입니다. 제조업체 사양을 확인하세요.
60-75도(140-167도 F):위험 지역. 상당한 강도 손실. 압력을 가하면 변형될 가능성이 있습니다. 대체 재료를 고려하십시오.
75도(167도 F) 이상:하지 않다. 하지 마세요. CPVC, 구리 또는 해당 용도에 맞는 등급을 사용하십시오.
140도 이상:물질이 활발하게 분해되고 있습니다. 이 시점에서는 파이프 선택보다 더 큰 문제가 있습니다.
최종 생각
"PVC 파이프의 녹는점은 무엇입니까?"라는 질문이 있습니다. 충분히 간단해 보입니다. 그러나 엔지니어링의 대부분의 경우와 마찬가지로 대답은 실제로 알아야 할 내용에 따라 달라집니다. 파이프가 말 그대로 웅덩이에 녹아버릴까 봐 걱정된다면, 긴장을 풀고-온도가 160도 이상 올라가도록 하세요. 그러면 그 지점에 도달하기 전에 훨씬 더 큰 문제가 생길 것입니다. 안전한 작동 한계가 우려된다면 그 한계는 훨씬 낮습니다. 압력과 지속 시간에 따라 대부분의 응용 분야에서 40-60도 사이입니다.
재료 과학은 -비정질 고분자, 탈염화수소화, 분자량 분포-에 관한 흥미로운 분야이지만 결국 우리 대부분은 파이프가 해당 작업을 처리할 수 있는지 여부만 알면 됩니다. 냉수 및 배수용? PVC는 환상적입니다. 저렴하고 내구성이 뛰어나며 작업하기 쉽습니다. 온수 또는 고온-온도 환경에 적합합니까? 다른 곳을 찾아보세요.
그리고 PVC 부품 근처에 히트건을 들고 있는 경우 기억하십시오. 손상을 볼 수 있을 때쯤에는 재료 특성이 이미 볼 수 없는 방식으로 변경되었습니다. 부드럽게 다루십시오. 아니면 CPVC로 전환하고 걱정하지 마세요.
그게 전부입니다.