Чем хорош сшитый полиэтилен для отопления – преимущества и недостатки труб

Мифы о трубах из сшитого полиэтилена

На сегодняшний день, к сожалению, маркетинговые ходы и рекламные уловки всё чаще влияют на различные технические решения и выбор в проект того или иного материала и оборудования. Всё чаще у проектировщиков вместо полноценного технического паспорта или каталога на оборудование на столе оказывается рекламные буклеты и брошюры, по которым он и производит подбор. То, что недопустимо писать в серьёзной технической литературе, перекочевывает на страницы таких буклетов. Зачастую маркетологи присваивают своему товару завышенные или вовсе несуществующие показатели, вводя инженеров в заблуждение. Как правило, незаурядные технические особенности оборудования в буклетах представляются как неоспоримые преимущества. И наоборот, любая техническая информация о конкурентной продукции представляется в виде существенных и неисправимых недостатков.

Все эти факторы в конечном cчете приводят к неверному выбору материалов и оборудования, что в итоге может привести к аварийной ситуации. Вина в этом случае ложится на плечи инженера-проектировщика, так как у любого производителя наряду с красочной рекламой, триумфально описывающей все прелести товара, имеются либо сноски мелким шрифтом, либо тщательно скрываемый от людского глаза технический паспорт с реальными данными. Чаще всего в рекламных брошюрах приводится информация, не противоречащая паспортным данным, но преподнесенная таким образом, что у людей создается ложное представление о реальных технических особенностях товара. Например, фразы «труба выдерживает температуру 95 ºС и давление 10 бар» и «труба выдерживает температуру теплоносителя 95 ºС при его давлении 10 бар в течение 50 лет» кардинально отличаются друг от друга. В первом случае загадана загадка: труба способна выдержать 95 ºС температуру теплоносителя и 10 бар одновременно, либо это две критические точки применения данной трубы? А самое главное – отсутствует временной показатель, то есть неизвестно, в течение какого времени трубопровод выдерживает данные параметры – пять минут, час или 50 лет?

В этой статье приведены основные маркетинговые уловки и мифы, распространяемые производителями труб из сшитого полиэтилена (PEX).

1-я группа мифов – о превосходстве одного способа сшивки над другим

Практически любой производитель труб из PEX утверждает, что именно способ сшивки их труб самый лучший, а прочие никуда не годятся. Только полиэтилен, сшитый по их методике, будет обладать повышенными прочностными характеристиками и показателями надёжности.

Для начала хотелось бы напомнить некоторые сведения о сшивке полиэтилена. Под сшивкой подразумевается создание пространственной решётки в полиэтилене высокой плотности за счёт образования объёмных поперечных связей между макромолекулами полимера. Относительное количество образующихся поперечных связей в единице объёма полиэтилена определяется показателем «степени сшивки». Степень сшивки – это отношение массы полиэтилена, охваченного трёхмерными связями к общей массе полиэтилена. Всего известно четыре промышленных способа сшивки полиэтилена, в зависимости от которых сшитый полиэтилен индексируется соответствующей литерой.

Таблица 1. Виды сшивки полиэтилена

Минимальная степень сшивки рабочего слоя

Вид способа по методу воздействия

Сшивка органическими пероксидами или гидропероксидами

Сшивка органическими силанидами (силанами)

Сшивка потоком элементарных частиц

Пероксидная сшивка (метод «a»)

Метод «a» является химическим способом сшивки полиэтилена при помощи органических пероксидов и гидропероксидов.

Органические пероксиды представляют из себя производные перекиси водорода (HOOH), в которых один или два атома водорода заменены органическими радикалами (HOOR или ROOR). Самый популярный пероксид, применяемый при производстве труб – dimethyl-2.5-di-(bytylperoxy)hexane. Пероксиды относятся к особо опасным веществам. Их получение – технологически сложный и дорогостоящий процесс.

Для получения PEX по методу «а» полиэтилен перед экструдированием расплавляется вместе с антиокислителями и пероксидами (процесс Томаса Энгеля), рис. 1.1. С повышением температуры до 180–220 ºС пероксид разлагается, образуя свободные радикалы (молекулы со свободной связью), рис. 1.2. Радикалы пероксидов забирают у атомов полиэтилена по одному атому водорода, что приводит к образованию свободной связи у атома углерода (рис. 1.3). В соседних макромолекулах полиэтилена атомы углерода, имеющие свободные связи, объединяются (рис. 1.4). Количество межмолекулярных связей составляет 2–3 на 1000 атомов углерода. Процесс требует жесткого контроля за температурным режимом в процессе экструзии, когда происходит предварительная сшивка, и в ходе дальнейшего нагревания трубы.

Метод «а» самый дорогой. Он гарантирует полный объёмный охват массы материала воздействием пероксидов, так как они добавляются в исходный расплав. Однако этот метод требует того, чтобы сшивка была не ниже 75 % (по российским нормам – не ниже 70 %), что делает трубы из данного материала более жёсткими по сравнению с другими способами сшивки.

Силановая сшивка (метод «b»)

Метод «b» является химическим способом сшивки полиэтилена при помощи органосиланидов. Органосиланиды представляют соединения кремния с органическими радикалами. Силаниды – ядовитые вещества.

В настоящее время для производства PEX-труб по методу «b» в основном используется винилтриметаксилоксан (H₂C=CH)Si(OR)₃ (рис. 2.1). При нагревании связи винильной группы разрушаются, превращая его молекулы в активные радикалы (рис. 2.2). Эти радикалы замещают атом водорода в макромолекулах полиэтилена (рис. 2.3). Затем полиэтилен обрабатывают водой либо водяным паром, органические радикалы при этом присоединяют молекулу водорода из воды и образуют стабильную гидроокись (органический спирт). Соседние радикалы полимера замыкаются через связь Si-O, формируя пространственную решётку (рис. 2.4). Вытеснение воды из PEX ускоряется при помощи оловянного катализатора. Процесс окончательной сшивки происходит уже в твёрдой стадии изделия.

Радиационная сшивка (метод «c»)

Метод «c» заключается в воздействии на группу C-H потоком заряженных частиц (рис. 3.1). Это может быть поток электронов или гамма-лучей. При таком воздействии часть связей C-H разрушается. Атомы углерода соседних макромолекул, у которых был выбит атом водорода, объединяются друг с другом (рис. 3.3). Облучение полиэтилена потоком частиц происходит уже после его формования, то есть в твёрдом состоянии. К недостаткам данного метода можно отнести неизбежную неравномерность сшивки.

Невозможно расположить электрод так, чтобы он был равноудалён ото всех участков облучаемого изделия. Поэтому полученная труба будет иметь неравномерную сшивку по длине и по толщине.

В качестве источника облучения чаще всего используется циклический ускоритель электронов (бетатрон), который относительно безопасен как в производстве, так и в применении готовой трубы.

Несмотря на это во многих европейских странах производство труб сшитых методом «с» запрещено.

Для удешевления процесса сшивки иногда используют в качестве источника излучения радиоактивный кобальт (Co₆₀). Данный метод безусловно дешевле, так как труба просто помещается в камеру с кобальтом, однако безопасность использования таких труб весьма сомнительна.

Заблуждение № 1: «Сшивка перекидным способом (PEX-a) по прочности получаемого материала лучше прочих, потому что регламентированная минимальная степень сшивки для данного метода больше, нежели для остальных метолов. А чем больше степень сшивки PEX, тем прочнее материал»

Действительно, ГОСТ Р 52134 регламентирует различную минимальную допустимую степень сшивки труб из PEX для разных способов изготовления (табл. 1), и правда то, что при увеличении степени сшивки увеличивается прочность труб.

Однако сравнивать степени сшивки PEX-a, PEX-b и PEX-c недопустимо, так как образованные в результате сшивки молекулярные связи данных материалов имеют различную прочность, а следовательно даже сшитые до одной и той же степени данные виды полиэтилена будут иметь различную прочность. Энергия связи типа С-С, которая образуется в полиэтилене, сшитом методом «a» и «c» составляет порядка 630 Дж/моль, в то время как энергия связи типа Si-C, которая образуется в полиэтилене, сшитом методом «b» составляет 780 Дж/моль. На физико-химические и технические свойства влияет и взаимодействие макромолекул за счет водородных связей, возникающих в полимере вследствие наличия полярных групп и активных атомов, а также образование ассоциатов в результате взаимодействия самих поперечных связей. Это в первую очередь характерно для силанольносшитого полимера, где имеется большое число силанольных групп, способных образовывать дополнительные узлы зацепления в аморфных областях, повышающие плотность структурной сетки (которая на 30 % больше, чем при пероксидом, и в 2,5 раза – чем при радиационном сшивании) и уменьшающие деформируемость при высоких температурах.

Стендовые испытания труб из сшитого полиэтилена показывают некоторое прочностное преимущество силановой сшивки. Так, при температуре испытания 90 °C для труб диаметром 25 мм и длиной 400 мм давление разрушения труб из РЕХ-а, PEX-b и РЕХ-с составило соответственно 1,72, 2,28 и 1,55 МПа (В.С. Осипчик, Е.Д. Лебедева, «Сравнительный анализ эксплуатационных свойств сшитых различными методами полиолефинов и улучшение физико-химических характеристик силанольносшитого полиэтилена», 24 мая 2011 г.).

Таким образом, заявления о том, что PEX-a является самым прочным материалом из-за большей степени сшивки, не соответствуют действительности. Данный фактор является скорее недостатком, нежели достоинством этого метода сшивки.

Метод сшивки – это не самый важный показатель трубы при её выборе. В первую очередь следует убедиться, что полиэтилен, из которого сделана труба, действительно сшит. Некоторые производители недосшивают или вовсе не сшивают трубу, при этом указывают на ней те же характеристики что и на качественные PEX трубы.

Например, в мае 2013 г. на территории Украины были выведены из оборота трубы фирмы GROSS. Под этой маркой распространялись трубы из сшитого полиэтилена, на самих трубах была маркировка PEX (рис. 4), но по факту эти трубы состояли из обычного несшитого полиэтилена, стоит ли говорить об их эксплуатационных характеристиках? Есть несложный способ определить, что перед вами – сшитый полиэтилен или подделка из обычного полиэтилена. Для этого кусочек трубы нужно нагреть до температуры 150–180 ºС, обычный полиэтилен при такой температуре теряет свою форму, а сшитый за счёт межмолекулярных связей сохраняет свою форму даже при таких высоких температурах (рис. 5).

Рис. 4. Маркировка на трубе Gross

Рис. 5. Трубы Gross (образец 7) и VALTEC PEX-EVOH (образец 6) поле прогрева в печи в течение 30 мин при температуре 180 ºС

Заблуждение № 2: «Только полиэтилен, сшитый по методу «a», обладает свойствами температурной памяти, полиэтилены сшитые другими способами данным свойством не обладают».

Что в данном случае подразумевается под «эффектом температурной памяти»? Суть данного эффекта заключается в том, что предварительно деформированная труба после прогрева восстанавливает свою исходную форму, которую она имела до деформации. Это свойство проявляется из-за того, что при изгибе и деформации молекулярно-связанные участки сжимаются или растягиваются, при этом накапливая внутреннее напряжение. После прогрева в местах деформации упругость материала снижается. Внутренние напряжения, накопленные в процессе деформации, создают в толще «размягшего» материала усилия, направленные в сторону исходной формы трубы. Под воздействием этих усилий трубы стремится восстановиться.

Рис. 6.1. Излом трубы VALTEC PEX—EVOH (способ сшивки – PEX-b) и ее восстановление после прогрева до 100 °С

Рис. 6.2. Излом трубы из PEX-а с антидиффузионным слоем и ее восстановление после прогрева до 100 °С

Рис. 6.3. Излом трубы из PEX—c без антидиффузионного слоя и ее восстановление после прогрева до 100 °С (неокрашенный сшитый полиэтилен при высоких температурах становиться прозрачным)

На рисунках 6.1–6.3 показано восстановление труб с различными способами сшивки после залома. При всех способах сшивки трубы восстановили свою первоначальную форму. На трубах, покрытых антидиффузионным слоем, после восстановления образовались складки. В этих местах антидиффузионный слой отслоился от слоя PEX. Это не влияет на характеристики трубы, так как рабочим слоем является слой PEX, который полностью восстановился.

Эффект памяти присущ любому сшитому полиэтилену. Отличие PEX-a в технике восстановления заключается лишь в том, что PEX-a сшивается во время экструзии, и первоначальная форма, которую стремится вернуть трубопровод, – прямая. PEX-b и PEX-с, как правило, сшиваются уже после формирования в бухты, и, соответственно, форма, к которой будут стремиться трубопроводы, – круг с радиусом, равным радиусу бухты.

Заблуждение № 3: «Сшивка методом «b» не обеспечивает требуемую гигиеничность труб, так как силаниды, применяемые при производстве данных труб, токсичны».

Действительно, кремневодороды (SiH₄ – Si₈H₁₈), применяемые для получения PEX-b, крайне ядовиты. Однако кремневодороды для сшивки полиэтилена применяют только в кабельной промышленности. Для производства труб используется органосиланиды, которые тоже ядовиты, но их отличительной особенностью является то, что при сшивке они либо полностью переходят в химически связанное состояние, либо превращаются в химически нейтральный органический спирт, который вымывается при гидратации трубопроводов. На сегодняшний день самым распространённым реагентом для сшивки полиэтилена методом «b» является винилтриметаксилан (упрощенная формула: С₂Н₄Si (OR)₃).

Основным показателем безопасности трубопровода и фитингов является гигиенический сертификат. Только трубы и фитинги, на которые есть данный сертификат, допустимы к установке в системах питьевого водоснабжения.

Заблуждение № 4: «Только у труб PEX-a степень сшивки равномерна по всему сечению, в то время как у других труб сшивка не равномерна».

Основным преимуществом сшивки методом «а» является то, что пероксиды добавляются в расплавленный полиэтилен до его экструзии в трубу, и сшивка трубы при должном внимании к температурам и дозировкам пероксидов будет равномерна.

Когда трубопроводы из сшитого полиэтилена массово не применялись, у сшивок методом «b» и «c» действительно существовал недостаток, заключающийся в неравномерности сшивки по длине и ширине трубопровода. Однако, когда объём производства труб достиг нескольких километров в неделю, возник вопрос о повышении качества и автоматизации данных видов сшивки. Силановым методом можно равномерно сшить трубопровод, подобрав правильную дозировку реактивов, точно поддерживая температурные и временные параметры обработки трубы, а также используя катализаторы (олово).

К тому же современный метод ввода силана отличается от первоначального, если раньше силан добавлялся в расплав полиэтилена при экструзии (метод В-SIOPLAST), то сейчас, как правило, силан предварительно смешивается с пероксидом и некоторым количеством полиэтилена и только потом добавляется в экструдер (метод В-MONOSIL).

Заводы, производящие большие объёмы труб, давно методом проб и ошибок вышли на идеальную технологию сшивки, а автоматизация производства позволила получать трубы со стабильными характеристиками. Таким образом, проблема неравномерной сшивки трубопровода остаётся только у мелких, неавтоматизированных производств.

Заблуждение № 5: «PERT является одним из видов сшитого полиэтилена, и не уступает ему по характеристикам».

Термостойкий полиэтилен PERT является сравнительно новым материалом, применяемым для производства труб. В отличие от обычного полиэтилена, у которого в качестве сополимера используется бутен, в PERT сополимером является октен (октилен С₈H₁₆). Молекула октена имеет протяжённую и разветвленную пространственную структуру. Образуя боковые ветви основного полимера, сополимер создаёт вокруг главной цепи область взаимопереплетённых цепочек сополимера. Эти ветви соседних макромолекул образуют пространственное сцепление не за счёт образования межатомных связей как у PEX, а за счёт сцепления и переплетения своих «ветвей»

Термоустойчивый полиэтилен обладает рядом свойств сшитого полиэтилена: стойкость к высоким температурам и ультрафиолетовым лучам. Однако данный материал не обладает долговременной стойкостью к высоким температурам и давлению, а также является менее кислотостойким, чем PEX. На рис. 7 представлены графики длительной прочности сшитого полиэтилена PEX и высокотемпературного полиэтилена PERT, взятые из ГОСТ Р 52134-2003 с изменением № 1. Как видно из графиков, сшитый полиэтилен со временем мало теряет в своей прочности, даже при высоких температурах. При этом график падения прочности прямой и легкопрогнозируемый. У PERT график имеет излом, причём при высоких температурах этот излом наступает уже через два года эксплуатации. Точка излома называется критической, при достижении этой точки материал начинает активно ускорять потерю прочности. Всё это приводит к тому, что труба, которая достигла критической точки, очень быстро выходит из строя.

Рис. 7. Эталонные кривые длительной прочности труб из PEX (слева) и PERT (справа)

К тому же из-за отсутствия связей между макромолекулами PERT не обладает свойствами температурной памяти.

Заблуждение № 6: «PEX-трубы безоговорочно можно использовать для систем радиаторного отопления».

Условия применимости пластиковых и металлопластиковых трубопроводов на территории Российской Федерации регламентируются ГОСТ 52134-2003. Так как на прочность пластиковых трубопроводов довольно ощутимо влияет время воздействия на них теплоносителя с определённой температурой, то для них установлены классы эксплуатации (табл. 2), которые отражают характер воздействия определённых температур на трубу в течение всего срока эксплуатации.

Чем хорош сшитый полиэтилен для отопления – преимущества и недостатки труб

Безупречная работа системы отопления является залогом комфортного и уютного пребывания домочадцев в помещении в любую погоду. Современные материалы и технологии, используемые при монтаже отопительных систем, делают их работу долгой и эффективной. Основным элементом любой системы отопления являются трубы, которые соединяют между собой все элементы и коммуникации. К выбору труб следует подходить очень ответственно, так как от этого зависит срок службы всего оборудования и его исправность.

В последнее время обустройство системы отопления и водоснабжения выполняется с помощью труб из полиэтилена. Этот материал имеет свойства, которые дают ему большое преимущество перед другими аналогами. Однако в процессе эксплуатации и монтажа отопления из сшитого полиэтилена следует учитывать некоторые технические особенности этого материала, о которых следует узнать более подробно.

Особенности труб из полиэтилена

Обычные полиэтиленовые трубы, с обозначением РЕ, используются для монтажа отопительных, канализационных и водопроводных систем, включая питьевое водоснабжение. Трубы из подобного материала имеют некоторые особенности, среди которых можно выделить следующее:

• Устойчивость к минусовым температурам. Эксплуатация и обслуживание систем из полиэтилена допускается при -20 градусах. Это имеет важность при проведении любых производственных работ в зимний период, включая установку нового оборудования и ремонт вышедших из строя участков.
• Гибкость и пластичность. Эти свойства позволяют избежать деформации труб не только при сгибании. Гибкие трубы для отопления из сшитого полиэтилена способны расширяться при замерзании рабочей среды и сужаться при ее оттаивании. При этом изделие принимает прежнюю форму.
• Использование полиэтиленовых труб при температуре рабочей среды не более 40 0 С.

Последнюю особенность можно назвать недостатком, но проблему помогает решить прогресс в научно-техническом направлении. Благодаря этому были сконструированы специальные трубы из сшитого полиэтилена, которые могут эксплуатироваться в системах водоснабжения и отопления с температурой теплоносителя до 90 0 С. Новый материал имеет обозначение РЕХ.

Характеристики труб из сшитого полиэтилена

Чтобы получить материал с более высокими прочностными характеристиками, полиэтилен подвергли обработке под высоким давлением. В результате молекулы полиэтилена образовали более прочные поперечные связи.

Для получения своеобразной «сшивки» использовались следующие способы:

• Полиэтилен помещали в электромагнитное поле и облучали электронами.
• Материал обрабатывали пероксидом.
• Выполняли обработку полиэтилена азотными соединениями.

Результатом каждого способа становился прочный и термически устойчивый полиэтилен, который вполне подходит для использования в системах индивидуального и центрального отопления, радиаторного и панельного типа, в системах подачи горячей и холодной воды, а также для системы «теплый пол» и «снеговое таяние». Более высоким качеством обладают полиэтиленовые трубы, полученные в результате обработки пероксидами.

Для эксплуатации труб из сшитого полиэтилена необходимо соблюдение определенных требований:

• Максимальное значение рабочей температуры – не более 90 0 С. Однако, в крайнем случае, изделия из сшитого полиэтилена могут определенное время функционировать при температуре до 100 градусов.
• Рабочее давление в системе не может быть более 10 бар при условии, что теплоноситель нагрет до 90 градусов, или 25 бар при нагревании рабочей среды не больше 25 градусов.

Одной из особенностей сшитого полиэтилена можно назвать высокую кислородную проницаемость. Это свойство является недостатком материала, так как ограничивает использование в чистом виде, особенно в отопительных системах закрытого типа. Для устранения этого недостатка сшитый полиэтилен армируют слоем алюминиевой фольги или защищают специальным покрытием поливинилэтилена.

Соединение полиэтиленовых труб отопления

Для соединения труб из сшитого полиэтилена используются фитинги, для изготовления которых использовались различные материалы, включая полимеры, латунь и бронзу. Полимерные фитинги характеризуются высоким качеством и достаточно долгое время показывают себя только с лучшей стороны. Именно поэтому изделия пользуются большой популярностью у потребителя.

Процесс фитингового соединения труб из сшитого полиэтилена выглядит следующим образом:

• С помощью развальцовывающего инструмента концу соединительной трубы придают больший диаметр, раздвигая его.
• В образовавшееся отверстие помещают штуцер фитинга.
• Используя пресс, натяжную гильзу фиксируют на трубе. При этом соединение становится более прочным.

Применение такого технологического процесса увеличивает срок службы соединения и повышает его прочность. При этом эксплуатационный период соединения полностью совпадает со сроком работы труб из сшитого полиэтилена. Если это необходимо, можно сделать утепление труб отопления соответствующим материалом.

Преимущества труб из полиэтилена для отопления

Трубы из сшитого полиэтилена имеют большое количество преимущественных моментов, благодаря которым выделяются из общей группы труб, используемых для монтажа отопительных систем. Из особо значимых преимуществ можно выделить следующее:

• Устойчивость к высокой температуре и отличные прочностные характеристики. В отличие от полипропилена и обычных полиэтиленовых труб для отопления новый материал не изменят своей формы под воздействием высокой температуры.
• Устойчивость к образованию очагов коррозии. По сравнению с медными изделиями трубы из сшитого полиэтилена не подвергаются коррозии. Причем этот процесс не возникает ни внутри структуры материала, ни на поверхности.
• Отсутствие наростов внутри труб. Внутренние стенки труб РЕХ не покрываются наслоениями после транспортировки какой-либо агрессивной среды. Этим они отличаются от большинства стальных труб, которые через определенный промежуток времени становятся менее продуктивными из-за снижения проточной скорости.

• Восстановление прежней формы. Многие трубы теряют свою форму в результате определенных механических воздействий. Однако трубы из сшитого полиэтилена могут расширяться или сужаться до определенных параметров под воздействием низкой температуры или механической нагрузки.
• Незначительная масса. Легкий вес материала делает более удобной транспортировку труб из сшитого полиэтилена и облегчает процесс монтажа.
• Простая установка и большие возможности. Трубы РЕХ укладываются по любым схемам, включая образование петли или большое количество изгибов. Соединение с помощью фитингов упрощает процесс монтажа, так как исключает необходимость использования сварочного оборудования, пайки и клейки.
• Экологическая безопасность. Сшитый полиэтилен относится к группе экологически чистых материалов, поэтому использовать трубы РЕХ можно для транспортировки чистой питьевой воды.

Однако полностью безупречными назвать такие трубы нельзя из-за присутствия некоторых недостатков.

Недостатки

Во-первых, при соединении труб из сшитого полиэтилена для отопления посредством латунных фитингов ограничивается список материалов, используемых для стяжки или штукатурки. Лучше исключить те, что могут вызвать коррозию фитинга, чтобы не понижать качество функционирования системы.

Во-вторых, трубы из сшитого полиэтилена характеризуются низкой устойчивостью к ультрафиолетовому излучению, поэтому лучше использовать их в закрытых системах и коммуникациях.

В-третьих, рекомендуется использовать трубы РЕХ в системах, которые имеют значения давления и температуры, соответствующие пороговым значениям труб. Выбирая трубы из сшитого полиэтилена, следует внимательно изучить технические характеристики общей системы и особенности жилого помещения, где планируется монтаж системы отопления из указанного материала.

Практическое применение сшитого полиэтилена для отопления показывает, что материал полностью соответствует параметрам и условиям современных систем, которые безупречно функционируют на российской территории.

Чем хорош сшитый полиэтилен для отопления – преимущества и недостатки труб

Трубы из сшитого полиэтилена PE-Xa и PE-RT

Высокая механическая прочность и стойкость к воздействию высоких температур — два ключевых фактора, которые определили широкое распространение гибких трубопроводов из сшитого полиэтилена PE-Xa, однако высокие производственные затраты на их изготовление сформировали заказ на дальнейшие научные исследования в области производства пластиковых труб.

Итогом научных работ стало появление полиэтиленов (ПЭ) повышенной термостойкости — PE-RT. Эти материалы по своему составу аналогичны обычным термопластам и в процессе производства не требуют дополнительных технологических процессов. При этом сама труба из PE-RT сохраняет высокую механическую прочность и продолжительную стойкость к воздействию высоких температур.

Краткая информация о способах изготовления труб из PE-Xa и PE-RT

Трубопроводы PE-Xa получают на основе классического полиэтилена низкого давления, с помощью процесса сшивки его молекул с органическими пероксидами, которые обеспечивают образование новых пространственных связей между собственными молекулами полимера. Процесс сшивания производится в экструдере после предварительного смешивания полиэтилена с пероксидами и выполняется под высоким давлением на стадии расплавленного состояния полимера.

Термостойкий полиэтилен PE-RT не требует процесса сшивки и поступает к производителю трубопроводной арматуры уже в готовом для изготовления труб состоянии. Термостойкость и прочность труб достигается использованием сополимера октен, который создает чрезвычайно разветвленную пространственную структуру вокруг молекулярных цепочек основного полимера.

Важные особенности материалов

Технология пероксидной сшивки PE-Xa обеспечивает трубопроводам максимальную гибкость, дополняя это качество эффектом памяти — при разматывании бухт труба приобретает исходную прямую форму. С этим эффектом связывают и возможность устранения заломов и перегибов с помощью обычного строительного фена. Со структурой сшитого полиэтилена связано и еще одно основное свойство труб PE-Xa — их нельзя сваривать, а все соединения выполняются с помощью пресс-фитингов. Такой материал используется, например, при изготовлении трубы Изопрофлекс-115А/1.6.

Состав трубы Изопрофлекс-115А

1. Тонкостенная труба из сшитого полиэтилена PE-Xa
2. Высокотемпературный адгезив
3. Армирующие нити из высокомодульного волокн
4. Наружный слой напорной трубы
5. Слой теплоизоляции (полужесткий пенополиуретан)
6. Барьерный слой
7. Защитная оболочка из полиэтилена
8. Идентификационные полосы белого цвета

Структура и полимерные связи изделий из термостойкого полиэтилена PE-RT обеспечивает хорошую гидростатическую прочность без применения технологического процесса сшивки. Это дает возможность производителям трубопроводной арматуры PE-RT получить ощутимые преимущества по сравнении с производителями трубопроводов из сшитого полиэтилена. К этому стоить добавить, что трубы и фитинги PE-RT отлично свариваются и могут использоваться во вторичной переработке.

Основные технические параметры труб PE-Xa и PE-RT

Долговременная термостатическая прочность при высоких температурах и максимальных давлениях до 1 МПа является основной характеристикой гибких трубопроводов PE-Xa и PE-RT, что позволяет использовать трубы данного типа практически во всех системах отопления или горячего водоснабжения.

Из других технических особенностей трубопроводов из термостойкого и сшитого полиэтилена отметим несколько основных факторов, которые определяют широкое распространение труб данного вида:

• гладкая внутренняя поверхность препятствует появлению отложений и обеспечивает высокую износостойкость;
• повышенная устойчивость к образованию трещин и отсутствие коррозии не требуют дополнительных расходов на ремонт;
• высокая стойкость к воздействию низких температур существенно расширяет географию применения трубопроводной арматуры;
• небольшие радиусы изгиба облегчают монтаж трубопроводов и компенсируют недостатки при производстве строительных работ;
• высокая стойкость к воздействию ультрафиолетового излучения не требует дополнительной защиты трубопроводов от прямых солнечных лучей.

Дополнительными преимуществами труб из термостойкого полиэтилена выступают возможность вторичной переработки и способность к многократному расплавлению и свариванию.

Области применения и особенности выбора полиэтиленовых труб

Основной областью применения трубопроводов из термостойкого или сшитого полиэтилена PE-RT и PE-Xa выступают системы центрального или индивидуального отопления, а также системы подачи горячей воды.

Конкурентным преимуществом трубопроводов из термостойкого полиэтилена является их более низкая стоимость, однако для этих изделий существуют ограничения по максимальной температуре теплоносителя, которая ограничена величиной 80°С. При более высоких температурах трубопроводы PE-RT теряют долговременную прочность уже через два года эксплуатации. При этом материал хорошо выдерживает кратковременные воздействия высоких температур теплоносителя величиной до 120°С.

Долговременная термостатическая прочность трубопроводов PE-RT тип I ниже чем у PE-RT тип II и по этой причине их основная сфера применения — низкотемпературные схемы отопления с теплыми полами. Такой материал используется, например, при изготовлении трубы Изопрофлекс-75А.

Состав трубы Изопрофлекс-75А

1. Тонкостенная труба из полиэтилена повышенной термостойкости (PE-RT тип II)
2. Армирующие нити из высокомодульного волокна
3. Наружный слой напорной трубы (полиэтилен повышенной термостойкости)
4. Слой теплоизоляции (полужесткий пенополиуретан)
5. Барьерный слой
6. Защитная оболочка из полиэтилена
7. Идентификационные полосы фиолетового цвета

Трубопроводы из сшитого полиэтилена PE-Xa рассчитаны на работу в системах отопления с температурой теплоносителя до 95°С, что обеспечивает им максимально широкую область применения. Сдерживающим фактором пока выступает достаточно высокая цена, которая связана с особенностями технологических процессов производства трубопроводов данного вида.

Также необходимо отметить использование полимеров PE-RT и PE-Xa в качестве основы для проектирования и производства композитных трубных материалов, что выступает залогом еще более высоких параметров по термостойкости или воздействию высоких давлений и температур. Примером может послужить предварительно изолированная и армированная труба из сшитого полиэтилена Изопрофлекс-115А, рабочая температура теплоносителя которой увеличена до 115°С, а максимальное давление до 1,6 МПа (16 атмосфер).

Заключение

Основным сдерживающим фактором еще более широкого распространения трубопроводов из сшитого или термостойкого полиэтилена является крайне низкая информированность управленческого и технического персонала о параметрах и технических возможностях изделий данного типа.

Долговременная прочность при повышенных температурах носителя тепла для труб PE-Xa и PE-RT является ключевой характеристикой трубопроводной арматуры из материалов данного типа, своевременная информация о которой послужит залогом создания современных систем тепло и водоснабжения со сроком службы более 50 лет.

Источник https://valtec.ru/document/article/miphs_about_pex.html

Источник https://teplospec.com/montazh-remont/chem-khorosh-sshityy-polietilen-dlya-otopleniya-preimushchestva-i-nedostatki-trub.html

Источник https://tk-flex.ru/articles/gibkaya-truba-kakoy-material-vybrat-pe-xa-ili-pe-rt