Как выбрать трубы из сшитого полиэтилена для водоснабжения: плюсы и минусы

История развития сшитого полиэтилена 

1933г – случайное открытие полиэтилена (примерно, 8 грамм материала) после взрыва во время испытаний в лабораториях компании Imperial Chemical Industries (ICI), Англия. Это положило начало истории сшитого полиэтилена

1939г – построен первый завод по производству полиэтилена, который англичане во время Второй Мировой Войны используют как изолятор электрических кабелей на бомбардировщиках.

Немецкие ученые, изучая обломки британских самолетов, в свою очередь, обнаруживают новый материал, продолжают его изучение и применяют как изоляцию на своих субмаринах. Но ни одна из стран, имеющих неподдельный интерес к новому материалу, не может придумать промышленный способ производства.

1944-1959гг – Немецкая компания B.A.S.F. (BadischeAnilin- &Soda-Fabrik), получив лицензию британской ICI, проводит исследования и эксперименты с целью вывода производства полиэтилена в промышленные масштабы.

Badische-Anilin-Soda-Fabrik.jpg
BadischeAnilin- &Soda-Fabrik

1954гHoechst (сегодня  – это завод Basell – крупнейший производитель полиэтилена и катализаторов) впервые в мире производит и испытывает трубу из полиэтилена высокой плотности (HDPE).  Именно в эти годы начинается поиск формулы «перекрестных связей»  молекул полиэтилена для улучшения свойств температуры и эластичности трубы.

plant-Basell1.jpg
Basell Крупнейший завод по производству полиэтилена и катализаторов

Гонка немецких и английских ученых длится 20 лет.

1960-1969гг B.A.S.F. находит решение для «сшивания» молекул полиэтилена радиоактивным методом, но данный способ использует активную радиацию и, как следствие, опасен в массовом производстве. Кроме того, такой метод производства имеет высокую стоимость.

Территория завода B.A.S.F.
В эти же годы профессор Томас Энгель изобретает более безопасный и менее дорогостоящий метод , получивший название метод Энгеля. Данный метод использует высокие давления и температуру с участием пероксидного катализатора. Как и многие великие изобретатели, п-р Энгель не мог найти применение своему изобретению и случайно договорился с фермером (владелецем курятника) об использовании труб для отопления пола курятника.

1965-1967гг – Томас Энгель патентует изобретённый метод производства труб из сшитого полиэтелена и продает свой патент нескольким южнокорейским компаниям, а также их коллегам из Германии и Японии (такие компании, как REHAU, WIRSBO, Pirelli, Dunlop, Mitsubishi, Goodrich, Continental). В эти годы еще никто, даже сам профессор Томас, не верит в будущее и коммерческое использование метода.

1970г – в гонке за технологиями израильский завод GOLAN приобретает патент Энгеля на производство трубы PEX из сшитого полиэтилена. В первые годы GOLAN обеспечивает производство труб, создает новые стандарты в инженерии на внутреннем рынке, а в период 70-90 выходит на рынки Канады, Германии и США.

Команда SANEXT на заводе GOLAN

1984г – Инженер Томаш Леман публикует первые стандарты для труб PEX из сшитого полиэтилена, в том числе и кислородной проницаемости через пластиковые трубы. Опять же, в основе трудов инженеров- изобретателей лежат исследования коррозии в 80-х годах.

2000г – впервые труба из сшитого полиэтилена применяется в России.

III. Металлополимерные металлопластиковые трубы.

Первый слой – сшитый полиэтилен (РЕХ).Современные металлопластиковые трубы (РЕХ-al-РЕХ) состоят из пяти слоев, каждый из которых влияет на качество, надежность и долговечность трубы в целом.

Краткие характеристики РЕХ представлены в начале этого раздела сайта. Как правило, производитель старается выбрать наиболее оптимальное соотношение цена – качество.

Второй и четвертый слой – клеевой состав.

Как известно, коэффициент линейного теплового расширения у полиэтилена и алюминия разный, и в процессе эксплуатации различные слои трубы расширяются по разному, что приводит к значительным напряжениям в конструкции, которые могут привести к нарушению целостности и последующему разрушению трубы. Это один из главных недостатков металлопластиковых труб, который производители пытаются свести к минимуму путем усовершенствования клеевого состава, применяемого для соединения алюминия с полимером.

Проблема монолитности связи «полимер-алюминий» решается только у труб, в производстве которых для фиксации слоев используется специальный высококачественный клеевой состав.

Третий слой – алюминиевая фольга.

На сегодняшний день используются три основных способа сварки алюминиевого слоя.Особое внимание при выборе труб необходимо уделять как самому алюминиевому слою, так и способу сварки. Производители металлополимерных труб используют как чистый алюминий, так и более надежный легированный

Сварка алюминиевого слоя внахлест (рис.1,а) производится ультразвуковой пушкой, выполняющей точечные «прижигания» слоев. Такой метод имеет ряд существенных недостатков: первый –отсутствие сплошного сварного шва и, как следствие, качественного соединения; второй – края алюминиевой фольги при изменении температуры и давления начинают перемещаться и разрывают полиэтилен и клеевую прослойку, нарушая целостность трубы.

Сварка вольфрамовым стержнем в инертном газе (рис.1,б) более надежна, но такой метод приводит к утоньшению алюминиевого слоя в месте сварки, нарушению свойств и прочностных характеристик алюминия в месте шва. Самая современная и надежная – лазерная сварка встык (рис.1,в): слой алюминия в месте шва не утоньшается и его физико-химические свойства не нарушаются.

Надежность сварки играет огромное значение при расширении трубы, например, вследствие замерзания воды внутри нее, увеличение температуры и давления, растяжении трубы инструментом ( в случае соединений с помощью подвижной гильзы). Следствие расширения – смещение слоев полиэтилена и алюминия, повреждение клеевой прослойки и опасность разрыва шва алюминиевой фольги. В отличие от соединений с помощью подвижной гильзы соединения пресс-фитингами выполняются быстрее, менее громоздким и более дешевым инструментом и не повреждает трубу.

Пятый слой – сшитый полиэтилен (РЕХ).

В качестве внешнего слоя, выполняющего защитные функции, наряду с РЕХ в последнее время часто используется полиэтилен высокой плотности РЕНД

Отдельное внимание стоит уделить перспективным металлополимерным трубам из термостойкого полиэтилена РЕ-RT/AL/РЕ. Особенностью этих труб является повышенное число связующих атомов углерода (до 6) по сравнению с трубами РЕХ

Металлополимерные трубы из термостойкого полиэтилена подходят как для радиаторного или напольного теплоснабжения, систем снеготаяния, так и для холодного и горячего водоснабжения.

Непосредственно о рынках

Не секрет, что на рынках имеется много дешевых подделок под заслуживающие доверия бренды. Они не выдерживают испытаний на температуру и давление, на прочность на разрыв и не соответствуют характеристикам заявленного сырья. Как правило, это подделки из Юго-Восточной Азии, изготовленные с экономией на сырье и технологии, без всякого контроля. Поэтому клиент получает неизвестно что, и потом не может компенсировать свои убытки. Сегодняшняя ситуация очень настораживает из-за присутствия огромного количества «специалистов», которые работают на строительных рынках, скупая трубы и делая монтаж частным заказчикам собственноручно. Они работая с полимерными трубами, прекрасно знают с чем имеют дело (особенно это касается металлопластиковых труб), знают о расслоениях и протечках.

Технология монтажа

Монтаж труб из сшитого полиэтилена выполняется посредством фасонных фитингов – металлических соединительных элементов. В отличие от других пластиковых изделий, соединение которых выполняется аналогичным способом, эластичность РЕХ обеспечивает максимальную герметичность стыков, а низкий коэффициент линейного расширения – отсутствие протеканий трубопровода в процессе эксплуатации.

Существует два варианта соединения:

  • компрессионные фитинги – фиксация происходит за счет обжима гайкой поверх распорного штуцера. Требуемый инструмент – гаечный ключ;
  • пресс-фитинги – сегмент обжимается специальной гильзой, для монтажа которой необходимы ручные пресс-клещи либо гидравлический инструмент.

Соединение РЕХ труб компрессионными фитингами выполняется по следующему алгоритму:

  1. Изделие обрезается по размеру и очищается от заусениц.
  2. На трубу устанавливается обжимная гайка и разрезное кольцо, которое фиксируется на расстоянии 1 см от края.
  3. Труба насаживается на штуцер фитинга.
  4. Используя инструмент – гаечный ключ, труба обжимается посредством затяжки гайки на штуцере.

РЕХ труба и пресс-фитинг

Технология соединения труб из сшитого полиэтилена пресс-фитингами:

  1. Труба раскраивается на заготовки требуемой длины, очищается от заусениц.
  2. Два отрезка устанавливаются в пресс-фитинг до упора.
  3. С помощью пресс-клещей металлический край фитинга обжимается до тех пор, пока руки клещей не сойдутся вместе.

Также существуют обычные полиэтиленовые фитинги, предназначенные для соединения пайкой. Для такого монтажа вам потребуется инструмент для пайки труб, недорогой китайский паяльник стоит порядка 2-3 тыс. рублей. Инструмент идет в комплекте с наголовниками под разные диаметры (16, 20 мм и тд).

Последовательность пайки следующая:

  1. Труба обрезается и очищается от заусениц.
  2. Паяльник разогревается до рабочей температуры.
  3. На насадки разогретого паяльника насаживаются труба и фитинг, где они удерживаются 5-10 секунд, далее элементы снимаются и стыкуются между собой. Сдавливать трубу и фитинг нужно 16-30 секунд.

I. Сшитый полиэтилен

Острая необходимость использования полиэтилена при более высоких температурах и давлении (для систем отопления и горячего водоснабжения) привела к разработке способов получения полиэтилена с большим молекулярным весом. Это было достигнуто с помощью образования дополнительных поперечных связей полимера под высоким давлением. Этот процесс получил название сшивка, а полиэтилен, полученный таким способом – сшитый полиэтилен (или РЕХ).

Под сшивкой полиэтилена понимается процесс связки звеньев молекул в широкоячеистую трехмерную сетку за счет образования поперечный связей.

При сшивке в молекулярных цепочках, содержащих атомы углерода и водорода, под воздействием определенных факторов у звеньев молекул полиэтилена отрываются отдельные атомы водорода. Образовавшаяся свободно связь используется для соединения цепочек между собой.

Востребованность труб РЕХ привела к разработке различных технологий его производства, которые, естественным образом, значительно влияют на потребительские свойства конечного продукта.

Для начала отметим отличительные особенности, присутствующие у всех типов РЕХ:

  • повышенная устойчивость к температуре и давлению;
  • молекулярная память или способность к восстановлению формы после чрезмерного изгиба или замораживания системы;
  • устойчивость к образованию «медленных» и «быстрых» трещин, т.е. способность материала сохранять эластичность и другие свойства в течение длительного времени –долголетие системы.

Существуют три способа промышленного изготовления труб РЕХ:

  • пероксидный или РЕХ-А
  • силановый или РЕХ-В
  • радиационный или РЕХ-С

РЕХ-С: сшивка (жесткими рентгеновскими лучами) не равномерна по толщине. У наружной поверхности наблюдается самый большой процесс сшивки молекул. У внутренней – самый низкий. Средний процент сшивки составляет 78%.

РЕХ-В: процесс сшивки (химический способ с помощью силана) идет от двух поверхностей – наружной и внутренней вглубь стенки трубы. В этом случае у обоих поверхностей наблюдается высокий процент сшивки, а в середине толщины трубы самый маленький. Средний процент сшивки составляет приблизительно 75%.

РЕХ-А: особенности этого химического способа в том, что полиэтилен и инициатор сшивки – пероксид предварительно равномерно перемешиваются. Сшивка производится под высоким давлением в расплавленном состоянии. При таком способе достигается высокий процент сшивки равный в среднем 85%.

Трубы из РЕХ-В и РЕХ-С применяются для отопления и горячего водоснабжения, но из-за неординарности структуры материала имеют ряд ограничений, связанных с пластичностью и долговечной прочностью этого материала.

Трубы из РЕХ-А обладают оптимальными прочностными и теплофизическими свойствами. Высокий процент сшивки обеспечивает необходимые свойства для применения в системах отопления и горячего водоснабжения.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий