Сшитый полиэтилен

Основой сшитого полиэтилена является его обработка под высоким давлением, что приводит к образованию между слоями материала специализированных мостов. Этот процесс называется сшивкой и, соответственно, материал получил название трубы Рехау из сшитого полиэтилена.

Трубы из сшитого полиэтилена для водопровода: плюсы и минусы

Трубы PE-X, производимые на основе сшитого полиэтилена, сохраняют свои механические свойства даже при повышенных температурах, что делает их идеальными для систем горячего и холодного водоснабжения, а также для отопительных систем.

Трубопроводы от производителя PE-X обладают следующими преимуществами:

• Сопротивление химическому воздействию;
• Высокая устойчивость к абразивным веществам;
• Простота и удобство при монтаже;
• Безопасность в использовании, так как отсутствуют токсичные вещества;
• Низкий уровень шума во время циркуляции теплоносителя;
• Минимальные потери напора благодаря гладкой и полированной внутренней поверхности труб.

Для производства полипропилена PE-X используется полиэтилен высокой плотности с высокой молекулярной массой. При воздействии высоких температур и давления создаются прочные поперечные связи между продольными молекулярными цепями типа CH. Образующаяся трехмерная сеть значительно улучшает свойства базового составного материала, трансформируя его в совершенно новый материал с высокоэффективными характеристиками.

Главное отличие между обычным пластиком и поперечно-сшитым PE-X лежит в образовании высокопрочной молекулярной цепи, где отдельные цепи соединены друг с другом с помощью поперечных связей.

Конструкция трубы PE-Xa

Область применения

Трубы PE-X идеально подходят для создания отопительных систем и водопроводных трубопроводов.
Их стойкость к химическим воздействиям позволяет использовать данные трубы и в промышленности, а также для транспортировки различных технических жидкостей.
Для монтажа трубных соединений с оборудованием применяются фитинги из специальной латуни, выбор которых зависит от характеристик и размеров трубопроводов.

Внутренний слой труб, предназначенный для горячего водоснабжения, изготавливается из PE-Xc, который сшивается физическим методом.

Внешний слой образуется с использованием этилен-винилового спирта, который предотвращает проникновение кислорода внутрь к транспортируемой жидкости. Внешний и внутренний слой PE-Xc соединены с помощью высокоэластичного клеевого слоя.

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

Практически каждый производитель труб из PE-X утверждает, что именно их способ сшивки самый лучший, в то время как другие способы, по их словам, уступают по качеству. Они утверждают, что только полиэтилен, сшитый по их методике, обладает повышенными прочностными и надежностными характеристиками.

Для начала стоит напомнить о сущности процесса сшивки полиэтилена. Сшивка представляет собой создание пространственной решётки в полиэтилене высокой плотности за счет формирования объёмных поперечных связей между макромолекулами полимера. Относительное количество поперечных связей, образующихся в единице объёма полиэтилена, определяется показателем степени сшивки. Степень сшивки – это отношение массы полиэтилена, охваченного трёхмерными связями, к общей массе полиэтилена. На данный момент выделяют четыре основных метода сшивки полиэтилена, в зависимости от которых сшитый полиэтилен обозначается 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 представляет собой химический способ сшивки полиэтилена с использованием органических пероксидов и гидропероксидов.

Органические пероксиды – это производные перекиси водорода (HOOH), в которых один или два атома водорода замещены органическими радикалами (HOOR или ROOR). Наиболее применяемым пероксидом в производстве труб является dimethyl-2.5-di-(bytylperoxy)hexane. Пероксиды относятся к опасным веществам, и их получение требует сложных и дорогостоящих технологий.

Для получения PE-X с методом A полиэтилен перед экструзией нагревается вместе с антиокислителями и пероксидами (процесс, описанный Томасом Энгелем), рис. 1.1. При повышении температуры до 180–220 ºС пероксид разлагается, образуя свободные радикалы (молекулы со свободными связями), рис. 1.2. Эти радикалы пероксидов изымают у атомов полиэтилена по одному атому водорода, что вызывает образование свободных связей у углерода (рис. 1.3). В соседних макромолекулах полиэтилена атомы углерода с выделенными свободными связями объединяются (рис. 1.4). Общее количество межмолекулярных связей составляет 2–3 на 1000 атомов углерода. Данный процесс требует строгого контроля за температурным режимом как на стадии экструзии, так и в процессе дальнейшего нагрева труб.

Метод A является самым дорогостоящим, поскольку гарантирует полный охват объема материала с помощью пероксидов, добавляемых в исходный расплав. При этом этот метод требует, чтобы степень сшивки была не менее 75 % (по российским стандартам – минимально 70 %), из-за чего трубы, изготовленные по этому подходу, становятся более жесткими по сравнению с продукцией, выполненной другими методами сшивки.

Производство

Технологии сшивки

Процесс сшивки полиэтилена может быть осуществлен как химическим, так и физическим методами согласно следующей классификации:

1. Химическим пероксидным методом (PEx a) получают изделия высокого качества, но с высокой стоимостью. В качестве реактива используется перекись водорода. Процесс происходит при температуре приблизительно 200 °C. При этом сшивка получается наиболее однородной, так как количество сшитых молекул составляет до 85% от общего объёма.
2. Химическим силановым методом (PEx b) сшивается полиэтилен с добавлением силана, катализаторов и воды. Этот метод является наиболее распространенным, хотя степень сшивки составляет лишь 65-70%.
3. Физическим радиационным (PEx c). Этот метод включает прохождение полиэтиленовой массы через ускоритель электронов, где материал подвергается воздействию рентгеновского или гамма-излучения. В результате реагируют свободные атомы, образуя новые связи. Степень сшивки в этом случае составляет приблизительно 60%.
4. Химическим азотным (PEx d), по которому с помощью радикалов азота сшивается полиэтилен с качеством сшивки достигающим 70%. Этот метод применяется реже, поскольку требует значительного времени и специальных условий для протекания химической реакции.

Сравнение свойств по типу сшивки

Сшитый полиэтилен, прошедший любую из вышеуказанных технологий, приобретает упорядоченную сетчатую структуру, сравнимую по своим свойствам с кристаллической решеткой твердых веществ. Однако в каждом случае полученный материал обладает своими уникальными особенностями:

• Как уже говорилось раньше, наиболее равномерной считается пероксидная сшивка, хотя она менее продуктивна и дорога,
• Пероксидный метод не подходит для изготовления многослойных труб,
• Наибольшая скорость получения готовой продукции достигается при силановом способе,
• Самый простой и недорогой процесс используется в радиационном способе,
• Силановый метод производит плотный, но менее гибкий материал.

ВНИМАНИЕ! Не всегда высокий процент сшивки является решающим критерием для выбора метода. Например, при производстве термоусаживаемых трубок обычно применяется радиационный метод, поскольку в данном случае степень сшивки достаточно высока, а экономичность и производительность процесса превосходят другие методы.

Область применения

Сшитый полиэтилен обладает универсальными свойствами, такими как высокая прочность и стойкость к разного рода разрушительным факторам, включая воздействие высоких температур. Поэтому его применение охватывает множество сфер, где эти характеристики особенно важны:

• Для производства напорных труб, используемых как для холодного, так и горячего водоснабжения,
• В создании компонентов систем отопления,
• Для изоляции высоковольтных кабелей,
• При производстве специальных строительных материалов и конструктивных изделий.

Соединение труб

Непосредственный монтаж труб осуществляется по следующему алгоритму:

• Сначала необходимо измерить нужную длину трубы и отрезать лишнюю часть.
• После этого наденьте на место среза специальную гильзу.
• Затем необходимо расширить входное отверстие трубы с помощью расширителя. Его нужно вставить как можно плотнее и зафиксировать до упора на несколько секунд (всего на несколько мгновений).
• Установите фитинг на подготовленное соединение.
• В завершение проведите прессование с использованием тисков.
• Чтобы труба имела заданные форму и жесткость, зафиксируйте её с помощью направляющих.

Монтаж труб также может осуществляться с использованием компрессионных фитингов. С помощью гаечного ключа накрутите обжимную гайку на конец трубы, затем разместите разрезное кольцо на расстоянии 1 мм от среза трубы и закончите монтаж, накручивая фитинг на штуцер.

Монтаж сшитых полиэтиленовых труб

Все комплектующие (фитинги) и используемое оборудование должны быть той же марки, что и полиэтиленовая сшитая труба. Только в таком случае производитель гарантирует надежность и качество.

Полиэтиленовые трубы получают положительные отзывы от пользователей. Владельцы систем трубопроводов, где используется данный материал, отмечают его надежность и длительный срок службы. Многие специалисты и обычные пользователи комментируют: «Установил и забыл» — так они оценивают полиэтиленовые трубы. Главное условие – правильный монтаж, тогда ваша система действительно будет функционировать бесперебойно в течение многих лет.

• Трубы пластиковые
• Гибкие теплоизолированные трубы ПНД, PEX-а, PERT в ППУ изоляции для теплотрасс, ГВС и отопления
• Резинотканевые трубы из износостойких материалов для предприятий гидромеханизации и горно-обогатительных комбинатов
• Стальные трубы с ППУ, ВУС, ПЭ, Полилен изоляцией
• Запорная арматура и фитинги
• Газовая арматура
• Системы водоподготовки и очистки
• Дренажные системы для водоотведения
• Пластиковые трубы и колодцы для защиты кабелей
• Пластиковые колодцы и ёмкости
• Оборудование для сварки полиэтиленовых труб ПНД ПЭ 100
• Системы оперативного дистанционного контроля
• Сильфонные компенсаторы

Эффект памяти

Сшитый полиэтилен имеет эффект памяти, что отличает его от обычного. Под воздействием нагрева труба из такого материала стремится восстановить свою исходную форму. В этом контексте труба из PEX-a принимает прямую форму, так как сшивание происходит в процессе образования трубы, в то время как трубы PEX-b и PEX-c стремятся к форме круга, так как процесс сшивки завершился, когда труба уже была скручена.

Труба РЕХв после нагрева и восстановления

В некоторых случаях для упрощения монтажа труб из РЕХ, особенно там, где требуется сохранить изогнутую форму, производители предлагают готовые разработанные решения. Например, компания REHAU предложила монтажные маты Varionova для систем теплых полов. Также предусмотрены желоба для укладки изогнутых участков трубопроводов при открытом монтаже.

Монтажная система Varionova

Антидиффузионный или кислородозащитный слой

Труба РЕХ с антидиффузионным слоем при нагреве и восстановлении

Часто вы можете встретить название труба с антидиффузионным слоем среди труб из сшитого полиэтилена, и она, подвергаясь воздействию высоких температур, восстановит свою форму с небольшими складочками на месте сгиба. Не стоит беспокоиться, потому что свойства самого полиэтилена при этом не меняются, прочность трубы остается на высоком уровне; лишь антидиффузионный слой может отслаиваться в этом месте.

Труба с кислородозащитным слоем

Антидиффузионный или кислородозащитный слой (EVOH) является важным дополнением к трубам из сшитого полиэтилена, особенно при монтаже систем отопления; им не следует пренебрегать в процессе закупок. Любая отопительная система имеет в своей конструкции элементы из стали и алюминия: котлы, насосы, краны и участки трубопроводов. Эти компоненты подвержены коррозии при наличии растворенного кислорода в теплоносителе. Автоматические воздухоотводчики могут удалять избыточный кислород только в том случае, если он выделился из теплоносителя, и не способны полностью устранить проблему коррозии.

Соединение PEX-труб

Соединение PEX-труб осуществляется с использованием специализированных фитингов:

—пресс-фитингов — обеспечивает неразъемное, но очень надежное соединение, выдерживающее давление до 5-6 атмосфер. Для этого потребуются ручной или гидравлический пресс.

Прессфитинг

—фитингов с надвижной гильзой или обжимных фитингов — обеспечивают разъемное соединение, которое может быть использовано как для горячих, так и для холодных систем, и выдерживает давление до 2,5 атмосфер.

Обжимной фитинг

Трубы из полиэтилена, изготовленные методом сшивки, не соединяются фитингами с надвижной гильзой, так как при использовании такого метода конец трубы расширяется с помощью экстрактора. Показатель относительного удлинения при разрыве PEX-b ниже аналогичного показателя у PEX-a за счет более крепких силановых связей. Такое расширение трубы может привести к образованию микротрещин, сокращающих срок службы соединения.

—электросварные фитинги — диагностика такого соединения требует использования специализированного инструмента и навыков, и используется достаточно редко; однако по прочности такое соединение близко к монолиту.

Трубы известного бренда UPONOR могут быть соединены с помощью патентованных фитингов Q&E (Quik and Easy, т.е. быстро и легко), что позволяет осуществить соединение за 30 секунд.

Быстрое соединение Uponor

Компания REHAU разработала уникальное соединение с надвижной гильзой, которое не содержит резиночек, подверженных износу со временем. Подобная конструкция позволяет трубе проникнуть в соединение при обжиме, тем самым обеспечивая высокую долговечность. Для монтажа используется специализированный инструмент RAUTOOL, который доступен у профессиональных партнеров REHAU.

Монтажный инструмент Rautool

Процесс монтажа труб из сшитого полиэтилена требует лишь ручного инструмента и не представляет собой сложную задачу, что делает такие трубы популярными для прокладки внутренних систем в строениях.

При прокладке трубопроводов в земле рекомендуется укладывать их в защитных чехлах, поскольку мягкие стенки трубы могут быть повреждены грызунами.

Стойкость к высоким температурам и давлениям делает этот материал одним из самых востребованных для устройства теплых полов.