Сшитый полиэтилен. Что такое сшитый полиэтилен?

Обратите внимание! Благодаря высокой гибкости полиэтиленовых труб есть возможность значительно сократить количество необходимых фитингов, что в свою очередь снижает затраты на установку. Ключевым моментом для успешной установки является тщательное планирование на предварительном этапе, что позволяет избежать лишних затрат и упрощает процесс.

Мифы о трубах из сшитого полиэтилена

К сожалению, на выбор технических решений, включая выбор материалов и оборудования для проекта, все чаще влияют не только профессиональные критерии, но и маркетинговые уловки, которые активно использует реклама. Вместо того чтобы основываться на полных технических паспортах или списках оборудования, дизайнеры и инженеры зачастую опираются на брошюры и рекламные листовки, в которых информация может быть искажена. То, что не может быть размещено в серьезной технической литературе, нередко оказывается в таких брошюрах, создавая ложные представления о продукции. Дистрибьюторы и производители часто предоставляют преувеличенные или даже ложные данные о своей продукции, что может ввести в заблуждение инженеров и специалистов. В результате в рекламных материалах высокие технические характеристики оборудования упоминаются как неоспоримые преимущества, в то время как аналогичная информация о продукции конкурентов излагается в виде значительных недостатков.

Такое положение дел в конечном итоге приводит к неправильному выбору материалов и оборудования, что, в свою очередь, может обернуться серьезными последствиями, включая риск несчастного случая. Ответственность в этом случае обычно лежит на плечах дизайнера, поскольку многие производители нередко используют мелкий шрифт для указания ограничений, или же совершенно обходят стороной качественные технические паспорта, оставляя только красочные рекламные материалы, которые восхваляют все достоинства продукта. Рекламные брошюры с одной стороны могут содержать информацию, которая не противоречит техническому паспорту, но при этом представлена она может в форме, вводящей в заблуждение относительно реальных характеристик продукта. Например, утверждение «шланг выдерживает температуру 95 ºC и давление 10 бар» не является равнозначным фразе «шланг выдерживает температуру теплоносителя 95 ºC и давление 10 бар в течение 50 лет». Здесь возникает важный вопрос: может ли такая труба одновременно выдерживать указанные параметры, или речь идет о двух отдельных критических точках? К тому же, нет никакой информации о времени, в течение которого труба может безопасно функционировать при таких условиях — это может быть всего несколько минут, несколько часов или же несколько десятков лет.

В данной статье мы рассмотрим основные маркетинговые уловки и мифы, которые распространены среди производителей труб из сшитого полиэтилена (PEX).

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

Практически каждый производитель труб PEX заявляет, что его метод сшивания является единственно правильным, а все остальные методы — бесполезные. Утверждается, что только полиэтилен, сшитый именно таким способом, обладает повышенной прочностью и надежностью.

Для начала важно прояснить основы сшитого полиэтилена. Сшивание — это создание пространственной решетки в полиэтилене высокой плотности путем формирования поперечных связей между макромолекулами полимера. Степень сшивания, которая образуется на единицу объема полиэтилена, зависит от относительного количества поперечных связей. Степень сшивания определяется как соотношение веса полиэтилена, имеющего трехмерные связи, к его общему весу. Существует четыре основных промышленных процесса сшивания, и в соответствии с ними сшитый полиэтилен классифицируется на разные марки.

Таблица 1. Типы сшивания полиэтилена

Минимальная степень сшивания

Тип метода в зависимости от способа воздействия

Сшивание органическими пероксидами или гидропероксидами

Сшивание с помощью органических силанидов (силанов)

Сшивание с помощью потока элементарных частиц

Пероксидная сшивка (метод «a»)

Метод «а» подразумевает химическое сшивание полиэтилена с помощью органических пероксидов и гидропероксидов.

Органические пероксиды представляют собой производные перекиси водорода (HOOH), в которых один или оба атома водорода заменены органическими радикалами (HOOR или ROOR). Одним из наиболее часто используемых пероксидов при производстве труб является диметил-2,5-ди(бутилперокси)гексан. Такие пероксиды нужно использовать очень осторожно, они представляют собой опасные вещества, и их производство требует сложных и дорогих технологических процессов.

В процессе производства PEX по технологии «а» полиэтилен расплавляется совместно с антиоксидантами и пероксидами перед экструзией (технология, разработанная Томасом Энгелем). При нагревании до температуры 180-220 ºC пероксид начинает разлагаться и образовывать свободные радикалы (молекулы, обладающие свободными связями). Пероксидные радикалы отрывают по одному атому водорода от углеродных атомов полиэтилена, в результате чего на атомы углерода образуется свободная связь. Свободно связанные углероды в соседних макромолекулах соединяются, в результате чего формируются новые связи. Процесс требует строгого контроля температуры на этапах экструзии, предварительного скрепления и финального нагрева трубы.

Метод «а» является одним из самых точных, так как позволяет обеспечить полное распределение массы материала с добавлением пероксидов, поскольку они вводятся в начальный расплав. Тем не менее, этот метод требует минимальной степени сшивания не менее 75% (по российским стандартам — не менее 70%), что делает трубы из этого материала более жесткими по сравнению с другими методами сшивания.

Производители

Одним из наилучших производителей труб из сшитого полиэтилена является компания STOUT. Продукция этого бренда производится на современном оборудовании в Европе, на тех же заводах, которые обеспечивают качественными изделиями премиальные марки.

Трубы STOUT отличаются доступными ценами и высоким качеством, сопоставимым с более дорогими аналогами. Потребители могут быть уверены в том, что не стоит переплачивать за известный бренд, ведь они получают отличный продукт по разумной цене. Все изделия адаптированы для использования в нашей стране, а монтаж не требует значительных временных затрат или особых знаний.

Производство

Технологии сшивки

Сшитый полиэтилен получается химическими или физическими методами с помощью различных процессов:

1. Химический пероксидный метод (PEx a) позволяет получить изделия высокого качества, однако они выходят достаточно дорогими. В качестве реактивов выступает перекись водорода, процесс проходит при температуре около 200 °C. Сшивка получается наиболее равномерной, так как число сшитых молекул может достигать до 85%.
2. Химический силановый метод (PEx b) предполагает сшивание полиэтилена в присутствии силана, катализаторов и влаги. Этот процесс является наиболее распространенным, хотя степень сшивания составляет всего 65-70%.
3. Физический радиационный способ (PEx c) осуществляется путем обработки полиэтиленовой массы с использованием ускорителей электронов, где ее подвергают воздействию рентгеновского или гамма-излучения. В этом случае свободные атомы соединяются друг с другом, формируя новые связи. Степень сшивания получается примерно 60%.
4. Химический азотный метод (PEx d) с помощью радикалов азота обеспечивает качество сшивки до 70%, однако данный метод применяется нечасто, так как требует наличия определенных условий для проведения реакции и времени.

Сравнение свойств по типу сшивки

Сшитый полиэтилен, подвергнутый одному из вышеперечисленных процессов сшивания, приобретает упорядоченную решетчатую структуру, свойства которой схожи с кристаллической решеткой твердых тел. Тем не менее, полученный материал в каждом случае будет иметь незначительные отличия:

• Как уже упоминалось, наилучшие характеристики сшивания достигаются с использованием пероксидного метода, хотя этот процесс менее производителен, и затраты на него выше.
• Пероксидный метод не подходит для производства многослойных труб.
• Метод с использованием силанов дает возможность быстрее получить готовую продукцию.
• Процесс радиационного сшивания является самым простым, и использует дешевое сырье.
• При использовании силанового метода получается плотно сшитый, но в то же время менее гибкий материал.

ВНИМАНИЕ Высокая скорость сшивания не всегда является ключевым фактором при выборе технологии. Например, термоусадочные трубки обычно производятся методом дробеструйной обработки, поскольку в этом случае скорость сшивания полностью устраивает, а также производительность и экономическая эффективность процесса превосходят альтернативные методы.

Область применения

Сшитый полиэтилен обладает универсальными свойствами прочности и устойчивости к различным разрушительным явлениям, включая влияние высоких температур. Поэтому его сфера применения охватывает различные области, где требуются подобные характеристики:

• Для изготовления напорных труб, используемых как для холодного, так и для горячего водоснабжения,
• В производстве элементов систем отопления,
• Для изоляции кабелей высокого напряжения,
• При создании специальных строительных материалов и как компонент конструкционных изделий.

Характеристики труб из сшитого полиэтилена

В целях повышения прочностных характеристик полиэтилен подвергается обработке высоким давлением. Это дает возможность молекулам полиэтилена образовывать более прочные сшивки.

Для достижения процесса так называемого «сшивания» применяются следующие методы:

• Полиэтилен помещают в электромагнитное поле, где он облучается электронами.
• Материал обрабатывают с использованием пероксидов.
• Производится обработка полиэтилена азотными соединениями.

В результате данных процессов получается прочный и термостойкий полиэтилен, который отлично подходит для применения в системах индивидуального и центрального отопления, радиаторах, панелях, а также для систем горячего и холодного водоснабжения, а также систем подогрева полов и снеготаяния. Трубы, обработанные перекисью, имеют наилучшие качества.

Для надежной эксплуатации труб из сшитого полиэтилена необходимо соблюдать ряд условий:

• Максимально допустимая рабочая температура составляет 90 °C. При этом стоит отметить, что в крайних случаях трубы могут кратковременно функционировать при температуре до 100 градусов.
• Рабочее давление в системе не должно превышать 10 бар, если теплоноситель нагрет до 90 градусов, или 25 бар, если рабочая среда нагревается максимум до 25 градусов.

Одной из характеристик сшитого полиэтилена является высокая кислородопроницаемость. Это свойство является недостатком материала, поскольку оно ограничивает возможность его использования в чистом виде, в частности в закрытых системах отопления. Для того чтобы устранить данный недостаток, сшитый полиэтилен армируют слоем алюминиевой фольги или защищают специальным поливиниловым покрытием.

Соединение полиэтиленовых труб отопления

Фитинги играют важную роль при соединении труб из сшитого полиэтилена, поскольку они могут быть изготовлены из различных материалов, таких как полимеры, латунь или бронза. Пластиковые фитинги признаны высококачественными и зарекомендовали себя на рынке. Поэтому этот вид продукции пользуется большой популярностью среди потребителей.

Процесс производства фитингов для труб из сшитого полиэтилена включает несколько этапов:

• С помощью специального инструмента, известного как развальцовывающий инструмент, концу соединительной трубы придают увеличенный диаметр, разворачивая его,
• В образовавшееся отверстие помещают штуцер фитинга,
• С помощью пресса натяжную гильзу фиксируют на трубе, что значительно увеличивает прочность соединения.

Использование данного технологического процесса повышает срок службы соединения и увеличивает его долговечность. Срок службы соединения полностью равен сроку службы труб из сшитого полиэтилена, что свидетельствует о надежности этой технологии. В случае необходимости трубы систем отопления могут быть дополнительно изолированы соответствующими материалами.

Преимущества труб из полиэтилена для отопления

Трубы из сшитого полиэтилена имеют множество достоинств, которые выделяют их среди других труб, используемых для монтажа систем отопления. К наиболее очевидным преимуществам относятся:

• Отличная устойчивость к высоким температурам и превосходные прочностные характеристики. В отличие от полипропиленовых и обычных полиэтиленовых труб, новый материал не изменяет своей формы под воздействием высокой температуры.
• Стойкость к коррозии. В сравнении с медными изделиями трубы из сшитого полиэтилена не подвержены коррозии, что означает отсутствие этого процесса как внутри структуры материала, так и на его поверхности.
• Отсутствие наростов внутри труб. Внутренние стенки труб PEX не образуют наслоений при транспортировке любых агрессивных сред, благодаря чему они превосходят большинство стальных труб, которые со временем теряют свою производительность из-за снижения скорости потока.

• Восстановление прежней формы. Многие типы труб могут утрачивать свою форму из-за механических воздействий. В то время как трубы из сшитого полиэтилена способны расширяться или сужаться в определенных пределах под влиянием низких температур или механической нагрузки.
• Легкий вес. Небольшая масса материала упрощает транспортировку труб из сшитого полиэтилена и облегчает процесс монтажа.
• Простота установки и широкий диапазон возможностей. Трубы PEX допускают укладку по любым схемам, включая создание петель или наличие множества закруглений. Соединение с помощью фитингов упрощает процесс монтажа и исключает необходимость в использовании сварочного оборудования, пайки и дублирующей клейки.
• Экологическая безопасность. Сшитый полиэтилен относится к группе материалов, которые считаются экологически чистыми, что позволяет использовать трубы PEX для транспортировки чистой питьевой воды.

Тем не менее, следует отметить, что эти трубы не идеальны, поскольку у них имеются и определенные недостатки.

Сфера применения

На промышленном уровне трубы из сшитого полиэтилена могут использоваться лишь в определенных условиях, так как их диаметр не превышает 250 мм и они могут выдерживать лишь ограниченные нагрузки. В индивидуальном строительстве этот вид материала широко применяется в таких установках, как:

• Отопительные системы;
• Холодное и горячее водоснабжение.

Трубы из сшитого полиэтилена особенно популярны в системах напольного отопления. Этот материал удобен в монтаже, не требует специфических навыков или сложного оборудования, отличается долговечностью и надежностью. Для отопительных систем рекомендуется использовать только трубные материалы с защитным покрытием.

Выбирая трубы и фитинги для установки систем водоснабжения или отопления, следует руководствоваться рекомендациями производителей, так как документация всегда содержит детали о назначении использования и допустимые рабочие параметры.

Обратите внимание: вся трубная продукция имеет подробную маркировку на внешней стороне.

Маркировка включает:

• Метод производства;
• Дата выпуска (в пределах недели);
• Толщина стенки и диаметр;
• Допустимые эксплуатационные параметры;
• Отметка о проведении контроля качества.

Каждый производитель предоставляет аксессуары для установки своей продукции. Использование местных материалов гарантирует надежное соединение и продолжительный срок службы, так как трубы и фитинги изготавливаются в рамках одного технологического процесса.

Особенности монтажа и эксплуатации

Трубы из сшитого полиэтилена монтируются только с использованием фитингов. Сварочные техники здесь не применяются так, как это возможно с другими популярными пластиковыми трубами.

Обратите внимание! Благодаря гибкости полиэтиленовых труб можно сократить количество используемых фитингов до минимума, что снижает финансовые затраты на установку. Ключевым моментом для эффективной установки является хорошее планирование на этапе подготовки.

Существует два основных метода соединения полиэтиленовых труб:

• Компрессионный метод, в котором используются накидные гаечки;
• Прессовочный метод, требующий применения специальной пресс-гильзы.

Для установки компрессионных фитингов потребуются два разводных ключа либо набор гаечных ключей. Компрессионные фитинги требуют специальных инструментов, таких как пресс-клещи и ролики, адаптированные к диаметрам ваших труб. Обычно такие инструменты доступны в комплектах вместе с трубами и фитингами, но более экономичный вариант — использование цилиндрических инструментов.

Для предварительных работ рекомендованный инструмент — труборез. Важно не экономить на этом, так как профессиональный труборез позволяет сделать идеальный срез, который будет соответствовать требованиям дальнейшей обработки. Срез должен быть перпендикулярным к оси трубы, без заусенцев и деформации окружности.

Процесс монтажа компрессионного фитинга включает несколько шагов:

• На подготовленную трубу надевают открученную от фитинга накидную гайку;
• Затем фиксируют разрезное кольцо на расстоянии 1 см от края трубы;
• В отверстие трубы вставляют штуцер фитинга;
• Гайка подвигается к кольцу и затягивается ключами (одним ключом удерживают фитинг, другим затягивают гайку).

Чтобы компрессионный фитинг не ослабевал, процесс выполняется по следующей схеме:

• На трубу сначала надевают обжимную гильзу;
• Затем расширяют диаметр разреза до размера штуцера;
• Вставляют штуцер;
• Гильзу натягивают и фиксируют при помощи пресс-клещей.

Компрессионный фитинг отличается высокой прочностью и целесообразно его применять в системах отопления и горячего водоснабжения.

Краткое описание и свойства труб из PEXa

Трубы PEXa изготавливаются с использованием пероксидного процесса или «метода Энгеля» (названный в честь его изобретателя). При переработке полиэтилена низкой плотности образуются свободные радикалы, а сам процесс сшивания проходит при температуре, превышающей температуры разрушения полиэтилена, что приводит к образованию совершенно иной структуры и определяет преимущества PEXa. К основным преимуществам можно отнести:

Свойства труб PEXa подробно описаны в специальной статье. Здесь же кратко упомянем, что они обладают однородной и равномерной структурой, широким диапазоном диаметров практически без ограничений, а также высокой эластичностью и термо- и морозостойкостью. Кроме того, у этих труб длительный срок службы, высокая прочность и износостойкость. Единственными недостатками окажутся высокая стоимость и низкая химическая стойкость.

Краткое описание и свойства труб из PEXb

Трубы PEXb производятся с использованием так называемого силанового метода, в котором молекулярные связи (в данном случае в полиэтилене средней плотности или PSD) меняются под воздействием катализатора, которым служит силан. Поэтому трубы PEXb иногда называют «силановыми трубами» или «трубами из сшитого силана». Следует отметить, что использован здесь другой метод сшивания, а также совершенно другой материал (PSD), что определяет отличия в свойствах PEXb по сравнению с «пероксидно-сшитым» полиэтиленом PEXa.

Свойства труб PEXb также подробно описаны в отдельной статье, и здесь их можно кратко обозначить как достаточно эластичные, устойчивые к высоким температурам, а также находящиеся в хорошем соотношении цены и качества. Однако недостатками являются некая неоднородность материала, низкая молекулярная память, низкая морозостойкость, не слишком высокая экологичность и долговечность по сравнению с PEXa и, конечно, не с HDPE или PSD. Кроме того, из-за высокой жесткости труб имеются ограничения по их диаметру: от 40 до 63 мм.

Краткое описание и свойства труб из PEXc

Трубы PEXc производятся естественным путем — путем облучения исходного сырья, которое обычно является полиэтиленом средней плотности (MDPE) или PSD. Электронная бомбардировка значительно меняет структуру материале, что приводит к сшиванию. Данный метод иногда называют «холодным сшиванием», так как сама масса не плавится. Интересно, что такое «облучение» вовсе не делает материал вредным — наоборот, PEXc признан одним из наиболее экологически чистых полимеров. Процесс облучения разрушает существующие связи между молекулами PEXc и формирует новые поперечные связи, что улучшает свойства материала.

Свойства труб PEXc также подробным образом описаны в специальной статье, а здесь мы перечислим лишь основные: высокая экологичность и доступная стоимость (в сравнении с трубами PEXa), что делает их подходящими для транспортировки питьевой воды. Также их отличают молекулярная память, морозо- и абразивостойкость, умеренные долговечность и химическая стойкость. Слабые стороны включают низкую термостойкость (максимальная температура для труб PEXc составляет +70 °C), небольшой диаметр труб (с использованием этого метода невозможно сшить трубы диаметром более 32 мм) и низкую эластичность. Также стоит обратить внимание, что однородность материала зачастую бывает ниже, чем у других разновидностей.

Для получения дополнительной информации вы можете обратиться к нашим специалистам по телефону +7 (495) 268-0242 или по электронной почте info@nomitech.ru. Они помогут вам выбрать оборудование, соответствующее вашим критериям, как по техническим характеристикам, так и по стоимости.