Интернет-магазин оборудования для Отопления и Водоснабжения

Подробнее Заказать звонок
Каталог товаров
 x 

0

Трубы PEX из сшитого полиэтилена, выбор, плюсы и минусы

Данная тема будет посвящена выбору труб из сшитого полиэтилена (PEX, PE-RT) для систем отопления и систем теплый пол.

 Что же такое сшивка полиэтилена?

"Сшивкой" полиэтилена называют физический процесс, который модифицирует внутреннюю молекулярную структуру материала без изменения химического состава вещества. Делается это для того, чтобы придать материалу новые, полезные физические свойства, позволяющие существенно расширить сферы его применения.

 В настоящее время существуют три способа производства труб из сшитого полиэтилена, масштабы промышленного производства которых различны. Приняты следующие условные обозначения способов производства и труб, получаемых при их применении: PEX-a; PEX-b и РЕХ-с. 

PEX-a  -   химический пироксидный метод (метод Энгеля)

Образование поперечных связей происходит за счет возникновения активных радикалов под воздействием перекиси, вводимой в полиэтилен на стадии приготовления композиции.

Применяются два способа производства труб:

  • со сшивкой полиэтилена в процессе экструзии при течении полимера в формующем инструменте;
  • со сшивкой полиэтилена после экструзии под воздействием инфракрасного излучения с длинами волн, избирательно воздействующими на перекись и вызывающими ее активацию без существенного нагрева и размягчения полиэтилена.

В обоих случаях для производства используются трубная линия со стандартным набором агрегатов, Отличие заключается в том, что в первом случае используется поршневой экструдер с удлиненным формующим инструментом, а во втором обычный шнековый экструдер, после которого устанавливается нагревательная печь.

 PEX-b  -  химический силанольный метод

Сшивание молекул полиэтилена происходит путем прививки к полиэтилену групп силанольных соединений и последующей обработки водой с образованием силаксановых связей.

Существуют два способа производства силанольно сшитых труб:

  • двух стадийный способ, при котором на первой стадии осуществляется прививка к полиэтилену силанольных соединений (осуществляется на предприятиях, производящих полиэтилен), а на второй стадии, представляющую обычную экструзии, в этот полиэтилен вводится катализатор сшивки;
  • при одностадийном способе (модификации которого незначительно отличаются друг от друга) в экструдер подаются сразу полиэтилен, силан, активатор прививки и катализатор сшивки.

В обоих случаях для производства труб используются стандартных трубные линии на базе одношнековых экструдеров. После экструзии, при которой степень сшивки составляет не более 15%, необходимо производить дополнительную обработку водой при повышенной температуре для достижения степени сшивки, предписанной стандартом. При этом необходимо иметь в виду, что этот процесс достаточно длительный, например, для труб с толщиной стенки 10 мм при температуре 80О С время обработки составляет порядка 12 суток.

РЕХ-с     физический метод

Под воздействием ускоренных электронов и вторичного гамма-излучения происходит разрыв химических связей, образование свободных радикалов, которые рекомбинируют создавая поперечные связи между макромолекулами.

Производство труб по этому способу разделяется на две самостоятельные, стадии: изготовление труб на обычных трубных линиях и последующая обработка высокими энергиями, главным образом, на ускорителях электронов.

Производство труб малых диаметров и соответственно толщин стенок не вызывает технологических трудностей, не снимая при этом проблемы технического, организационного и экономического характера, связанные с создание и эксплуатацией оборудования радиационной сшивки.

Увеличение толщины стенок свыше 3-4 мм требует принятия специальных мер. 

Трубные марки полиэтилена высокой плотности для достижения требуемой степени сшивки требуют облучение дозой порядка 15-20 Мрад. При этом поглощенная доза в 1 Мрад разогревает полиэтилен на 5О С. Избежать перегрева возможно двумя путями: 

- осуществить многократный прогон трубы через ускоритель, что требует дополнительные затраты на оборудование и снижает производительность процесса;

- использовать композиции полиэтилена, содержащие сенсибилизирующие добавки, снижающие требуемую дозу облучение до 10 Мрад, что в свою очередь существенно увеличивает стоимость исходного сырья.

Для получения равномерной сшивки трубы, как по толщине, так и по пери-метру, ускоритель должен иметь специальные развертки пучков электронов. Для труб толщиной стенки 10 мм требуются ускорители с энергией 3 Мев, для 15 мм - 5 Мев при мощности порядка 50-100 квт. Стоимость таких ускорителей достигает 1,5 - 2 млн. долларов США. Нельзя также забывать о необходимости создания дорогостоящей защиты ускорителя от проникающей радиации.

Сравнительные достоинства и недостатки труб из различных видов сшитого полиэтилена.

Краткое описание существующих методов производства труб из сшитого полиэтилена позволяет выявить их отличительные свойства. 

Положительные стороны производства и применения РЕХ-а

  • Более надежное достижение равномерности сшивки.
  • Самая высокая достигаемой степени сшивки (не менее 75%). С учетом п.1 и 2 можно говорить о более высоких или, по крайней мере, более надежных, долговременных параметров работоспособности трубы.
  • Значительно более высокая гибкость, по сравнению с другими видами РЕХ, особенно для труб диаметрами 63-160 мм с большими толщинами стенок.
  • Относительно низкая стоимость исходного сырья (по сравнению с РЕХ-в).
  • Отработанная технология и опыт производства труб диаметром 63-500 мм.
  • Наиболее дешевое и простое технологическое оборудование.
  • Максимальный опыт использования труб. Метод сшивки Энгеля был исторически первым, осуществленным более 30 лет назад, а трубы имеют практически подтвержденный срок службы более  25 лет.
  • Все европейские компании производящие предварительно изолированные трубы для внешних систем  ГВС и отопления (UPONOR-WIRSBO, REHAU, BRUGG) используют исключительно РЕХ-а.

Недостатки РЕХ-а носят исключительно технологический характер:

  • Низкая производительность и как следствие более высокая цена.
  • Необходимость освоение KNOW-HOW, в первую очередь, связанная со сложным ручным процессом обработки формующего инструмента.
  • Технология PEX-aне может быть реализована при создании многослойных труб PEX-AL-PEX

Положительные стороны РЕХ-в.

  • Высокая скорость изготовления труб на этапе экструзии.
  • Достаточно высокая степень сшивки не менее 65%, которая продолжает возрастать с течением времени и может со временем превысить 75%, показатель, который достигает метод пероксидной сшивки. То есть прочность трубы PEX-bувеличивается от времени, хотя при этом уменьшается их гибкость.
  • Стандартные технологические трубные линии, используемые в производстве..
  • Возможность достижения повышенных физико-механических свойств трубы на новых видах материалов (TUX-100). 

Недостатки РЕХ-в.

  • Более высокая стоимость сырья, чем у РЕХ-а
  • Необходимость дополнительного производственного этапа - сшивания труб под воздействием повышенных температур и влаги.
  • Проблемы при сшивании труб большой толщины (время, равномерность).
  • Самая низкая гибкость трубы (высокая плотность) - обратная сторона высоких физико-механических показателей.

Положительные стороны РЕХ-с.

  • Высокая производительность первого этапа производства (экструзия труб).
  • Стандартные технологические линии, используемые на первом этапе производства.
  • Невысокая стоимость сырья при процессе без использования сенсибилизирующих добавок. 

Недостатки РЕХ-с

  • Низкая степень сшивки. Степень сшивки РЕХ-с обычно составляет 55- 60%.
  • Необходимость дополнительного капиталоемкого и ответственного производственного этапа – сшивания трубы облучением.
  • Проблемы при сшивании труб большой толщины (время, равномерность).

4. Капитальные вложения эффективны только при очень большой производственной программе. 

PE-RT – полиэтилен повышенной термостойкости (polyethylene of raised temperature resistance)

Одной из последних новинок в технологии производства полиолефинов стал метод направленного пространственного формирования боковых связей  в  макромолекулах полимера. Получившийся полиэтилен получил название PERT (термостойкий) или DOWLEX*2344E и DOWLEX*2388E (Dow Chemical Company). В некоторых источниках этот материал обозначают, как LPE или «линейный полиэтилен», чтобы отличать его от сшитого.

Суть метода заключается в следующем. Вместо обычного бутена в качестве сопутствующего мономера используется октен (октилен) имеющий формулу С8Н16. В отличие от «плоского» бутена октен имеет протяженную пространственно развитую структуру. Образуя боковые ветви основного полимера, кополимер создает вокруг главной цепи область взаимопереплетенных цепочек комономера. Эти «ветви» соседних макромолекул взаимно переплетаются, образуя пространственное сцепление не за счет образования межатомных связей, а за счет сцепления и переплетения своих «ветвей». Получившийся материал приобретает ряд свойств, присущих PEX, таких как повышенная долговременная термостойкость и увеличение прочности. Химическая стойкость PERT существенно не изменяется, поэтому в толуоле он растворяется. PERT сохраняет присущую обычному полиэтилену гибкость. Самым главным приобретением PERT по сравнению со своим «материнским» PEMD является увеличение стойкости к ультрафиолетовым лучам.

Таким образом, выбор типа РЕХ или PE-RT труб зависит от:

  • диаметра и толщины стенки труб;
  • параметров эксплуатации (температура, давление) трубопровода;
  • планового объема в метраже производства и применения.

Так же трубы имеют еще один важный параметр как кислородный барьер или антидиффузионный слой. Этот параметр рассмотрим в отдельной. статье.

К вышесказанному хотелось бы добавить, что при выборе труб при всём изобилии на Российском рынке  следует доверять мнению профессионалов либо доверить этот выбор им, что в дальнейшем поможет избежать множества проблем.